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闭环和开环矢量控制什么时候有用?

日期: 03-03 16:26
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另一方面,矢量控制可实现对速度或转矩的更精确控制,并且除最基本的交流电动机应用之外,在所有V / Hz控制中,矢量控制正在迅速获得发展。

什么是矢量控制?

矢量控制的基本前提(也称为磁场定向控制(FOC))是将依赖于时间和速度的三相系统转换为两坐标(d和q)的时不变系统。它通过使用Clarke变换和  Park变换在数学上做到这一点  。


交流电动机仅具有定子绕组(转子中的电流是电磁感应的,因此称为感应电动机),但定子电流有两个分量:励磁电流(d)和转矩产生电流(q)。励磁电流使电压滞后90度,并且转矩产生电流与电压同相。认识到这种关系,矢量驱动器能够独立控制两个电流,就像直流电动机的运行一样。解耦扭矩和励磁电流可实现独立的扭矩控制。


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闭环矢量控制

当编码器与矢量驱动器结合使用以提供轴位置反馈时,该系统称为闭环。有关轴位置的信息使控制器可以确定扭矩输出是否不正确。也就是说,如果轴超过了期望的位置,则施加了过多的扭矩,反之亦然。根据轴的位置,可以调节电压以增加或减小转矩,而与电动机速度无关。

开环矢量控制

没有编码器的矢量控制(通常称为开环矢量控制)通过使用电动机运行参数的数学模型来避免使用反馈设备。控制器不是使用轴编码器来监视位置,而是监视来自电动机的电流和电压。它将这些值与模型进行比较,然后对所提供的电流进行误差校正,从而调整扭矩。因此,开环矢量控制需要非常精确的电机模型。


在这种情况下,“开环”是错误的称呼。该系统实际上是闭环的,但是反馈信息来自VFD本身而不是来自外部编码器。 因此,开环矢量驱动器也称为“无传感器”矢量驱动器。


矢量控制的好处和用途

与简单的V / Hz控制相比,开环矢量控制可提供更严格的速度控制,更高的起动转矩和更高的低速转矩,并且这样做不会增加大量成本。开环矢量控制的一个缺点是难以在非常低的电机转速下监视电流(因此难以进行转矩调整)。因此,对于需要保持负载静止的应用,不建议使用开环控制。但是,它可以在低至约8 Hz的转速下产生100%的额定转矩,因此对于大多数要求在低速下具有高转矩的应用来说已经足够了。


闭环矢量控制的最大优势在于,它允许在0 rpm时产生高达200%的电机额定转矩。这在需要保持负载静止的应用(例如起重机和起重机)中特别有用。闭环矢量控制也非常类似于伺服控制,因为轴编码器可以提供准确的行程反馈。


在应避免错误累积的过程(例如印刷和转换行业中的Web应用程序)中,需要闭环矢量控制。


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