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从几个方面了解无速度传感器矢量控制方式

从几个方面了解无速度传感器矢量控制方式

点击数:7572 次   录入时间:03-04 11:55:02   整理:http://www.55dianzi.com   变频器基础

   在高性能的异步电动机矢量控制系统中,矢量变频器的转速的闭环控制环节一般是必不可少的。通常,采用旋转编码器等速度传感器来进行转速检测,并反馈转速信号。但是,由于速度传感器的安装给系统带来一些缺陷:系统的成本大大增加;精度越高的编码器价格也越贵;编码器在电动机轴上的安装存在同心度的问题,安装不当将影响测速的精度;安装在电动机轴上的体积增大,而且给电动机的维护带来一定困难,同时破坏了异步电动机的简单坚固的特点;在恶劣的环境下,编码器工作的精度易受环境的影响。而无速度传感器的控制系统无需检测硬件,免去了速度传感器带来的种种麻烦,提高了系统的可靠性,降低了系统的成本;另一方面,使得系统的体积小、重量轻,而且减少了电动机与控制器的连线。因此,无速度传感器的矢量控制方式在工程应用中变得非常必要。

    无速度传感器的矢量控制方式是基于磁场定向控制理论发展而来的。实现精确的磁场定向矢量控制需要在异步电动机内安装磁通检测装置,要在异步电动机内安装磁通检测装置是很困难的,但人们发现,即使不在异步电动机中直接安装磁通检测装置,也可以在通用变频器内部得到与磁通相应的量,并由此得到了无速度传感器的矢量控制方式。它的基本控制思想是根据输入的电动机的铭牌参数,按照一定的关系式分别对作为基本控制量的励磁电流(或者磁通)和转矩电流进行检测,并通过控制电动机定子绕组上的电压的频率使励磁电流(或者磁通)和转矩电流的指令值和检测值达到一致,并输出转矩,从而实现矢量控制。采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹敌,而且可以控制异步电动机产生的转矩。由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数,因此需要在使用时准确地输入异步电动机的参数,并对拖动的电动机进行调谐整定,否则难以达到理想的控制效果。

  无速度传感器矢量控制方式的基本技术指标定义如下:速度控制精度±0.5%,速度控制范围1:100,转矩控制响应<200ms,启动转矩>150/0.5hz。其中启动转矩指标,根据不同品牌的变频器其性能有所高低变动,大致在150%~250%之间。如图6所示为安川g7的无速度传感器矢量控制方式下的启动转矩特性,在0.3hz极低速下能达到150%以上的转矩。

6 无速度传感器矢量控制方式启动转矩特性

有时为了描述上的方便,也把无速度传感器的矢量控制方式称为开环矢量控制或无pg反馈矢量控制。

电动机参数的调谐整定

    由于电动机磁通模型的建立必须依赖于电动机参数,因此选择无速度传感器矢量控制时,第一次运行前必须首先对电动机进行参数的调谐整定。目前新型矢量控制通用变频器中已经具备异步电动机参数自动调谐、自适应功能,带有这种功能的通用变频器在驱动异步电动机进行正常运转之前可以自动地对异步电动机的参数进行调谐后存储在相应的参数组中,并根据调谐结果调整控制算法中的有关数值。

  自动调谐(因在电动机旋转情况下进行,又称旋转式调谐)的步骤一般是这样的:首先在变频器参数中输入需要调谐的电动机的基本参数,包括电动机的类型(异步电动机或同步电动机)、电动机的额定功率(单位是kw)、电动机的额定电流(单位是a)、电动机的额定频率(单位是hz)、电动机的额定转速(单位r/min;然后将电动机与机械设备分开,电动机作为单体;接着用变频器的操作面板指令操作,变频器的控制程序就会一边根据内部预先设定的运行程序自动运转,一边测定一次电压和一次电流,然后计算出电动机的各项参数。但在电动机与机械设备难以分开的场合却很不方便,此时可采用静止式调谐整定的方法,即将固定在任一相位、仅改变振幅而不产生旋转的三相交流电压施加于电动机上,电动机不旋转,由此时的电压、电流波形按电动机等值回路对各项参数进行运算,便能高精度测定控制上必需的电动机参数。在静止式调谐中,用原来方法无法测定的漏电流也能测定,控制性能进一步提高。利用静止式调谐技术,可对于机械设备组合一起的电动机自动调谐、自动测定控制上所需的各项常数,因而显著提高了通用变频器使用的方便性。

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