矢量變頻器技�(shù)是基于DQ軸理論而產(chǎn)生的,它的基本思路是把電機(jī)的電流分解為D軸電流和Q軸電�,其中D軸電流是�(lì)磁電�,Q軸電流是力矩電流,這樣就可以把交流電機(jī)的勵(lì)磁電流和力矩電流分開(kāi)控制,使得交流電機(jī)具有和直流電�(jī)相似的控制特�,是為交流電機(jī)�(shè)�(jì)的一種理想的控制理論,大大提高了交流電�(jī)的控制特�.不過(guò)目前這種控制理論已經(jīng)不僅僅應(yīng)用在交流異步電動(dòng)�(jī)上了,直流變頻電動(dòng)�(jī)(BLDC,也就是永磁同步電�(dòng)�(jī))也大量使用該控制理論.
矢量與向量是�(shù)�(xué)上矢量(向量)分析的一種方法或概念,兩者是同一概念,只是叫法不�,簡(jiǎn)單的定義是指既具有大小又具有方向的量�
矢量是我�(大陸)的說(shuō)�,向量的說(shuō)法一般是港臺(tái)地區(qū)的文�(xiàn)是用�.意義�'布什'�'布希'的意思大致一�.矢量控制主要是一種電�(jī)模型解耦的概念.
在電氣領(lǐng)域主要用于分析交流電�,如電機(jī)分析,等,在變頻器中的應(yīng)用即基于電機(jī)分析的理論�(jìn)行變頻控制的,稱為矢量控制型變頻�,實(shí)�(xiàn)的方法不是的,但�(shù)�(xué)模型基本一��
交流電機(jī)矢量控制理論是德�(guó)�(xué)者K Hass和FBlaschke建立起來(lái)的,作為交流異步電機(jī)控制的一種方�,矢量控制技�(shù)已成為高性能變頻�(diào)速系�(tǒng)的方��
交流電機(jī)的矢量控制技�(shù)是基于交流電�(jī)的動(dòng)�(tài)模型,通過(guò)建立交流電機(jī)的空間矢量圖,采用磁�(chǎng)定向的方法將定子電流分解為與磁場(chǎng)方向一致的�(lì)磁分量和與磁�(chǎng)方向正交的轉(zhuǎn)矩分�,并分別�(duì)磁通和力矩�(jìn)行控�,而使異步電機(jī)可以像他�(lì)直流電機(jī)一樣控�。隨著計(jì)算機(jī)技�(shù)飛速發(fā)�,功能強(qiáng)大的�(shù)字信�(hào)處理器(DSP)的廣泛�(yīng)用使得矢量控制逐漸走向了實(shí)用化�
DSP按數(shù)�(jù)格式可分為定�(diǎn)DSP和浮�(diǎn)DSP兩類。考慮到價(jià)格原�,早期的矢量控制器多采用定點(diǎn)DSP,而浮�(diǎn)�(shù)�(yùn)算要�(jīng)�(guò)軟件處理,因此增加了軟件的復(fù)雜性。隨著浮�(diǎn)DSP性價(jià)比的提高,更多的矢量控制器將采用浮點(diǎn)DSP。而要完成電機(jī)的高性能控制,PWM�(diào)制必須�(jìn)行優(yōu)化設(shè)�(jì)。在這種情況�,一�(gè)DSP很難完成矢量控制器和�(yōu)化的PWM�(diào)制兩�(xiàng)工作,需要雙�(jī)�(xié)同工作才能完成高性能的矢量控制系�(tǒng)。本文基于TI公司的浮�(diǎn)DSP芯片TMS320VC33和TMS320F240�(shè)�(jì)了雙微機(jī)�(jié)�(gòu)的矢量控制系�(tǒng)。TMS320VC33主要完成矢量控制�(jì)算,�(fā)揮它浮點(diǎn)�(shù)�(yùn)算快的特�(diǎn),而TMS320F240用硬件實(shí)�(xiàn)PWM�(diào)制功�。本文給出一全數(shù)字化的雙DSP矢量控制系統(tǒng),并�1�5kW籠型異步電機(jī)上�(jìn)行了�(shí)�(yàn),取得了良好效果�
矢量控制技�(shù)通過(guò)坐標(biāo)變換,將三相系統(tǒng)等效變換為M-T兩相系統(tǒng),將交流電機(jī)定子電流矢量分解成兩�(gè)直流分量(即磁通分量和�(zhuǎn)矩分量),從而達(dá)到分別控制交流電�(dòng)�(jī)的磁通和�(zhuǎn)矩的目的,因而可獲得與直流調(diào)速系�(tǒng)同樣好的控制效果�
矢量控制系統(tǒng)采用雙閉�(huán)控制系統(tǒng),圖1是其矢量控制系統(tǒng)框圖�
本系�(tǒng)中由�(cè)量所得的電機(jī)�(zhuǎn)�,通過(guò)矢量�(yùn)算器�(chǎn)生磁�(chǎng)定向定子電流分量給定�500)和滑差角頻度給定�500)�500)和測(cè)量所得的電機(jī)�(zhuǎn)速經(jīng)�(guò)積分�(yùn)算可得轉(zhuǎn)子磁通位置角θ,并送至旋轉(zhuǎn)變換�(huán)節(jié)�
