矢量控制與V/F控制詳解

一、矢量控制

1、矢量控制簡介

矢量控制是一種電機的磁場定向控制方法:以異步電動機的矢量控制為例:它首先通過電機的等效電路來得出一些磁鏈方程，包括定子磁鏈，氣隙磁鏈，轉(zhuǎn)子磁鏈，其中氣息磁鏈是連接定子和轉(zhuǎn)子的.一般的感應(yīng)電機轉(zhuǎn)子電流不易測量，所以通過氣息來中轉(zhuǎn)，把它變成定子電流.然后，有一些坐標變換，首先通過3/2變換，變成靜止的d-q坐標，然后通過前面的磁鏈方程產(chǎn)生的單位矢量來得到旋轉(zhuǎn)坐標下的類似于直流機的轉(zhuǎn)矩電流分量和磁場電流分量，這樣就實現(xiàn)了解耦控制，加快了系統(tǒng)的響應(yīng)速度.最后再經(jīng)過2/3變換，產(chǎn)生三相交流電去控制電機，這樣就獲得了良好的性能。

綜合以上:矢量控制無非就四個知識:等效電路、磁鏈方程、轉(zhuǎn)矩方程、坐標變換(包括靜止和旋轉(zhuǎn))。矢量控制可以根據(jù)客戶的需要微調(diào)電機，可以做伺服電機用。不是以電機效率為最高追求，而是以工程要求，時刻跟蹤反饋控制。

2、矢量控制詳解

矢量控制概念：矢量控制目的是設(shè)法將交流電機等效為直流電機，從而獲得較高的調(diào)速性能。矢量控制方法就是將交流三相異步電機定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場的電流分量(勵磁電流)和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量(轉(zhuǎn)矩電流)分別加以控制，并同時控制兩分量間的幅值和相位，這樣即可等效于直流電機。矢量控制方式又有基于轉(zhuǎn)差頻率控制的矢量控制方式、無速度傳感器矢量控制方式和有速度傳感器的矢量控制方式等。

矢量控制特點：變頻器矢量控制，按照是否需要轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié)，一般分為無反饋矢量控制和有反饋矢量控制。

1）無反饋矢量控制。

無反饋矢量控制方式優(yōu)點是：

a）、使用方便，用戶不需要增加任何附加器件。

b）、機械特性較硬。機械特性由于V/F控制方式，且不會發(fā)生電機磁路飽和問題，調(diào)試方便（個人觀點，請大家批評指正）缺點是：調(diào)速范圍和動態(tài)響應(yīng)能力不及有反饋控制方式；

2）有反饋矢量控制方式。

有反饋矢量控制方式的主要優(yōu)點是：調(diào)速性能優(yōu)于無反饋矢量控制方式及V/F控制。缺點：需要在電機上安裝測速裝置（大多為旋轉(zhuǎn)編碼器），電機變頻改造比較麻煩，成本也高。

故有反饋矢量控制一般應(yīng)用場合為：

a）、要求有較大調(diào)速范圍的場合（如：具有銑、磨功能的龍門刨床）；

b）、對動態(tài)響應(yīng)性能要求較高的場合；c）、對安全運行要求較高場合。

矢量控制的適用范圍：

a）、矢量控制只能用于一臺變頻器控制一臺電機。當一臺變頻器控制多臺電機時，矢量控制無效；

b）、電機容量與變頻器要求配置的電機容量之間，最多只能相差一個檔次。（如：變頻器要求配置電機容量為7.5KW，那么實際電機最小容量為5.5KW，對于3.7kw電機就不行了）；

c）、電機磁極數(shù)一般以2、4、6極為宜，極數(shù)較多時建議查閱變頻器說明書；

d）、力矩電機、深槽電機、雙鼠籠電機等特殊電機不能用矢量控制功能。//（個人觀點，請大家批評指正）

可以說，矢量控制算是現(xiàn)在交流電機的先進手段。壓頻控制，旨在維持電機恒定磁通，讓電機保持較高的效率。

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二、V/F控制

1、V/F控制概述

V/F控制，是控制磁通的方法，而這壓頻比可能預(yù)設(shè)在系統(tǒng)內(nèi)，維持磁通在一定的水平，主要在變頻器上應(yīng)用，目的可以節(jié)約電機的耗能。

2、V/F控制詳解

V/F控制：如果電機電壓一定而只降低頻率，那么磁通就過大，磁回路飽和，嚴重時將燒毀電機。因此，頻率與電壓要成比例地改變，即改變頻率的同時控制變頻器輸出電壓，使電動機的磁通保持一定，避免弱磁和磁飽和現(xiàn)象的產(chǎn)生。V/f控制就是基于這種思想，保證輸出電壓跟頻率成正比的控制這樣可以使電動機的磁通保持一定，避免弱磁和磁飽和現(xiàn)象的產(chǎn)生。V/F控制一般多用于風(fēng)機、泵類電機負載；

矢量控制與V/F控制比較：矢量控制簡單說力矩更大，適用于重負荷的場合及低頻要保證力矩的應(yīng)用，缺點國產(chǎn)的變頻品廠家沒有幾家能真正將此功能做好，雖然在說明書上都有這個矢量控制，但實際應(yīng)用中體現(xiàn)不出來，或者是比較硬，不能跟據(jù)負載自動調(diào)整適用（如用在工業(yè)水洗機上，雖然采用矢量力矩會大些，但當負荷有變化時會出現(xiàn)一些電機磁飽和，及其它故障現(xiàn)場）。

v/f控制目前市場使用還更普遍些，一般場合使用基本上可以采用廠家出廠默認的V/F參數(shù)，有些廠家有例出重載，輕載及不同負荷對應(yīng)的參數(shù)設(shè)置方法。并且大部份變頻器可以用戶自定義V/F曲線來適用不同的場合使用，但設(shè)置相對有些麻煩，但有一定變頻使用經(jīng)驗的人都會設(shè)置。