箭頭控制
編輯矢量控制,也稱為磁場定向控制 (FOC),是一種變頻驅動 (VFD) 控制方法,其中三相交流或無刷直流電動機的定子電流被識別為兩個可以可視化的正交分量 用一個向量。 一個分量定義電機的磁通量,另一個分量定義轉矩。 驅動器的控制系統根據驅動器的速度控制給出的磁通和轉矩參考值計算出相應的電流分量參考值。 通常使用比例積分 (PI) 控制器將測量的電流分量保持在其參考值。 變頻驅動器的脈寬調制根據作為 PI 電流控制器輸出的定子電壓參考定義晶體管開關。
FOC 用于控制交流同步電機和感應電機。 它最初是為高性能電機應用開發的,這些應用需要在全速范圍內平穩運行,在零速時產生全扭矩,并具有包括快速加速和減速在內的高動態性能。 然而,由于 FOC 的電機尺寸、成本和功耗降低優勢,它對低性能應用也越來越有吸引力。 預計隨著微處理器計算能力的提高,它最終將幾乎普遍取代單變量標量伏特每赫茲 (V/f) 控制。
發展歷程
編輯Technische Universit?t Darmstadt 的 K. Hasse 和西門子的 F. Blaschke 從 1968 年和 70 年代初期開始率先對交流電機進行矢量控制。 Hasse 提出間接矢量控制,Blaschke 提出直接矢量控制。 不倫瑞克技術大學的 Werner Leonhard 進一步開發了 FOC 技術,并在為交流驅動器開辟機會成為直流驅動器的競爭性替代品方面發揮了重要作用。
然而,直到 20 世紀 80 年代初微處理器商業化之后,通用交流驅動器才問世。 與直流驅動器相比,將 FOC 用于交流驅動器應用的障礙包括更高的成本和復雜性以及更低的可維護性,FOC 在此之前需要許多傳感器、放大器等電子元件。
Park 變換長期以來廣泛用于同步和感應電機的分析和研究。 轉換是迄今為止理解 FOC 工作原理所需的最重要的概念,該概念在 1929 年由 Robert H. Park 撰寫的一篇論文中首次被概念化。 Park 的論文在 20 世紀發表的所有電力工程相關論文中的影響力排名第二。 Park 工作的新穎之處在于他能夠將任何相關機器的線性微分方程組從一個具有時變系數的方程組轉換為另一個具有時不變系數的方程組,從而產生線性時不變系統或 LTI 系統。
技術概述
編輯主要競爭 VFD 控制平臺概述:
矢量控制
FOC(面向磁場的控制)
MPC(模型預測控制)
雖然交流驅動控制的分析在技術上可能非常復雜(另請參見部分),但此類分析總是從沿著伴隨的信號流圖和方程式所涉及的驅動電機電路建模開始。
在矢量控制中,交流感應或同步電機在所有操作條件下都像他勵直流電機一樣受到控制。 也就是說,交流電機的行為類似于直流電機,其中由各自的磁場和電樞(或轉矩分量)電流產生的勵磁磁鏈和電樞磁鏈正交對齊。
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