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永磁同步電機高壓變頻器

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襄陽雙龍威機電科技有限公司

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永磁同步電機高壓變頻器 1概述本文檔論述了高壓永磁同步電機變頻驅(qū)動的技術(shù)，包括變頻器原理及性能說明。 2變頻器 2.1使用環(huán)境條件存儲環(huán)境溫度：：-10C～70C 運行環(huán)境溫度：...

詳細介紹

永磁同步電機高壓變頻器

1概述

本文檔論述了高壓永磁同步電機變頻驅(qū)動的技術(shù)，包括變頻器原理及性能說明。

2變頻器

2.1使用環(huán)境條件

◆存儲環(huán)境溫度：：-10°C～70°C

◆運行環(huán)境溫度：0°C～40°C

◆海拔高度：海拔1000米以下（1000米以上降額運行），地震等級：7級

◆網(wǎng)電波動范圍：+10%~-10%

2.2變頻器性能

高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，以高可靠性、易操作、高性能為設(shè)計目標。高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)采用新IGBT功率器件，全數(shù)字化微機控制.

2.2.1基本性能

2.2.2.1性能參數(shù)

◆變頻器為高－高結(jié)構(gòu)， 10kV直接輸出，不需輸出升壓變壓器，輸出為單元串聯(lián)移相式PWM方式；

◆變頻裝置能在下列環(huán)境濕度下正常工作:濕度不超過95%(20°C;相對濕度變化率每小時不超過5%，且不結(jié)露；運行環(huán)境溫度0°C～40°C，海拔1000米以下（1000米以上降額運行）

◆系統(tǒng)一體化設(shè)計，包括輸入干式隔離變壓器，變頻器等所有部件及內(nèi)部連線，用戶支須連接高壓輸入、高壓輸出、低壓控制電源和控制信號線即可。整套系統(tǒng)在出廠前進行整體測試；

◆在20～99%的負載變化情況內(nèi)達到或超過0.95的功率因數(shù)，并且電流諧波少，無須功率因數(shù)補償/諧波抑制裝置；

◆無需濾波器變頻器就可輸出正弦輸出電流和電壓波形，對電機沒有特殊的要求，電機不必降額使用。具有軟起動功能，沒有電機啟動沖擊引起的電網(wǎng)電壓下跌，可確保電機安全、長期運行；

◆變頻裝置輸出波形不會引起電機的諧振，轉(zhuǎn)矩脈動小于0.1%。可避免風(fēng)機喘振現(xiàn)象。變頻器有三組共振點頻率跳躍功能；

◆變頻裝置對輸出電纜無特殊要求，電機不會受到共模電壓和dv/dt的影響；

◆變頻器可在輸出不帶電機的情況下進行空載調(diào)試，也可在沒有高壓情況下用低壓電進行空載調(diào)試；

◆變頻系統(tǒng)具有故障定位及記錄功能，對于一般故障,變頻器在主界面實時發(fā)出報警信息，在系統(tǒng)重故障或功率單元故障時，自動彈出該畫面，顯示發(fā)生故障的種類及故障發(fā)生位置，便于使用者對故障點的排除。

◆變頻系統(tǒng)具有就地監(jiān)控方式和遠方監(jiān)控方式。在就地監(jiān)控方式下，通過變頻器上的觸摸屏顯示，可進行就地人工啟動、停止變頻器，可以調(diào)整轉(zhuǎn)速、頻率；就地控制窗口采用中文操作界面，功能設(shè)定、參數(shù)設(shè)定等均采用中文；在遠方監(jiān)控方式下，可通過變頻器的外圍端子進行遠方人工啟動、停止變頻器，可以調(diào)整轉(zhuǎn)速、頻率并監(jiān)控運行頻率和輸出電流。賣方提供的變頻裝置支撐軟件為漢化的的正版軟件；

