变频器的电机控制模式资料
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闭环速度控制模式（FVC） 转矩控制模式 同步电机控制模式 ENA系统
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2
磁通矢量控制基础
异步电机的磁通矢量控制的概念来自于直流电机，尤其是他励式异 步电机，结构如下图所示。
当直流电机的定子绕组两端加上电压后，在定子绕组中就会流过恒
定的电流Id,称为励磁电流就会在定子和转子的气隙中产生按空间分 布的磁场，但每极磁通是恒定的，记为f 。
+
+
s
积分
Iq
速度估算
滑差补偿
Id Iq
电流测量 (d,q) (a,b,c)
SSD Marketing
9
电压磁通矢量控制（SVCU）的驱动特性之
400V/11KW电动机象限
SSD Marketing
10
电压磁通矢量控制（SVCU）的驱动特性之
5
SSD Marketing
V/F控制与磁通矢量控制的比较
磁通矢量控制
自动补偿 (RI 补偿和滑差补偿) C/Cn 200 % C/Cn
V/F 控制
手动补偿 (原点电压U0)
100%
F hz 1 3 FrS 5 10 FrS
F hz
SSD Marketing
6
V/F控制与磁通矢量控制的比较
变频器的电机控制模式
SSD 市场部
2005年11月
概述
变频器对电机有多种控制模式 不同的控制模式可以使变频器适用于各种类型的电机和 机械，可以获得不同的静态和动态性能 电机控制模式包括：
开环V/F模式（两点或5点） 开环电压矢量控制模式（SVCU）
开环电流矢量控制模式（SVCI）
V/F控制在低速段只能有固定的低频电压补偿，在运行过程中只能根据电 流的大小进行不精确的手动滑差补偿，所以其静态和动态驱动性能与磁通 矢量控制都有一定的差距。
但V/F控制适用于特殊参数电机，并联电机，非匹配电机以及比较特殊的 负载，或者处于节能的目的，进一步降低磁通的场合。
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f＝Kf*Id
在电机的转子绕组（称为电枢）中如果通过电流Iq，即电枢电流。
则其与气隙磁通f相作用，产生电磁转矩Tm，其关系为：
直流电机 r
Tm=KT* f*Iq 而转子以转速n在定子磁场中切割产生的感应电势即电动势E为：
– E=Ke *f*n
s 磁通电流
电枢电流
当然转子绕组中流过电枢电流也会影响气隙磁场的分布，气隙磁场 实际上是定子电流产生的磁场与电枢电流产生的磁场之和。但是每 极磁通值基本不受影响。 这样激磁电流，电枢电流，电动势，电磁转矩之间都是线性关系。
Flux r = K1 Id Torque C = K2 s Iq
磁通与电流的Id 分量（直轴分量）成正比 若磁通恒定，则转矩与电流的Iq 分量（交轴分量）成正比 在矢量控制中，变频器将输出给电机的电流分成产生转矩的分量和产生磁 通的分量，分别称为有功分量和无功分量。 这类似于他励式直流电机。 磁通保持恒定，从而在一定的速度范围内获得恒定的转矩。 矢量控制具有速度估算的功能，用以对转矩和磁通进行实时修正。 这样相对于标量的V/F控制模式性能就好多了，如低速转矩，动态响应， 速度精度等。 如果要进行精确的磁通矢量控制，变频器内必须有电机的精确模型参数， 如定转子电阻，漏电抗，激磁电抗等。
7
转矩与电流的关系
在磁通恒定的情况下，转矩与有功电流呈正比关系。 而有功电流与磁通电流正交，其和为总的电机电流。 所以转矩与电流的关系，与电机的类型和大小，以及参数的优化有一 定关系。 例如，假设变频器的电流过载能力为1.5In，则对0.75KW电机的过转矩 能力为1.85Tn，而15KW电机的过转矩能力为1.72Tn。
例如：某电机的励磁电流分量 Id = 50% of In 转矩 2 In 220% 162% 100% 1.5 In In
典型值
Motor >= 750 kW >= 400 kW >= 150 kW >= 1kW >= 0.2 kW I magn (Id) 30% 40% 50% 60% 70% Torque at Torque at I=150% I=200% 153% 207% 157% 213% 162% 222% 172% 239% 185% 261%
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磁通矢量控制基础
三相异步电机的定转子电流，电压，感应电势，磁通等 都是交变的，所以其控制比直流电机要复杂很多。 但是三相异步电机的定子绕组是对称三相绕组，加上对 称三相电压后产生的电流是对称三相电流，该电流流过 三相对称绕组，在电机气隙中产生的磁场是沿空间呈正 弦分布，幅值不变的旋转磁场，其转速为同步速，由频 率和绕组极对数决定。 转子绕组在气隙磁场中感应的电势以及由此产生的感应 电流仍然是对称的正弦变化的，与气隙磁通和转速成正 比。而产生的电磁转矩由气隙磁通和转子电流决定。
V/F控制控制模型简单，不需要精确的电机模型，只需要（额定电压，额 定频率）和原点电压就可以了。 磁通矢量控制需要知道电机的铭牌参数，并需要进行自整定，以确定磁通 矢量控制所需要的电机模型。 磁通矢量控制可以根据负载的情况进行精确的滑差补偿，以及低频RI补偿 ，从而获得较高的速度精度，较宽的调速范围和快速的动态响应，以及优 越的低速性能。
0%
0.5 In 50% “Id” = 磁通
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电压磁通矢量控制（SVCU）
ref
磁通计算
Id ref
