相較于普通(tōng)三相異步電(diàn)機,永磁同步電(diàn)動機有(yǒu)如下優點:
1.效率高(gāo):在轉子上(shàng)嵌入永磁材料後,在正常工作(zuò)時(shí)轉子與定子磁場(chǎng)同步運行(xíng),轉子繞組無感生(shēng)電(diàn)流,不存在轉子電(diàn)阻和(hé)磁滞損耗,提高(gāo)了電(diàn)機效率。
2.功率因數(shù)高(gāo):永磁同步電(diàn)機轉子中無感應電(diàn)流勵磁,定子繞組呈現阻性負載,電(diàn)機的功率因數(shù)近于1,減小(xiǎo)了定子電(diàn)流,提高(gāo)了電(diàn)機的效率。
3.溫升低(dī):轉子中不存在電(diàn)阻損耗,定子繞組中幾乎不存在無功電(diàn)流。
4.體(tǐ)積小(xiǎo),重量輕,耗材少(shǎo):同容量的永磁同步電(diàn)機體(tǐ)積、重量、所用材料可(kě)以減少(shǎo)30%左右。
5.電(diàn)樞反應小(xiǎo),抗過載能力強,啓動轉矩大(dà)。
在工控領域,相較于普通(tōng)三相異步電(diàn)機,節能顯著的永磁同步電(diàn)機越來(lái)越受到市場(chǎng)的青睐。對此,電(diàn)機控制(zhì)技(jì)術(shù)要求也逐步提升。關于控制(zhì)方面,永磁同步電(diàn)機常采用帶速度反饋的閉環矢量控制(zhì)(VC)和(hé)不帶速度反饋的矢量控制(zhì)(SLVC)。由于VC需要額外增加成本(編碼器(qì)和(hé)編碼器(qì)卡),同時(shí)也增加了故障點,所以SLVC控制(zhì)在近些(xiē)年更為(wèi)得(de)到大(dà)力推廣應用。
矢量控制(zhì)
矢量控制(zhì)是将交流電(diàn)機的定子電(diàn)流矢量分解為(wèi)産生(shēng)磁場(chǎng)的電(diàn)流分量(勵磁電(diàn)流)和(hé)産生(shēng)轉矩的電(diàn)流分量(轉矩電(diàn)流),從而分别加以控制(zhì),并同時(shí)控制(zhì)兩分量間(jiān)的幅值和(hé)相位,即控制(zhì)定子電(diàn)流矢量,所以稱這種控制(zhì)方式稱為(wèi)矢量控制(zhì)方式。簡單的說,矢量控制(zhì)就是将磁鏈與轉矩解耦,有(yǒu)利于分别設計(jì)兩者的調節器(qì),以實現對交流電(diàn)機的高(gāo)性能調速。
矢量控制(zhì)方式又有(yǒu)基于轉差頻率控制(zhì)的矢量控制(zhì)方式、無位置傳感器(qì)矢量控制(zhì)方式和(hé)有(yǒu)位置傳感器(qì)的矢量控制(zhì)方式等。這樣就可(kě)以将一台交流電(diàn)機等效為(wèi)直流電(diàn)機來(lái)控制(zhì),因而獲得(de)與直流調速系統同樣的靜、動态性能。矢量控制(zhì)算(suàn)法已被廣泛地應用在Siemens,ABB,英威騰,彙川,Fuji,SAJ等國際化大(dà)公司變頻器(qì)上(shàng)。
矢量控制(zhì)(VC)方式矢量控制(zhì)變頻調速的做(zuò)法是将交流電(diàn)動機在三相坐(zuò)标系下的定子電(diàn)流Ia、Ib、Ic、通(tōng)過三相-二相變換,等效成兩相靜止坐(zuò)标系下的交流電(diàn)流Ia1Ib1,再通(tōng)過按轉子磁場(chǎng)定向旋轉變換,等效成同步旋轉坐(zuò)标系下的直流電(diàn)流Im1、It1(Im1相當于直流電(diàn)動機的勵磁電(diàn)流;It1相當于與轉矩成正比的電(diàn)樞電(diàn)流),然後模仿直流電(diàn)動機的控制(zhì)方法,求得(de)直流電(diàn)動機的控制(zhì)量,經過相應的坐(zuò)标反變換,實現對異步電(diàn)動機的控制(zhì)。