◆變頻器高壓主回路與控制器之間為光纖連接，具有很高的通信速率和抗力，安全性好；

◆轉(zhuǎn)矩特性：0～50Hz恒轉(zhuǎn)矩特性，額定轉(zhuǎn)矩輸出，轉(zhuǎn)矩階躍響應(yīng)＜200ms。50Hz以上恒功率特性，轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比下降；

◆輸出頻率0～80Hz(根據(jù)電機情況可設(shè)定)；

◆變頻器抗地震能力為7級，振動0.5G；

◆安裝、設(shè)定、調(diào)試簡便；

◆功率電路模塊化設(shè)計，維護簡單；

◆自帶冷卻風(fēng)機，風(fēng)機電源與控制電源分開取電，電源取自輸入側(cè)變壓器；。

◆內(nèi)置PLC，易于改變控制邏輯關(guān)系，適應(yīng)多變的現(xiàn)場需要；

◆可靈活選擇現(xiàn)場遠程控制/本地控制；

◆可接受和輸出4～20mA工業(yè)標準信號；

◆磁通矢量控制技術(shù)，在磁通矢量控制模式下，變頻器控制勵磁磁通和轉(zhuǎn)矩電流，對定子電阻壓降進行自動補償，可避免低頻震蕩，自動適應(yīng)負載情況。

◆可根據(jù)用戶需要內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器；

◆完整的通用變頻器參數(shù)設(shè)定功能；

◆優(yōu)異的性能/價格比；

◆雙回路控制電源供電，具有外部控制電源和移相變壓器輔助繞組雙回路供電功能，在外部控制電掉電后可立即切換到內(nèi)部電源供電，避免由于外部控制電源不穩(wěn)造成的停機故障。

◆自制UPS電源模塊，外圍控制電源掉電后，立即切換至變頻器內(nèi)變壓器備用電源供電；即使外圍控制電源及主電源同時丟失自制UPS電源模塊還能維持60秒，從而保證數(shù)據(jù)存儲及整機安全；

◆瞬時掉電再啟動功能，一般默認值為3秒；

◆飛車啟動功能：系統(tǒng)在不裝設(shè)轉(zhuǎn)速傳感器情況下，在電機轉(zhuǎn)動狀態(tài)變頻器可以接入；

◆中性點漂移功能：某單元有故障時可利用此功能將故障單元自動旁路并調(diào)整輸出，使三相平衡，變頻器降額運行。

◆故障單元熱復(fù)位技術(shù)，若單元在運行中故障，且變頻器對其旁路繼續(xù)運行，此時可在運行中對故障單元進行復(fù)位，不必等變頻器停機。

◆同步電機控制技術(shù)，采用VF和轉(zhuǎn)子位置定向的矢量控制技術(shù)，可實現(xiàn)同步電機的無速度反饋和有速度反饋兩種控制模式。

◆多機主從控制技術(shù)，變頻器具備主從控制功能，多臺變頻器之間可通過數(shù)據(jù)總線組成主從控制網(wǎng)絡(luò)。將其中的一臺設(shè)為主機，其他設(shè)為從機，主機實時采集各從機的狀態(tài)信息，同時發(fā)送給各從機頻率、轉(zhuǎn)矩指令，實現(xiàn)各臺變頻器的功率平衡和綜合控制。該技術(shù)適用于皮帶機、摩擦式提升機等需要功率平衡控制的場合。

◆快速飛車啟動技術(shù)，通過實時采集電機定子電壓的頻率、幅值、相位信息，需要飛車啟動時，將變頻器的初始電壓調(diào)整為和定子電壓一致，然后在此基礎(chǔ)上將輸出電壓迅速調(diào)整到正常輸出。采用該技術(shù)，在變頻器受到負載沖擊保護后可對其自動復(fù)位，然后再自動啟動，即可避免重要場合變頻保護停機造成的損失。快速飛車啟動技術(shù)可實現(xiàn)變頻器在0.1秒之內(nèi)從保護狀態(tài)復(fù)位重新帶載運行。

