变频器VF模式和矢量模式的区别
变频器主要支持四种模式:无PG的V/F模式,有PG的V/F模式,无PG的矢量控制模式,有PG的矢量模式。 PG 是指旋转编码器。
这四种控制模式主要的技术指标如下表所示。
控制模式 | 无PG VF控制 | 有PG VF控制 | 无 PG 矢量控制 | 有 PG矢量控制 |
调速范围 | 1 : 40 | 1 : 40 | 1 : 100 | 1 : 1000 |
速度控制精度 | ±2~3% | ±0.03% | ±0.2% | ±0.02% |
起动转矩 |
3Hz 时 150% |
3Hz 时 150% |
1 Hz 时 150% |
0rpm 时 150% |
从上表可以看出, 无/有 PG 主要影响速度控制精度, VF/矢量控制主要影响变频器的低频(3Hz 以下)时的输出转矩。
无 PG VF 控制模式一般用于起动转矩不高, 对速度精度没特别要求的场合, 如风机、 泵类负载类型等等。
有 PG VF 控制模式一般用于对转矩要求不高, 对稳态速度精度有一定的要求的场合。 这种控制方式对编码器的要求比较低, 只需要有单相输出的编码器, 所以成本较低。 但由于编码器价格本身不高, 并且绝大多数编码器均有 A/B 相输出, 所以基本上很少使用有 PG VF 控制模式, 而直接使用有 PG 矢量控制模式, 提高了系统的动态响应性能。
无 PG 矢量控制模式由于不需要编码器, 使用时简单快捷方便, 控制性能又能满足大多数应用场合,所以现在大多数场合都使用该控制方式。 事实上, 无 PG 矢量控制模式时, 变频器通过检测输出电流及电压, 并经矢量变换, 可以检测出电机的磁场相位, 进而间接获得电机的转速, 所以能获得很高的低频起动转矩及动态力矩响应, 基本适合所有的负载类型。 如: 轧钢机械、 印刷机械、 纺织印染设备、 起重设备等等。 无 PG 矢量控制在矢量变换时需要准确的电机参数, 因此,在运行前需要通过自学习获得电机的参数。
有 PG 矢量控制模式, 能获得更高的速度控制精度及更快的动态力矩响应性能, 一般应用于需要精确控制速度或力矩的同步控制场合, 也应用于需要电机的运转速度脉冲反馈的场合, 如电梯的控制, 通过获得反馈脉冲, 可以精确控制电梯的平层位置。 还有纸张、 塑料薄膜的收放转, 需要很小的力矩波动和很高的力矩控制精度, 以及在一些大起重量的起重机械上, 为了获得极高的静态起动转矩, 都可以使用有 PG矢量控制模式。 有 PG 矢量控制模式时也同样需要做自学习。
转矩模式即FOC控制(Field Oriented Control),即磁场定向控制,通过控制磁场的方向,使得磁场向量和转子磁场向量垂直,从而获得最大的转矩。
在FOC里常用的控制模式有两种:
1、力矩模式
2、速度模式
力矩模式为直接控制电流向量大小,而速度模式通过PID控制器,输入为参考速度与实际速度,输出为电流向量大小。
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