同步电机矢量控制方法分解

Ia、Ib、Ic 转速给定 转速反馈 气隙给定
转速PID 电流PID 励磁PID 逆变输出
Ua Ub Uc
M
励 磁 系 统
编码器
转速通过编码器获得 有速度传感器矢量控制基本原理
3 矢量控制调试注意事项
注意事项1： 电缆不能接错：传感器要与 功率单元输出一一对应
功率单元
U V
变压器柜
Ia:1010 Ib:1011 W Ic:1012
4、矢量控制调试说明
（5）估计PID参数：KP：参数为默认参数，无需改动（对 于 有速度传感器的矢量控制，此参数不设定） 对于KI存在上限值与下限值； 主要调节方法： a) KI下限调整：在启动电机后，电机转速能够识别，但 电机不转，需要将KI下限值向下调整；如果电机转速没有识 别出来或者电机转动但在10Hz以下，转速上下波动浮动在10 转以上，需要将KI向上调整； b) KI上限值调整：在电机运行到20Hz以上时，如果电机 转速波动在2转以上，将KI值增大，直到电机转速控制在1-2 转以内为止。
1 矢量控制
矢量控制的用途及优点 矢量控制VectorCtrol是从交流电机的端电压和电流计 算励磁电流和产生力矩部分的电流，得到与直流电机相同 的转矩特性的控制方式。由于可进行转矩控制，所以与传 统的通用变频器有很大不同。正逐步运用于高级机床、铁 钢、造纸、薄膜等生产线上。 输出转矩可控；可低速运行，动态响应快、转速精度 高；加速度特性好抗负载突变能力强的优点。
矢量控制介绍
培训大纲
1、矢量控制
矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制同步电 动机定子电流矢量,根据磁场定向原理分别对同步电动机 的励磁电流和转矩电流进行控制,从而达到控制同步电动 机转矩的目的.具体是将同步电动机的定子电流矢量分解 为产生磁场的电流分量 (励磁电流) 和产生转矩的电流分 量 (转矩电流) 分别加以控制,并同时控制两分量间的幅值 和相位,即控制定子电流矢量,所以称这种控制方式称为矢 量控制方式。矢量控制有无速度传感器矢量控制方式和 有速度传感器的矢量控制方式等。
转速PID 电流PID 励磁PID 逆变输出
Ua Ub Uc
M
励 磁 系 统
转速估计
变频器输出电压 Uabc、输出电流Iabc
励磁PID：励磁控制环， 即给定励磁电流通过PID 调节作为电机励磁电流的 给定
转速估计：
无速度传感器矢量控制基本原理
根据输出电压及电流值估 算电机的运行转速。
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2、矢量控制的基本原理
如果电缆接错，将出现变频器启动过流的故障；严重时损坏IGBT； 与控制机检测线号一致
3 矢量控制调试注意事项
注意： 电流传感器为霍尔电流传感器
功率单元
U
变压器柜
Ia:1010 V Ib:1011 W Ic:1012
电流传感器
注意： 1）电源：+\-15V，电源连接要正确 2）输出信号为电流信号 3）模拟板检测通道要加跳线帽
4、矢量控制调试说明
3）电机转速、电机级数设置 4）电机额定电流设置 变频器额定电流：按照电机铭牌上的额定电流设置； 电机额定电流设置：采用 I（电机额定电流） = P（电机功率）/U（电机额定电压）/1.732 公式设置 给定电流：电机铭牌上额定电流的1.2倍设置； 5）VF曲线 矢量控制方式，VF参数固化，不需要设置； 其作用为对输出电压进行限制。
2 矢量控制的基本原理
转速PI：转速控制环，即给 定转速与反馈的电机转速进 行PID调节输出作为电机转 矩的给定。 电流PID：电流控制环，根据给定 的转矩电流和励磁电流，以及实际 的电流反馈值进行PID控制，通过 调节输出电压达到电流控制的目的。
Ia、Ib、Ic 转速给定 转速反馈 气隙给定
变频器输出电压
3、现场案例3 变频器启动后，变频器报IGBT过流故障； 导致过流的原因：电缆接错、输出电流传感器无信号（信号 线松动、模拟板损坏等）
案例分析
4、现场案例4 电机不连负载条件下：旋转电机，电机转速无法控制，转速 波动较大； 现象：运行转速在10-30转波动，输出电流电流波动； 解决方法：励磁PID：KP；KI设定为零； 在连上负载后，将KP、KI还原
4 、矢量控制调试说明
1）调节励磁系统励磁电流 变频器模拟量4通道（2008）输出为励磁电流控制信号（可为 0~10V或4~20mA信号）。初始励磁调节为额定励磁的30%，最终 励磁在50Hz满载稳定运行条件下，调节使Id为-0.2左右（一般 70%）。 2）设定控制参数： （1）整步时间、激励时间、激励给定默认参数，无需修改 （2）转速PID参数： KP、KI默认参数，无需改动 （3）电流PID1参数： KP、KI默认参数，无需改动 （4）励磁PID参数： KP、KI默认参数，无需改动（在空转电机 下，此参数设定为0）
案例分析
1、现场案例1 启动变频器后，转速估计KI：下限值：0.01 现象：励磁系统励磁电流不稳定，变频器过压故障。 解决方法：将下限值调节为0.002。励磁电流稳定，电机转速 平稳。
2、现场案例2 变频器运行后，30Hz转速稳定，在40Hz运行时，转速出现波 动的现象，如给定800转，运行转速在790-810波动，励磁电 流不稳定，变频器过压故障；转速估计KI,上限值：0.04 解决方法：将KI上限值向上调整，例如调整为0.08。转速波 动1转以内，励磁稳定。
5、现场案例5 带载高频运行时，变频器输入电流小，输出电流很大，运行 不稳定，甚至失步导致过流。 解决方法：增大高频运行时的励磁电流。输出电流逐渐减小， 最终略大于输入电流，电机运行平稳。
本次课程结束，谢谢大家