操作優(yōu)勢

◆彩色全中文人機界面

◆人機界面采用全中文彩色7寸觸摸屏，可進行各種狀態(tài)顯示、參數(shù)設(shè)置、故障記錄查詢、歷史運行數(shù)據(jù)查詢、開停機控制等操作。

◆的現(xiàn)場調(diào)試模式

◆變頻器具有調(diào)試模式，單元帶有調(diào)試電源接口，可實現(xiàn)無高壓電調(diào)試功能。只通控制電即可實現(xiàn)開機運行、邏輯調(diào)試、查看輸出波形等功能。

◆準確的故障定位及記錄功能

◆所有故障均可以實現(xiàn)準確的故障定位和記錄，減少故障查找和維修所用的時間。

◆單元母線電壓、溫度顯示功能

◆單元內(nèi)部具有母線電壓和溫度檢測功能，通過上行通信光纖將數(shù)據(jù)上傳到主控，然后再傳到人機界面，在人機界面可查看所有單元的母線電壓和散熱片溫度。

2.2.2.2保護功能

變頻器進線接線端子足夠大，便于與進線電纜連接。變頻器柜內(nèi)高壓引線導(dǎo)體能滿足發(fā)熱的允許值（＜65℃）

變壓器在各分接頭位置時，能承受線端突發(fā)短路的動、熱穩(wěn)定而不產(chǎn)生任何損傷、變形及緊固件松動。

每個功率單元帶兩相輸入熔斷器保護。

變頻裝置還具有以下基本保護功能：

a、過電壓保護：檢測每個功率模塊的直流母線電壓，如果超過額定電壓的115%，則變頻器保護；此保護實際上包括了對電網(wǎng)電壓正向波動的保護。

b、過電流保護：電機額定電流的150%（可設(shè)），立即保護。

c、過載保護：電機額定電流的130%允許1分鐘，超過則保護。

d、過熱保護：在主要的發(fā)熱元件，即整流變壓器和電力電子功率器件上放置溫度檢測，一旦超過極限溫度（變壓器130℃、功率器件80℃），則保護。

2.2.3變頻器拓撲結(jié)構(gòu)

高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)采用直接“高-高”變換形式，為單元串聯(lián)多電平拓撲結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)由多組功率模塊串聯(lián)而成，從而由各組低壓疊加而產(chǎn)生需要的高壓輸出，它對電網(wǎng)諧波污染小，輸入諧波畸變小于3%，直接滿足IEEE519-1992的諧波抑制標準，輸入功率因數(shù)高，不必采用輸入諧波濾波器和功率因數(shù)補償裝置；輸出波形質(zhì)量好，輸出電壓諧波畸變小于2%，不存在諧波引起的電機附加發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩脈動、噪音、輸出dv/dt、共模電壓等問題，不必加輸出濾波器，就可以使用普通的異步/同步電機，變頻裝置（10）KV輸出，每個系統(tǒng)共有（24）個功率單元，每（8）個功率單元串連構(gòu)成一相，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖：

2.2.3.1功率單元

每個功率單元分別由輸入變壓器的一組副邊供電，功率單元之間及變壓器二次繞組之間相互絕緣，二次繞組采用星形折邊接法，實現(xiàn)多重化，以達到降低輸入諧波電流的目的。每個功率單元結(jié)構(gòu)上一致，可以互換。

系統(tǒng)為基本的單相逆變電路，整流側(cè)為二極管三相全橋(四象限為IGBT全控整流)， IGBT逆變橋的控制方式為PWM控制，并且有自動單元旁路功能。

單元旁路功能：當某個功率模塊發(fā)生故障時，自動進行旁路，變頻裝置不停機。確保維持生產(chǎn)要求，大大提高系統(tǒng)運行的可靠性。

2.2.3.2功率柜柜內(nèi)主要對功率單元進行組合，通過每個單元的U、V輸出端子相互串接而成星型接法給電機供電，通過對每個單元的PWM波形進行重組，得到非常好的PWM波形，dv/dt小，可減少對電纜和電機的絕緣損壞，無須輸出濾波器就可以輸出電纜長度很長，電機不需要降額使用。

