那么什么是“无速度传感器矢量控制技术”?
交流传动在高性能场合的应用始于矢量控制概念的引入,包括直接磁场定向与间接磁场定向控制。矢量控制从基本原理上讲能够获得优异的动静态特性,但是对电机参数的敏感性却成为实际应用中必须解决的问题。驱动器通过启动前的自整定以及运行过程中的在线整定,适应电机参数变化,保持矢量控制的动静态性能,这些复杂的自适应控制算法都必须通过强大的信号处理器才能完成。
近年来随着半导体技术的发展及数字控制的普及,矢量控制的应用已经从高性能领域扩展至通用驱动及专用驱动场合,乃至家用电器。交流驱动器已在工业机器人、自动化出版设备、加工工具、传输设备、电梯、压缩机、轧钢、风机泵类、电动汽车、起重设备及其它领域中得到广泛应用。随着半导体技术的飞速发展,功率器件在不断优化,开关速度在提高而损耗在下降,功率模块的功率密度在不断增加;数字信号处理器的处理能力愈加强大,处理速度不断提升,交流驱动器完全有能力处理复杂的任务,实现复杂的观测、控制算法,现代交流传动的性能也因此达到前所未有的高度。以代表交流驱动控制最高水平的交流伺服为例,其需求随着新的生产技术与新型加工原料的出现而迅速增长。
概括来说,无速度传感器矢量控制可以获得接近闭环控制的性能,同时省去了速度传感器,具有较低的维护成本。与传统V/Hz控制比较,无速度传感器矢量控制可以获得改进的低速运行特性,变负载下的速度调节能力亦得到改善,同时还可获得高的起动转矩,这在高摩擦与惯性负载的起动中有明显的优势。正是由于这些驱动特性,该控制技术已逐渐成为通用恒转矩驱动应用的选择。事实上,基本上所有的AC驱动厂家都提供该控制模式。
Schneider公司的驱动市场经理Susan Bowler认为,该控制模式的吸引人之处在于利用最小的附加费用获得大大增强的性能,包括低速特性、转矩响应及定位能力等。由于其性能接近伺服驱动,公司在拓展需要更精确负载定位控制的场合。该公司的第三代Altivar无速度传感器驱动产品具有自调谐特性,确保驱动器在电机运行参数随时间发生变化的情况下仍然能够持续优化电机运行特性,控制算法在设定速度上计算优化的电机电压以获得最大的转矩输出。电机的模型已经考虑了热效应的影响。
SVC控制的关键在于正确的转速估计与解耦控制,但这两者之间又存在相互耦合的关系。转速估计的精度不仅决定于测量的定子电压与电流,同时与电机参数密切相关。在数字化电机控制系统中,转速估计的精度又与采样频率以及反馈信号的分辨率有关,而转速估计的精确程度不仅影响到速度控制的准确度, 也会影响到速度环路补偿器的设计。这些问题环环相扣, 稍有失误甚至会影响到系统的稳定性。
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