高性能矢量變頻器

D 軸電流是勵磁電流,Q軸電流是力矩電流,這樣就可以把交流電機的勵磁電流和力矩電流分開控制,使得交流電機具有和直流電機相似的控制特性,是為交流電機設計的一種理想的控制理論,大大提高了交流電機的控制特性.不過目前這種控制理論已經不僅僅應用在交流異步電動機上了,直流變頻電動機(BLDC,也就是永磁同步電動機)也大量使用該控制理論.

矢量與向量是數學上矢量（向量）分析的一種方法或概念，兩者是同一概念，只是叫法不同，簡單的定義是指既具有大小又具有方向的量。

矢量是我們(大陸)的説法,向量的説法一般是港台地區的文獻是用的.意義和"布什"和"布希"的意思大致一樣.矢量控制主要是一種電機模型解耦的概念.

在電氣領域主要用於分析交流電量，如電機分析，等，在變頻器中的應用即基於電機分析的理論進行變頻控制的，稱為矢量控制型變頻器，實現的方法不是唯一的，但數學模型基本一致。

交流電機矢量控制理論是德國學者K Hass和FBlaschke建立起來的，作為交流異步電機控制的一種方式，矢量控制技術已成為高性能變頻調速系統的首選方案。

交流電機的矢量控制技術是基於交流電機的動態模型，通過建立交流電機的空間矢量圖，採用磁場定向的方法將定子電流分解為與磁場方向一致的勵磁分量和與磁場方向正交的轉矩分量，並分別對磁通和力矩進行控制，而使異步電機可以像他勵直流電機一樣控制。隨着計算機技術飛速發展，功能強大的數字信號處理器（DSP）的廣泛應用使得矢量控制逐漸走向了實用化。

DSP按數據格式可分為定點DSP和浮點DSP兩類。考慮到價格原因，早期的矢量控制器多采用定點DSP，而浮點數運算要經過軟件處理，因此增加了軟件的複雜性。隨着浮點DSP性價比的提高，更多的矢量控制器將採用浮點DSP。而要完成電機的高性能控制，PWM調製必須進行優化設計。在這種情況下，一個DSP很難完成矢量控制器和優化的PWM調製兩項工作，需要雙機協同工作才能完成高性能的矢量控制系統。本文基於TI公司的浮點DSP芯片TMS320VC33和TMS320F240設計了雙微機結構的矢量控制系統。TMS320VC33主要完成矢量控制計算，發揮它浮點數運算快的特點，而TMS320F240用硬件實現PWM調製功能。本文給出一全數字化的雙DSP矢量控制系統，並在1．5kW籠型異步電機上進行了實驗，取得了良好效果。

矢量控制技術通過座標變換，將三相系統等效變換為M－T兩相系統，將交流電機定子電流矢量分解成兩個直流分量（即磁通分量和轉矩分量），從而達到分別控制交流電動機的磁通和轉矩的目的，因而可獲得與直流調速系統同樣好的控制效果。

矢量控制系統採用雙閉環控制系統，圖1是其矢量控制系統框圖。

本系統中由測量所得的電機轉速，通過矢量運算器產生磁場定向定子電流分量給定值和滑差角頻度給定值和測量所得的電機轉速經過積分運算可得轉子磁通位置角θ，並送至旋轉變換環節。由測得的電流經矢量變換得到轉矩電流分量iM和勵磁電流分量iT。

系統軟件由兩部分組成，VC33子系統矢量控制軟件和F240子系統的SVPWM控制軟件。

矢量控制包含大量的數學運算，整個算法由多個模塊構成，如座標變換、磁通計算、速度調節及轉矩電流調節模塊等。本系統中電流內環的控制時間為50μs，速度外環為400μs，如圖3所示為VC33子系統的控制軟件流程圖。

F240子系統控制軟件主要完成SVPWM波形生成和電機測速程序，為達到良好的控制效果，本系統採用電壓空間矢量，也就是利用六個非零電壓矢量和兩個零矢量的組合起來，使電壓矢量儘量逼近圓周運動。轉速測量用該芯片的脈衝捕獲單元。如圖4所示為F240的程序流程圖。

SAJ高性能矢量變頻器

SAJ 電氣是國內知名的專業生產低壓變頻器的高新技術企業，享有政府技術研發資金贊助，也是廣州唯一一家擁有進出口權的最大變頻器生產廠家。憑藉在變頻器領域的領先技術和豐富的管理經驗以及不斷創新的精神，SAJ電氣一直保持着高速的增長態勢，並深受國內外客户的青睞與關注。S350系列是SAJ推出的新一代高性能矢量變頻器，提供個性化變頻器產品解決方案，滿足客户應用功能需求：

■採用最新高速電機控制專用芯片DSP，確保矢量控制快速響應

■硬件電路模塊化設計，確保電路穩定高效運行

■外觀設計結合歐洲汽車設計理念，線條流暢，外形美觀

■結構採用獨立風道設計，風扇可自由拆卸，散熱性好

■無PG矢量控制、有PG矢量控制、轉矩控制、V/F控制均可選擇

■強大的輸入輸出多功能可編程端子，調速脈衝輸入，兩路模擬量輸出

■獨特的“挖土機”自適應控制特性，對運行期間電機轉矩上限自動限制，有效抑制過流頻繁跳閘

■寬電壓輸入，輸出電壓自動穩壓（AVR），瞬間掉電不停機，適應能力更強

■內置先進的 PID 算法 ，響應快、適應性強、調試簡單 ； 16 段速控制，簡易PLC 實現定時、定速、定向等多功能邏輯控制，多種靈活的控制方式以滿足各種不同複雜工況要求

■內置國際標準的 MODBUS RTU ASCII 通訊協議，用户可通過PC/PLC控制上位機等實現變頻器485通訊組網集中控制

SAJ變頻器在數控銑牀的應用特點

1、低頻力矩大、輸出平穩2、高性能矢量控制

3、轉矩動態響應快、穩速精度高

4、減速停車速度快

5、抗干擾能力強