2.2.3.3變壓器柜

主要包括為功率單元供電的移相變壓器，輸入側(cè)的電壓、電流檢測器件，以及溫度檢測器件溫控器。

2.2.3.4 風(fēng)機

變頻器功率柜頂部和變壓器柜頂部所配冷卻風(fēng)機，在變頻器運行后自動運行。風(fēng)機大小和個數(shù)根據(jù)功率大小進行配置，采用優(yōu)質(zhì)離心冷卻風(fēng)機。干式變壓器繞組底部也配有冷卻風(fēng)機，由溫控儀檢測變壓器繞組溫度進行控制，當繞組溫度高于設(shè)定值（一般80°C，可設(shè)置）則起動冷卻風(fēng)機進行冷卻，當?shù)陀谠O(shè)定溫度（一般60°C，可設(shè)置）則停止冷卻風(fēng)機。

2.2.3.5控制柜

控制器采用32位高速DSP芯片，設(shè)計的算法必須保證電機達到的運行性能。彩色嵌入式人機界面提供友好的全中文監(jiān)控和操作界面，同時可以實現(xiàn)遠程監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)化控制?？刂破靼ㄒ慌_內(nèi)置的PLC，用于柜體內(nèi)開關(guān)信號的邏輯處理，以及與現(xiàn)場各種操作信號和狀態(tài)信號(包括DCS/RS485//Modbus)的協(xié)調(diào)，并且可以根據(jù)用戶的需要擴展控制開關(guān)量?？刂破髋c功率單元之間采用光纖通訊技術(shù)，低壓部分和高壓部分可靠隔離，系統(tǒng)應(yīng)具有的安全性，同時具有很好的抗電磁干擾性能。

2.2.3.6旁路柜，根據(jù)現(xiàn)場情況及要求，例舉一拖一自動旁路柜控制方案敘述如下：

2.2.3.6.1采用一拖一自動旁路控制方案

變頻/工頻自動切換:

旁路柜在變頻器進、出線端增加了兩個隔離刀閘，以便在變頻器退出而電機運行于旁路時，能安全地進行變頻器的故障處理或維護工作。

旁路柜主回路主要配置：三個真空接觸器（KM1、KM3、KM4）和兩個刀閘隔離開關(guān)QS1、QS2。KM3與KM4實現(xiàn)電氣互鎖，當KM1、KM3閉合，KM4斷開時，電機變頻運行；當KM1、KM3斷開，KM4閉合時，電機工頻運行。另外，KM1閉合時，QS1、QS2操作手柄被鎖死，不能操作。

電機工頻運行時，若需對變頻器進行故障處理或維護，切記在KM1、KM3分閘狀態(tài)下，將隔離刀閘QS1和QS2斷開。

◆合閘閉鎖：將變頻器“合閘允許”信號串聯(lián)于用戶高壓送電柜的合閘回路上。在變頻器故障或不就緒時，不允許用戶閉合現(xiàn)場高壓。切換為工頻時（KM4手動吸合）此信號閉合。

◆旁路投入：將變頻器“旁路投入”信號直接引至控制柜外控端子。變頻運行狀態(tài)下，若變頻器出現(xiàn)故障或者需要將電機從變頻投入到工頻狀態(tài)運行（按下“工頻投切”按鈕），且此時切換轉(zhuǎn)換方式為自動，系統(tǒng)將首先分斷變頻器高壓輸入、輸出開關(guān)KM1和KM3，經(jīng)過一定延時后，工頻旁路開關(guān)KM4自動合閘，電機投入電網(wǎng)工頻運行。

◆保護：保持原有對電機的保護及其整定值不變。

2.2.4對外標準接口

整套變頻控制裝置，包括控制柜、功率柜、變壓器柜、旁路柜等所有部件及內(nèi)部連線一體化設(shè)計，需方支須連接高壓輸入、高壓輸出、控制電源和控制線即可。

高壓變頻器對外接口的具體定義如下：

1）變頻器提供的開關(guān)量

變頻器采用內(nèi)置PLC，數(shù)字量配置為24點入、16點出，并且可以根據(jù)用戶的不同需求進行I/O點的擴展及參數(shù)化設(shè)計。其部分輸出定義為：