如圖2所示為基于雙DSP矢量控制的三相籠型異步電�(jī)�(qū)�(dòng)系統(tǒng)的系�(tǒng)電路�(jié)�(gòu)�,該變頻器采用交直交電壓型結(jié)�(gòu)和SVPWM脈寬�(diào)制方式。系�(tǒng)由三相整流器、濾波電容、電壓型逆變�、逆變器驅(qū)�(dòng)電路、三相籠型異步電�(jī)和雙DSP控制系統(tǒng)�(gòu)��
其中雙DSP控制系統(tǒng)由VC33子系�(tǒng),F(xiàn)240子系�(tǒng)和數(shù)�(jù)交換單元三部分構(gòu)�。矢量控制以VC33芯片為核�,用�(lái)完成矢量控制核心算法,及兩相電流檢測(cè)。F240主要完成三相PWM波形生成,電�(jī)�(cè)速及�(guò)壓保�(hù)功能。數(shù)�(jù)交換部分采用雙端口RAM,可使兩�(gè)DSP芯片迅速、方便地交換�(shù)�(jù),增�(qiáng)了雙DSP系統(tǒng)的并行處理能��
系統(tǒng)軟件由兩部分組成,VC33子系�(tǒng)矢量控制軟件和F240子系�(tǒng)的SVPWM控制軟件�
矢量控制包含大量的數(shù)�(xué)�(yùn)�,整�(gè)算法由多�(gè)模塊�(gòu)�,如坐標(biāo)變換、磁通計(jì)�、速度�(diào)節(jié)及轉(zhuǎn)矩電流調(diào)節(jié)模塊�。本系統(tǒng)中電流內(nèi)�(huán)的控制時(shí)間為50μs,速度外環(huán)�400μs,如�3所示為VC33子系�(tǒng)的控制軟件流程圖�
F240子系�(tǒng)控制軟件主要完成SVPWM波形生成和電�(jī)�(cè)速程�,為�(dá)到良好的控制效果,本系統(tǒng)采用電壓空間矢量,也就是利用六�(gè)非零電壓矢量和兩�(gè)零矢量的組合起來(lái),使電壓矢量盡量逼近圓周�(yùn)�(dòng)。轉(zhuǎn)速測(cè)量用該芯片的脈沖捕獲單元。如�4所示為F240的程序流程圖�
本文針對(duì)上述的控制方案�(jìn)行了�(shí)�(yàn)研究。電�(jī)�2�(duì)極三相籠型異步電�(jī),直流側(cè)電源是通過(guò)整流�?qū)θ嘟涣麟娬?、濾波產(chǎn)生的。電�(jī)額定參數(shù)為:PN�1�5k W;UN�220V;IN�3�55A;fN�50Hz;nN�1400r/min。圖5是電�(jī)�(wěn)�(tài)�(yùn)行時(shí),逆變器的�(qū)�(dòng)波形,定子電流、電壓的波形,實(shí)�(yàn)�(jié)果表明了控制方案的優(yōu)良性能�
由上述結(jié)果可得出以下�(jié)論:
�1)本文所�(shè)�(jì)的雙DSP�(jié)�(gòu)矢量控制系統(tǒng)中各子系�(tǒng)分工明確,能可靠完成各自功能,且�(shè)�(jì)合理�
�2)實(shí)�(yàn)表明,系�(tǒng)控制精度高、實(shí)�(shí)性好、動(dòng)�(tài)響應(yīng)��
S350系列是由廣州三晶電氣有限公司推出的新一代高性能矢量變頻�,有如下特點(diǎn):圖�
采用新高速電�(jī)控制專用芯片DSP,確保矢量控制快速響�(yīng)
硬件電路模塊化設(shè)�(jì),確保電路穩(wěn)定高效運(yùn)�
外觀�(shè)�(jì)�(jié)合歐洲汽�(chē)�(shè)�(jì)理念,線條流�,外形美觀
�(jié)�(gòu)采用�(dú)立風(fēng)道設(shè)�(jì),風(fēng)扇可自由拆卸,散熱性好
�(wú)PG矢量控制、有PG矢量控制、轉(zhuǎn)矩控�、V/F控制均可選擇
�(qiáng)大的輸入輸出多功能可編程端子,調(diào)速脈沖輸�,兩路模擬量輸出
�(dú)特的“挖土機(jī)”自適應(yīng)控制特�,對(duì)�(yùn)行期間電�(jī)�(zhuǎn)矩上限自�(dòng)限制,有效抑制過(guò)流頻繁跳�
寬電壓輸�,輸出電壓自�(dòng)�(wěn)壓(AVR�,瞬間掉電不停機(jī),適�(yīng)能力更強(qiáng)
�(nèi)置先�(jìn)� PID 算法 ,響�(yīng)快、適�(yīng)性強(qiáng)、調(diào)試簡(jiǎn)� � 16 段速控�,簡(jiǎn)易PLC �(shí)�(xiàn)定時(shí)、定�、定向等多功能邏輯控�,多種靈活的控制方式以滿足各種不同復(fù)雜工況要�
�(nèi)置國(guó)際標(biāo)�(zhǔn)� MODBUS RTU ASCII 通訊�(xié)�,用戶可通過(guò)PC/PLC控制上位�(jī)等實(shí)�(xiàn)變頻�485通訊組網(wǎng)集中控制