无传感器矢量变频器无传感器矢量技术采取了一种简单而有效的方法。这种方法将注意力集中在两个基本点(保持电动机磁通最佳;只辨识对控制电动机具有重要影响的电动机参数。因此这种技术使得变频器既灵活又利于调节,而且对用户所使用的电动机没有特殊要求,即用户不必使用参数定义得很好的电动机,也不必对电动机参数十分了解。
闭环的相电流传感器及稳态同步的硬件电路可以提供精确的电流信息。对于模拟量偏移校正的精确软件算法、V q与V d角的计算及矢量电压有效值的计算可以提供异常精确的矢量模型计算。只有两个对电动机控制具有重要影响的参数必须要辨识以产生最大转矩,即定子电阻(R s)与额定的励磁电流(I d),由此所建立起的电动机控制模型就相对简单得多,而且可以为电动机控制模型选择非常精确的缺省值,其余许多参数也无需用户做调节,用户在变频器运行前需要做的工作就是录入电动机铭牌参数,只有在苛刻条件的应用中才要求对变频器做参数自整定,而且为了使无矢量控制技术变频器更适于用户使用,R s采用用户熟悉的电压表示,即采用电动机定子压降值表示。
无传感器矢量控制变频器输出的有功功率是通过控制电动机的励磁电流,使其达到电动机的额定励磁电流或接近该电流而实现最大输出。高效电动机的励磁电流所产生的磁通应在磁饱和点附近,从而使电动机性能最优。若磁通过饱和点,则励磁电流就会增加,从而导致电动机定子总电流增加,而此时电动机所产生的转矩与电动机有临界饱和磁通时相比并未增加,这就造成了能量的浪费,所以电动机只有运行于额定磁通时,才会使转矩/电流比值最大,优化电动机性能。
一个高性能电流限制器,在系统负载受到转矩干扰时,利用使系统恢复稳定的可调增益值完成电流控制。
这样就可以利用电压来简单地控制电动机,对电动机转速的变化迅速做出响应。采用电流限制器(其实质是一种电流调节器,这种调节器只有在电流超限时才发挥调节作用)的优点是只有在电动机定子过流期间,该调节器才会影响系统的动态性能。无速度矢量控制方法之所以具有优越性能,其关键就是参与并精确管理电动机的动态过程。
RockwellAutomation的1336PLUSII通过使用滑差估测器(该滑差估测器拥有可调时间常数或增益值)的算法及相关电动机参数提供优越的滑差补偿,从而使电动机当前转速相对同步转速拥有正确的滑差。这就意味着当干扰冲击电动机时,电动机不但可以有很小的速降,而且在高增益值的作用下实现快速调节恢复,同时又未牺牲电动机的稳定性,这样在需要手动调节的情况下,几乎没有参数值需要计算或测试,手动调节过程变得简单迅速。无传感器矢量控制技术可以对任何电动机实现良好控制,因为优越控制性能的实现对电动机的数据并没有特殊要求。
无传感器矢量控制变频器应用性能测试RockwellAutomation的1336PLUSII采用了这种无传感器矢量技术,该种变频器对各种苛刻应用所要求的控制性能均可满足。起动转矩在电动机重载起动时可达电动机额定转矩的260%,而且在大多数情况下均不要求通过加大变频器容量来满足要求。
速度/转矩测试曲线表明:当电动机起动大惯量负载或静摩擦力很大的负载时,1336PLUSII变频器可以产生超常转矩。
无传感器矢量控制算法所产生的转矩使变频器对负载变化的动态响应既快又精确,这使得该类变频器在速度调节领域表现出卓越的性能。转矩控制能力与可调速度环的结合,使变频器可以快速恢复负载变化所产生的速度波动。当在稳定的负载状态下定义速度调节时,变频器对阶梯式的负载变化可以给出精确的转矩性能曲线。
证明了1336PLUSII的速度环调节能力:当变频器使电动机运行在额定转速时,负载以梯级递增的方式由零增加到额定负载,变频器对各梯级的响应表明,利用变频器的缺省调节设置,变频器在1.3s内速度可恢复到稳态,若利用用户的调节设定,在64ms内可恢复到稳态,电流追踪负载的梯级变化按比例增加,但变化稳定而不失控。
RockwellAutomation使用无传感器矢量控制的1336PLUSII还有其他一系列特性,例如:加速转矩大、加速时间短等。尽管许多V/H变频器也可产生大起动转矩,但这种加速转矩不会维持下去,只是瞬间过程。1336PLUSII的无传感器矢量算法具有维持大转矩持续产生的能力,因此该产品相对其他产品就具有了较强的竞争力。从可以看出,200%额定转矩输出可以持续到电动机的额定转速,同时提供最大斜率的加速度。显示了无传感器矢量算法的另外一种特性,即自适应电流限制。位于变频器控制模型中的高性能的电流限制器并没有干扰大惯量负载的加速时间。当系统转动惯量很低的情况下,自适应电流限制器可能处于不使能状态,因此向加速斜坡段附加前馈系目前,DCS(集散控制系统)在氟化工领域得到广泛应用。在流量控制系统中,DCS可通过变频器控制电动机转速,达到控制流量的目的。在氟化工生产中,一般采用集中供电方式,其低压配电室与DCS控制室、生产装置分开布置。由于现场强腐蚀性及防爆要求,变频器一般安装在配电室内。
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