(1)變頻器就緒狀態(tài)指示：表示變頻器已待命，具備啟動條件，1路，常開點，閉合有效。

(2)變頻器運行/停機狀態(tài)指示：表示變頻器正在運行，各1路。變頻運行狀態(tài)指示為常開點，節(jié)點閉合時表示為變頻器處于運行狀態(tài)；變頻停止狀態(tài)為常閉點，節(jié)點閉合時表示變頻器處于停止狀態(tài)。

(3)變頻器控制狀態(tài)指示：外控控制狀態(tài)為常開點，節(jié)點閉合表示變頻器控制權(quán)為現(xiàn)場遠程控制；本地控制狀態(tài)為常閉點，節(jié)點閉合時表示變頻器控制權(quán)為本地變頻器控制，各1路。

(4)變頻器報警指示：表示變頻器產(chǎn)生報警信號。包含柜門非法打開、變壓器超溫、控制電源掉電、給定信號斷線、單元故障等信息，1路，常開點，閉合有效。

(5)變頻器故障指示：表示變頻器發(fā)生重故障，立即關(guān)斷輸出切斷高壓。包含過壓、過流、過載、短路等信息，1路，常開點，閉合有效。

(6)電機在工頻旁路：表示電動機處于工頻旁路狀態(tài)，常開點，閉合有效。

以上為變頻器的基本輸出狀態(tài)點。

2）變頻器提供給高壓開關(guān)柜高壓開關(guān)緊急分斷：變頻器出現(xiàn)重故障時，自動分斷高壓開關(guān)，1路常開點，閉合有效。

高壓合閘允許：允許將高壓開關(guān)合閘，1路常開點，閉合有效。

以上所有數(shù)字量采用無源接點輸出，定義為接點閉合時有效。除特別注明外，接點容量均為AC220V，3A。

3）高壓開關(guān)柜提供給變頻器

高壓就緒：高壓準備就緒，為高壓開關(guān)提供的1路常開點，閉合有效。

4）變頻器提供的模擬量

變頻器可以提供4路4～20mA的電流源輸出，帶負載能力均為250Ω。分別為輸出頻率、輸出電流信號。

5）DCS提供給變頻器的開關(guān)量

a)啟動指令：干接點，3秒脈沖閉合時有效，變頻器開始運行。

b)停機指令：干接點，3秒脈沖閉合時有效，變頻器正常停機。

c)緊急停機指令：干接點，閉合保持有效，變頻器緊急停機。

6）DCS提供給的變頻器模擬量

變頻器可提供2路4～20mA電流源輸入，其輸入可根據(jù)用戶不同的要求進行定義，滿足用戶多方面的需求，可定義為給定頻率、給定轉(zhuǎn)速、壓力反饋等。

7) 通訊協(xié)議

默認通訊協(xié)議為MODBUS通訊協(xié)議，通訊接口為RS485接口。若需要其他通訊協(xié)議，請注明。3 永磁同步電機控制方案

同步電機與普通異步電機運行上主要的區(qū)別是：同步電機運行時，電樞電壓矢量與

轉(zhuǎn)子磁極位置之間的夾角δ（功率角）必須在0～90°范圍內(nèi)變動，否則將導(dǎo)致失步。因此，同步電機變頻調(diào)速時必須時刻控制δ在允許的范圍內(nèi)變動，而且在同步電機起動時應(yīng)采取和異步電機不同的方式。同步電機相對于異步電機來說，的劣勢就是存在失步現(xiàn)象，這也是制約同步電機應(yīng)用變頻裝置的主要原因。

