“变频器控制”与“矢量控制”有什么区别？

Question

如题所述

Answer 1

变频器控制方式
　　低压通用变频输出电压为380～650V，输出功率为0.75～400kW，工作频率为0～400Hz，它的主电路都采用交直交电路。其控制方式经历了以下四代。
　　1 U/f=C的正弦脉宽调制（SPWM）控制方式
　　其特点是控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。因此人们又研究出矢量控制变频调速。
　　2 电压空间矢量（SVPWM）控制方式
　　它是以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形，以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。经实践使用后又有所改进，即引入频率补偿，能消除速度控制的误差；通过反馈估算磁链幅值，消除低速时定子电阻的影响；将输出电压、电流闭环，以提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多，且没有引入转矩的调节，所以系统性能没有得到根本改善。
　　3 矢量控制（VC）方式
　　矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相－二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1（Im1相当于直流电动机的励磁电流；It1相当于与转矩成正比的电枢电流），然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。其实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度，磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有划时代的意义。然而在实际应用中，由于转子磁链难以准确观测，系统特性受电动机参数的影响较大，且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果

Answer 2

矢量控制概念：矢量控制目的是设法将交流电机等效为直流电机，从而获得较高的调速性能。矢量控制方法就是将交流三相异步电机定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量
(励磁电流)
和产生转矩的电流分量
(转矩电流)
分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，这样即可等效于直流电机。矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。
矢量控制特点：变频器矢量控制，按照是否需要转速反馈环节，一般分为无反馈矢量控制和有反馈矢量控制。
1、无反馈矢量控制。无反馈矢量控制方式优点是：a）、使用方便，用户不需要增加任何附加器件。b）、机械
特性较硬。
机械特性由于v/f控制方式，且不会发生电机磁路饱和问题，调试方便（个人观点，请大家批评指正）
缺点是
：调速范围和动态响应能力不及有反馈控制方式；
2、有反馈矢量控制方式。有反馈矢量控制方式的主要优点是：
a）、调速性能优于无反馈矢量控制方式及v/f控制。缺点：
需要在电机上安装测速装置（大多为旋转编码器），电机变频改造比较麻烦，成本也高。
故有反馈矢量控制一般应用场合为：a）、要求有较大调速范围的场合（如：具有铣、磨功能的龙门刨床）
；
b）、对动态响应性能要求较高的场合
；c）、对安全运行要求较高场合。
矢量控制的适用范围：a）、矢量控制只能用于一台变频器控制一台电机。当一台变频器控制多台电机时，矢量控制无效；
b）、电机容量与变频器要求配置的电机容量之间，最多只能相差一个档次。（如：变频器要求配置电机容量为7.5kw，那么实际电机最小容量为5.5kw，对于3.7kw电机就不行了）；
c）、电机磁极数一般以2、4、6极为宜，极数较多时建议查阅变频器说明书；
d）、力矩电机、深槽电机、双鼠笼电机等特殊电机不能用矢量控制功能。//（个人观点，请大家批评指正）
v/f控制：如果电机电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机。因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。v/f控制就是基于这种思想，保证输出电压跟频率成正比的控制这样可以使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。v/f控制一般多用于风机、泵类电机负载；
矢量控制与v/f控制比较：矢量控制简单说力矩更大，适用于重负荷的场合及低频要保证力矩的应用，缺点国产的变频品厂家没有几家能真正将此功能做好，虽然在说明书上都有这个矢量控制，但实际应用中体现不出来，或者是比较硬，不能跟据负载自动调整适用（如用在工业水洗机上，虽然采用矢量力矩会大些，但当负荷有变化时会出现一些电机磁饱和，及其它故障现场）。
v/f控制目前市场使用还更普遍些，一般场合使用基本上可以采用厂家出厂默认的v/f参数，有些厂家有例出重载，轻载及不同负荷对应的参数设置方法。并且大部份变频器可以用户自定义v/f曲线来适用不同的场合使用，但设置相对有些麻烦，但有一定变频使用经验的人都会设置。