其實質是将交流電(diàn)動機等效為(wèi)直流電(diàn)動機,分别對速度,磁場(chǎng)兩個(gè)分量進行(xíng)獨立控制(zhì)。通(tōng)過控制(zhì)轉子磁鏈,然後分解定子電(diàn)流而獲得(de)轉矩和(hé)磁場(chǎng)兩個(gè)分量,經坐(zuò)标變換,實現正交或解耦控制(zhì)。綜合以上(shàng):矢量控制(zhì)無非就四個(gè)知識:等效電(diàn)路、磁鏈方程、轉矩方程、坐(zuò)标變換(包括靜止和(hé)旋轉)。矢量控制(zhì)方法的提出具有(yǒu)劃時(shí)代的意義。然而在實際應用中,由于轉子磁鏈難以準确觀測,系統特性受電(diàn)動機參數(shù)的影(yǐng)響較大(dà),且在等效直流電(diàn)動機控制(zhì)過程中所用矢量旋轉變換較複雜,使得(de)實際的控制(zhì)效果難以達到理(lǐ)想分析的結果。了解了矢量控制(zhì)的定義和(hé)矢量控制(zhì)的方式,接下來(lái)我們一起來(lái)了解一下關于閉環矢量控制(zhì)與開(kāi)環矢量控制(zhì)之間(jiān)到底有(yǒu)何不同。
閉環矢量控制(zhì)VS開(kāi)環矢量控制(zhì)SLVC我們也把它稱為(wèi)開(kāi)環矢量控制(zhì),但(dàn)它其實不是真正意義上(shàng)的開(kāi)環,因為(wèi)這種控制(zhì)方式下,其轉速外環還(hái)是存在的,隻不過這個(gè)時(shí)候,轉速反饋值不是電(diàn)機的真正轉速反饋值,而是變頻器(qì)根據電(diàn)機模型算(suàn)出來(lái)的轉速值作(zuò)為(wèi)反饋信号。電(diàn)機不帶轉速反饋裝置,變頻器(qì)依靠自身內(nèi)部軟件中的轉速觀測器(qì),來(lái)計(jì)算(suàn)出電(diàn)機轉速。從而達到對電(diàn)機轉速的控制(zhì)。它本質上(shàng)是一種"不帶轉速反饋的閉環控制(zhì)"。如果調速系統對電(diàn)機轉速的控制(zhì)精度要求非常高(gāo),且需要進行(xíng)位置或者轉矩控制(zhì),并對轉矩的穩定性、精度也有(yǒu)要求,那(nà)就需要進行(xíng)閉環矢量控制(zhì),這時(shí)你(nǐ)的電(diàn)機一定要配編碼器(qì),而帶編碼器(qì)的矢量控制(zhì)即VC控制(zhì)方式下,轉速反饋值是編碼器(qì)測出的實際轉速值,是真正的電(diàn)機轉速,不是變頻器(qì)自己算(suàn)出來(lái)的。開(kāi)環矢量控制(zhì)最終和(hé)閉環一樣,也是改變變頻器(qì)的脈沖電(diàn)壓波形,隻是因為(wèi)沒有(yǒu)編碼器(qì)的速度反饋,是通(tōng)過電(diàn)流環的電(diàn)流傳感器(qì)反饋一個(gè)電(diàn)流信号到微處理(lǐ)器(qì),來(lái)參與矢量運算(suàn),從而實現電(diàn)機的矢量控制(zhì)。要說調速系統的開(kāi)環控制(zhì)的話(huà),其實V/F(變頻變壓)控制(zhì)是才可(kě)以說是真正的開(kāi)環控制(zhì),這時(shí)變頻器(qì)對電(diàn)機轉速完全不能控制(zhì),它隻輸出一個(gè)固定頻率、固定幅值的電(diàn)壓,而不管電(diàn)機此時(shí)轉速為(wèi)多(duō)少(shǎo)。轉速閉環調速系統中控制(zhì)器(qì)默認的是PID控制(zhì),不過一般都把微分控制(zhì)功能關閉,采用比例積分PI調節器(qì)控制(zhì)。而且PID控制(zhì)器(qì)是變頻器(qì)內(nèi)置的,速度環PID控制(zhì)器(qì)是不需要額外配置的。文章來(lái)源:立新電(diàn)機、電(diàn)子發燒友(yǒu)