我公司所提供的同步電機變頻器具備VF控制、有感矢量控制和無感矢量控制三種控制

方式。其中，有感矢量控制需要在電機軸端增加位置式編碼器，編碼器型號由我公司。VF控制適合于控制精度不高、啟動力矩要求不大、負載變化較穩(wěn)定場合；無感矢量控制適合于控制精度較高、啟動力矩較大、負載變化較大的場合，但它需要嚴格的電機模型參數(shù)；有感矢量控制適合于控制精度高、啟動力矩大、負載變化大的場合，不需要任何電機參數(shù)。從同步電機啟動困難、易失步特點考慮，有感矢量控制是保障的控制方案。

3.1. VF控制方式

3.1.1 同步電機啟動

變頻器向同步電機的電樞繞組施加一定的直流電壓，產(chǎn)生一定的定子電流。此時，在同步電機上產(chǎn)生一定的定子電流，并在定子上建立較強的磁場。轉(zhuǎn)子在定、轉(zhuǎn)子間電磁力的作用下開始轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)子磁極逐漸向定子磁極的異性端靠近。

　變頻器按照電機正常運行時的轉(zhuǎn)動方向，緩慢旋轉(zhuǎn)其施加在電樞繞組上的電壓矢量。隨著同步電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動和定子磁場的旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子磁極將在某一時刻掠過定子的異性磁極，或者轉(zhuǎn)子磁極加速追上旋轉(zhuǎn)的定子磁極。此時，電機的轉(zhuǎn)子磁極被較強的定子磁極可靠吸引，二者間的角度經(jīng)過少量有阻尼的振蕩后，逐漸趨于一個較小的常量。至此，同步電機進入同步運行狀態(tài)，整步過程完成。

變頻器按照預(yù)先設(shè)定的加速度，調(diào)節(jié)輸出電壓，逐漸加速到給定頻率。此時，同步電機的轉(zhuǎn)子角逐漸拉大到某一常值，然后電機轉(zhuǎn)子磁極在定子磁場的吸引下逐漸加速至期望轉(zhuǎn)速，同步電機起動過程完成。另外，VF值選擇需要經(jīng)過多次整定，可能為多段VF。

3.1.2同步電機調(diào)速

變頻器啟動完成后，可根據(jù)給定頻率，按照VF對應(yīng)電壓值改變輸出電壓頻率、幅值，執(zhí)行調(diào)速。同步電機調(diào)速瞬間，氣隙合成磁場和轉(zhuǎn)子勵磁磁場間功率角δ會變動。同步電機功率角δ在運行期間不能變化過大，尤其不能讓δ>90°，這樣同步機將進入不穩(wěn)定狀態(tài)。因此，同步電機變頻調(diào)速時，頻率變化速率減小，這樣有利于系統(tǒng)工作穩(wěn)定。

3.1.3 同步電機正常停機和故障停機

在正常停機時，變頻裝置驅(qū)動同步電機至停機轉(zhuǎn)速，然后停止變頻裝置輸出即可。運行期間若變頻裝置外系統(tǒng)出問題，需要緊急停機，可以直接跳開高壓側(cè)輸入開關(guān)QF。若變頻裝置系統(tǒng)出問題要緊急停機時，變頻裝置立刻停止輸出，通過故障信號跳開高壓側(cè)輸入開關(guān)。由于同步電機的主磁通無法突變，在阻尼繞組上感應(yīng)出很大電流，此時旋轉(zhuǎn)中的同步電機定子端會出現(xiàn)較高的三相交流電壓。因此，變頻裝置的輸出端應(yīng)具有在停機狀態(tài)下，抗短時過電壓的能力。

3.2 有感矢量控制方式

3.2.1 同步電機啟動、停機及故障急停

變頻器需要在同步電機空載時對其編碼器轉(zhuǎn)向以及轉(zhuǎn)子磁極位置做辨識，辨識完畢后將數(shù)據(jù)記錄到EEPROM中，以后不必再次辨識。

