变频器无速度传感器矢量控制的分析

　　本文对无速度传感器矢量控制技术进行了剖析，以消化吸收先进的调速控制技术。迄今为止，无速度传感器矢量控制仍是变频器调速技术中一个复杂而重要的研究课题。

　　2矢量控制原理为了使异步电机的转矩控制模拟类似直流电机的控制，将初级电流解耦为转矩（q轴）分量和磁通（d轴）分量，并由这两个分量来合成三相交流电进行控制，但要检测转子速度！r.！表示如下：速度推定传递函数框图图中4变频器无速度反馈矢量控制的特点变频器采用了高级磁通矢量，以提高低速无速度传感器运行时的输出转矩和运行稳定性，解决无传感器矢量控制中两对矛盾：①高速时稳定，低速时不易稳定；②惯量矩GD2大稳定，无负荷时不稳定。

　　4.1速度推定的不稳定因素据前所述，输出电压指令是根据假定实际电压偏差求出的，因此存在指令值与实际值的误差。由于该误差电压用作判断加减速的推定速度，因而它成为一个不稳定因素。不稳定因素主要来自：①初级侧电阻的影响。稳速时Ud =尺山-！q，Uq=RJq+LiWild+MWi.当！产时，因配线长及温度变化等因素使Ri的影响变在；②电网电压影响。Td或者器件导通电压等对电网电压的影响大，该电压在低输出电压及低速时的影响较大；③电压饱和的影响。额定电压高的IM驱动时，其在高速领域跟踪速度指令，因而转矩特性好。而当变频器处在电压饱和领域时，由于指令值和实际电压发生误差，变得不稳定；不稳定时的状态。在低速再生领域，不稳定动作连续，直到为止（直流制动状态），速度推定值接近滑差频率（过电流发生）。

　　在低速域，①和②影响较大。当！i趋向于变小时，再生状态易受影响，从而使再生转矩变大且不稳定，不过无负荷时没有影响。

　　4.2扩大安全领域的方法为削弱这些不稳定要因，在设计变频器时给出了相应的对策：①Ri修M不改变Ri真值）。这是针对配线长产生的影响的对策，使初期励磁中Ud的误差为零；运转中针对温度变化修正Ri，使速度推定的磁通误差为零，从而使速度推定稳定；②Td修正。由Td的误差电压（Td>三角波频率）直流电压）和对输出电流极性的判断，再由三相电压指令加算修正；③低速再生时，转矩分量电流iq极限值。示出！i>iHz时低速域转矩特性曲线，图中A为定数设定速度，B为A+额定滑差>再生设定值，因而使速度范围扩大，运转更稳。对GD2大的情况，减速时，在零速度附近，减速时间可能有延迟；④电压饱和的回避。发生电压饱和即U100*%时，磁通指令"*下降，从而使感应电压下降，回避饱和电压。再返回少/时，使IT99%.无速度反馈矢量控制，故在！r*0时，零速度推定在理论上不成立。因而，i>1Hz时低速域转矩特性曲线图零速度指令下！*=！=iq*=0，处于直流制动状态。工程应用表明，采用相应对策设计的变频器，能够有稳定的速度推定。

　　5控制机能图及调试结果示出本文介绍的无速度反馈矢量控制的部分控制机能图。图中有一个速度推定单元，而该单元在采用其他矢量控制方式下是不起作用的。从现场调试结果以及实际使用来看，无论从系统的阶跃响应，还是系统的四象限运转，均有良好的特性。

　　控制机能图在速度阶跃响应为75%58%的条件下进行了工程调试，变频器加减速从0it（即从零速到*大并稳速）的时间为4秒，所得指令速度与反馈速度基本一致。该类控制方式的变频器在宝钢及其他工程现场的长期运行表明，其动静态性能稳定可靠。

　　6结束语分析了变频器中采用的无反馈矢量控制技术，现代控制理论是这一高性能变频控制技术的精华所在。实际应用证明，该控制方式是一种有效的控制方式，它省去了速度传感器，减少了系统维护成本，己大量应用在国内钢铁行业所用的变频传动设备中。