变频器矢量控制

电梯变频器技术

    矢量控制是通过控制变频器输出电流的大小、频率及相位，用以维持电动机内部的磁通为设定值，产生所需的转矩。它是从直流电动机的调速方法得到启发，利用现代计算机技术解决了大量的计算问题，从而使得矢量控制方式得到了成功的实施，成为高性能的异步电动机控制方式。  
    异步电动机的矢量控制是建立在动态数学模型的基础上的。数学模型的推导是一个专门性的问题，这里不再做数学推导，仅就矢量控制的概念做简要说明。  
    （1）直流电动机的调速特征。  
    直流电动机具有两套绕组，即励磁绕组和电枢绕组，它们的磁场在空间上互差π/2电角度，两套绕组在电路上是互相独立的。直流电动机的励磁绕组流过电流IF时产生主磁通ΦM，电枢绕组流过负载电流IA，产生的磁场为ΦA，两磁场在空间互差π/2电角度。直流电动机的电磁转矩可以用式（2-4）表示，即  
    T=CTΦMIA   
    当励磁电流IF恒定时，ΦM的大小不变。直流电动机所产生的电磁转矩T和电枢电流IA成正比，因此调节ΦA就可以调速。而当IA一定时，控制IF的大小可以调节ΦM，也就可以调速。这就是说，只需要调节两个磁场中的一个就可以对直流电动机调速。这种调速方法使直流电动机具有良好的控制性能。  
    （2）异步电动机的调速特征。  
    异步电动机虽然也有两套绕组，即定子绕组和转子绕组，但只有定子绕组和外部电源相接，定子电流是从电源吸取的电流，转子电流是通过电磁感应产生的感应电流。因此异步电动机的定子电流应包括两个分量，即励磁分量和负载分量。励磁分量用于建立磁场；负载分量用于平衡转子电流磁场。  
    （3）直流电动机与交流电动机的比较。  
    ①直流电动机的励磁回路、电枢回路相互独立，而异步电动机将两者都集中于定子回路。  
    ②直流电动机的主磁场和电枢磁场互差π/2。  
    ③直流电动机是通过独立地调节两个磁场中的一个来进行调速的，而异步电动机则做不到。  
    （4）对异步电动机调速的思考。  
    既然直流电动机的调速有那么多的优势，调速后电动机的性能又很优良，那么能否将异步电动机的定子电流分解成励磁电流和负载电流，并分别进行控制，而它们所形成的磁场在空间上也能互差π/2?如果能实现上述设想，异步电动机的调速就可以和直流电动机相差无几了。