同步電機啟動時，變頻器控制系統(tǒng)根據(jù)編碼器反饋的轉(zhuǎn)子位置，直接在該等效角度上輸出電壓，電機逐漸轉(zhuǎn)動，進入同步。

變頻器按照預(yù)先設(shè)定的加速度，速度給定逐漸加到給定頻率。變頻器采用電流環(huán)和速度環(huán)雙環(huán)控制，逐漸驅(qū)動同步電機加速至期望轉(zhuǎn)速，同步電機起動過程完成。

同步電機調(diào)速、停機、故障急停等與VF控制相同。

3.2.2 有感矢量控制思路

同步電機采用改進的空間矢量磁場定向控制策略，控制系統(tǒng)采用速度環(huán)和電流環(huán)雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，電流環(huán)采用PI調(diào)節(jié)器，實現(xiàn)簡單，并能獲得較好的電流跟蹤性能。速度環(huán)采用PI調(diào)節(jié)器，能有效地限制動態(tài)響應(yīng)的超調(diào)量，加快響應(yīng)速度。系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)；系統(tǒng)全數(shù)字式的關(guān)鍵是電流環(huán)數(shù)字化，就是把數(shù)?；旌鲜阶冾l系統(tǒng)中的模擬電流環(huán)，采用數(shù)字方式加以實現(xiàn)，其核心提高電流環(huán)的處理速度，達到或接近模擬電流環(huán)的響應(yīng)速度。根據(jù)目前的微處理器DSP、A/D器件的水平，可以滿足硬件的需要；另一方面在于控制策略及控制軟件的優(yōu)化。良好的系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計是使研制的系統(tǒng)達到實用化的保證，在滿足性能要求的基礎(chǔ)上，必須充分利用硬件資源，提高集成度降低硬件成本，達到產(chǎn)品化的目標。矢量控制系統(tǒng)的解耦, 速度給定ω與速度反饋相減得出速度誤差，速度誤差經(jīng)PI調(diào)節(jié)后輸出轉(zhuǎn)矩電流給定iq，id勵磁電流給定是根據(jù)系統(tǒng)的動態(tài)需要進行調(diào)整其值根據(jù)不同的電機和負載得出的經(jīng)驗值，電機三相電流反饋iu、iv、iw經(jīng)傳感器采樣，然后再根據(jù)轉(zhuǎn)子位置電氣角度theta進行Clarke變換，變換后輸出ialpha、ibeta, ialpha、ibeta經(jīng)Park變換輸出id、iq，id、iq值與給定值iqref、idref求誤差,進行PI調(diào)節(jié)后輸出Vq、Vd, 電壓矢量和轉(zhuǎn)子位置電氣角度theta經(jīng)過Park逆變換Clarke逆變換輸出電機定子三相電壓Uu、Uv、Uw值，三相電壓Uu、Uv、Uw值作為PWM（脈寬調(diào)制）的比較值比較輸出PWM波形到逆變器然后驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn)。

整個系統(tǒng)的控制原理框圖如下圖所示。

有感矢量控制原理圖

3.3 無感矢量控制方式

3.3.1 參數(shù)辨識

在靜止狀態(tài)下辨識出定子電阻Rs，直軸電感Ld，交軸電感Lq?？捎蓜討B(tài)辨識，或是由電機銘牌獲取電機額定反電勢。

3.3.2 無感矢量控制原理

無感矢量控制的關(guān)鍵是通過電機定子側(cè)的電壓和電流估算出轉(zhuǎn)子位置和速度。估測器采用的模型參考自適應(yīng)（MRAS）算法。

一個模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)包含著兩種模型，分別為參考模型和可調(diào)模型，這兩個模型有著相同物理意義的輸出量，不同的是參考模型不含待估參數(shù)，而可調(diào)模型含有對應(yīng)的待估參數(shù)。其基本思想為：參考模型與可調(diào)模型的輸出和狀態(tài)性能指標通過反饋比較器得到誤差方程，構(gòu)造合適的自適應(yīng)律，使得可調(diào)模型的控制對象能夠跟隨參考模型的動態(tài)響應(yīng)，從而實現(xiàn)自適應(yīng)實時調(diào)節(jié)。