矢量控制也稱為磁場(chǎng)導(dǎo)向控制，是一種利用變頻器控制三相交流電機(jī)的技術(shù)。為增進(jìn)大家對(duì)矢量控制的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)矢量控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)以及空間電壓在矢量控制模式下提高扭矩的方法予以介紹。如果你對(duì)矢量控制具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、矢量控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

動(dòng)態(tài)的“速響應(yīng)直流電動(dòng)機(jī)受整流的限制，過高的di/dt是不容許的。異步電動(dòng)機(jī)只受逆變器容量的限制，強(qiáng)迫電流的倍數(shù)可取得很高，故速度響應(yīng)快，一般可達(dá)到毫秒級(jí)，在快速性方面已超過直流電動(dòng)機(jī)。

低頻轉(zhuǎn)矩增大一般通用變頻器(VVVF控制)在低頻時(shí)轉(zhuǎn)矩常低于額定轉(zhuǎn)矩，在5Hz以下不能帶滿負(fù)載工作。而矢魷控制變頻器由于能保持磁通恒定，轉(zhuǎn)矩與it呈線性關(guān)系，故在極低頻時(shí)也能使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩高于額定轉(zhuǎn)矩。

控制的靈活性直流電動(dòng)機(jī)常根據(jù)不同的負(fù)載對(duì)象，選用他勵(lì)、串勵(lì)、復(fù)勵(lì)等形式。它們各有不同的控制特點(diǎn)和機(jī)械特性。而在異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)中，可使同一臺(tái)電動(dòng)機(jī)輸出不同的特性。在系統(tǒng)內(nèi)用不同的函數(shù)發(fā)生器作為磁通調(diào)節(jié)器，即可獲得他勵(lì)或串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。

使用矢量控制，可以使電機(jī)在低速，如(無速度傳感器時(shí))1Hz(對(duì)4極電機(jī)，其轉(zhuǎn)速大約為30r/min)時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩可以達(dá)到電機(jī)在50Hz供電輸出的轉(zhuǎn)矩(最大約為額定轉(zhuǎn)矩的150%)。

對(duì)于常規(guī)的V/F控制，電機(jī)的電壓降隨著電機(jī)速度的降低而相對(duì)增加，這就導(dǎo)致由于勵(lì)磁不足，而使電機(jī)不能獲得足夠的旋轉(zhuǎn)力。為了補(bǔ)償這個(gè)不足，變頻器中需要通過提高電壓，來補(bǔ)償電機(jī)速度降低而引起的電壓降。變頻器的這個(gè)功能叫做“轉(zhuǎn)矩提升”。

轉(zhuǎn)矩提升功能是提高變頻器的輸出電壓。然而即使提高很多輸出電壓，電機(jī)轉(zhuǎn)矩并不能和其電流相對(duì)應(yīng)的提高。 因?yàn)殡姍C(jī)電流包含電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩分量和其它分量(如勵(lì)磁分量)。

矢量控制把電機(jī)的電流值進(jìn)行分配，從而確定產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電機(jī)電流分量和其它電流分量(如勵(lì)磁分量)的數(shù)值。

矢量控制可以通過對(duì)電機(jī)端的電壓降的響應(yīng)，進(jìn)行優(yōu)化補(bǔ)償，在不增加電流的情況下，允許電機(jī)產(chǎn)出大的轉(zhuǎn)矩。此功能對(duì)改善電機(jī)低速時(shí)溫升也有效。

二、空間電壓矢量控制模式下怎么提高扭矩

1. 空間電壓矢量控制的基本原理

空間電壓矢量控制是一種基于電機(jī)磁場(chǎng)定向的控制策略，它通過控制電機(jī)定子繞組上的電壓矢量，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩和磁通的精確控制。SVPWM的核心思想是將電機(jī)的三相電壓矢量分解為兩個(gè)正交的直流電壓矢量，通過調(diào)整這兩個(gè)直流電壓矢量的大小和相位，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的精確控制。

1.1 電機(jī)模型

在SVPWM中，電機(jī)通常被建模為一個(gè)兩相的直軸(d軸)和交軸(q軸)模型。這種模型可以簡(jiǎn)化電機(jī)的控制算法，同時(shí)保持對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩和磁通的精確控制。

1.2 電壓矢量分解

在SVPWM中，電機(jī)的三相電壓矢量被分解為兩個(gè)正交的直流電壓矢量。這兩個(gè)直流電壓矢量的大小和相位可以通過調(diào)整PWM信號(hào)的占空比來控制。通過精確控制這兩個(gè)直流電壓矢量，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的精確控制。

1.3 轉(zhuǎn)矩控制

在SVPWM中，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩可以通過調(diào)整直流電壓矢量的大小和相位來控制。通過精確控制這兩個(gè)直流電壓矢量，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的精確控制，從而提高系統(tǒng)的效率和性能。

2. SVPWM的實(shí)現(xiàn)方法

SVPWM的實(shí)現(xiàn)方法主要包括以下幾個(gè)步驟：

2.1 電機(jī)參數(shù)的測(cè)量和估計(jì)

在實(shí)現(xiàn)SVPWM之前，需要對(duì)電機(jī)的參數(shù)進(jìn)行測(cè)量和估計(jì)，包括電機(jī)的電阻、電感、磁通和轉(zhuǎn)子位置等。這些參數(shù)對(duì)于實(shí)現(xiàn)精確的電機(jī)控制至關(guān)重要。

2.2 轉(zhuǎn)矩和磁通的控制策略

在SVPWM中，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁通可以通過調(diào)整直流電壓矢量的大小和相位來控制。通常，轉(zhuǎn)矩控制策略采用比例-積分(PI)控制器，而磁通控制策略采用比例控制器。

2.3 PWM信號(hào)的生成

在SVPWM中，PWM信號(hào)的生成是實(shí)現(xiàn)精確電機(jī)控制的關(guān)鍵。PWM信號(hào)的占空比可以通過調(diào)整直流電壓矢量的大小和相位來控制。通常，PWM信號(hào)的生成采用空間矢量調(diào)制(SVM)算法。

2.4 轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)和估計(jì)

在SVPWM中，轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)和估計(jì)對(duì)于實(shí)現(xiàn)精確的電機(jī)控制至關(guān)重要。通常，轉(zhuǎn)子位置可以通過安裝在電機(jī)上的傳感器來檢測(cè)，也可以通過電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)來估計(jì)。

3. 提高扭矩的方法

通過SVPWM提高電機(jī)扭矩的方法主要包括以下幾個(gè)方面：

3.1 優(yōu)化PWM信號(hào)的占空比

在SVPWM中，PWM信號(hào)的占空比對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁通有直接影響。通過優(yōu)化PWM信號(hào)的占空比，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的精確控制，從而提高系統(tǒng)的效率和性能。

3.2 調(diào)整直流電壓矢量的大小和相位

在SVPWM中，直流電壓矢量的大小和相位對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁通有直接影響。通過調(diào)整直流電壓矢量的大小和相位，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的精確控制，從而提高系統(tǒng)的效率和性能。

3.3 優(yōu)化轉(zhuǎn)矩和磁通的控制策略

在SVPWM中，轉(zhuǎn)矩和磁通的控制策略對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁通有直接影響。通過優(yōu)化轉(zhuǎn)矩和磁通的控制策略，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的精確控制，從而提高系統(tǒng)的效率和性能。

3.4 提高轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)和估計(jì)精度

在SVPWM中，轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)和估計(jì)對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁通有直接影響。通過提高轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)和估計(jì)精度，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的精確控制，從而提高系統(tǒng)的效率和性能。

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