电压计算 电流调节 Va (d,q) Vb (a,b,c) Vc PWM
电流互感器
电机
cons
速度斜坡
Vd, Vq
+
转速调节
Iq ref
Id
电流/转矩限幅
est
s
异步电机
r
这些关系与直流电机相比也是类似的。 而且，如果站在转子上看，定子，转子所产生的磁场也 是静止且沿空间呈正弦分布的。 所以，从根本上将，直流电机和异步电机的模型是类似 的。同步电机也莫不如此。
4
Id
磁通
转矩
Iq
SSD Marketi来自百度文库g
磁通矢量控制基础
磁通矢量控制的原理就是根据电机的数学模型，将电流和电压进行分解， 从而将转矩和磁通解耦，变为如下关系：
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磁通矢量控制基础
异步电机的磁通矢量控制的概念来自于直流电机，尤其是他励式异 步电机，结构如下图所示。
当直流电机的定子绕组两端加上电压后，在定子绕组中就会流过恒
定的电流Id,称为励磁电流就会在定子和转子的气隙中产生按空间分 布的磁场，但每极磁通是恒定的，记为f 。
+
+
s
积分
Iq
速度估算
滑差补偿
Id Iq
电流测量 (d,q) (a,b,c)
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电压磁通矢量控制（SVCU）的驱动特性之
400V/11KW电动机象限
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10
电压磁通矢量控制（SVCU）的驱动特性之
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V/F控制与磁通矢量控制的比较
磁通矢量控制
自动补偿 (RI 补偿和滑差补偿) C/Cn 200 % C/Cn
V/F 控制
手动补偿 (原点电压U0)
100%
F hz 1 3 FrS 5 10 FrS
F hz
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V/F控制与磁通矢量控制的比较
变频器的电机控制模式
SSD 市场部
2005年11月
概述
变频器对电机有多种控制模式 不同的控制模式可以使变频器适用于各种类型的电机和 机械，可以获得不同的静态和动态性能 电机控制模式包括：
开环V/F模式（两点或5点） 开环电压矢量控制模式（SVCU）
开环电流矢量控制模式（SVCI）
V/F控制在低速段只能有固定的低频电压补偿，在运行过程中只能根据电 流的大小进行不精确的手动滑差补偿，所以其静态和动态驱动性能与磁通 矢量控制都有一定的差距。
但V/F控制适用于特殊参数电机，并联电机，非匹配电机以及比较特殊的 负载，或者处于节能的目的，进一步降低磁通的场合。
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f＝Kf*Id
在电机的转子绕组（称为电枢）中如果通过电流Iq，即电枢电流。
则其与气隙磁通f相作用，产生电磁转矩Tm，其关系为：
直流电机 r
Tm=KT* f*Iq 而转子以转速n在定子磁场中切割产生的感应电势即电动势E为：
– E=Ke *f*n
s 磁通电流
电枢电流
当然转子绕组中流过电枢电流也会影响气隙磁场的分布，气隙磁场 实际上是定子电流产生的磁场与电枢电流产生的磁场之和。但是每 极磁通值基本不受影响。 这样激磁电流，电枢电流，电动势，电磁转矩之间都是线性关系。
Flux r = K1 Id Torque C = K2 s Iq
磁通与电流的Id 分量（直轴分量）成正比 若磁通恒定，则转矩与电流的Iq 分量（交轴分量）成正比 在矢量控制中，变频器将输出给电机的电流分成产生转矩的分量和产生磁 通的分量，分别称为有功分量和无功分量。 这类似于他励式直流电机。 磁通保持恒定，从而在一定的速度范围内获得恒定的转矩。 矢量控制具有速度估算的功能，用以对转矩和磁通进行实时修正。 这样相对于标量的V/F控制模式性能就好多了，如低速转矩，动态响应， 速度精度等。 如果要进行精确的磁通矢量控制，变频器内必须有电机的精确模型参数， 如定转子电阻，漏电抗，激磁电抗等。
7
转矩与电流的关系
在磁通恒定的情况下，转矩与有功电流呈正比关系。 而有功电流与磁通电流正交，其和为总的电机电流。 所以转矩与电流的关系，与电机的类型和大小，以及参数的优化有一 定关系。 例如，假设变频器的电流过载能力为1.5In，则对0.75KW电机的过转矩 能力为1.85Tn，而15KW电机的过转矩能力为1.72Tn。
例如：某电机的励磁电流分量 Id = 50% of In 转矩 2 In 220% 162% 100% 1.5 In In
典型值
Motor >= 750 kW >= 400 kW >= 150 kW >= 1kW >= 0.2 kW I magn (Id) 30% 40% 50% 60% 70% Torque at Torque at I=150% I=200% 153% 207% 157% 213% 162% 222% 172% 239% 185% 261%
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磁通矢量控制基础
三相异步电机的定转子电流，电压，感应电势，磁通等 都是交变的，所以其控制比直流电机要复杂很多。 但是三相异步电机的定子绕组是对称三相绕组，加上对 称三相电压后产生的电流是对称三相电流，该电流流过 三相对称绕组，在电机气隙中产生的磁场是沿空间呈正 弦分布，幅值不变的旋转磁场，其转速为同步速，由频 率和绕组极对数决定。 转子绕组在气隙磁场中感应的电势以及由此产生的感应 电流仍然是对称的正弦变化的，与气隙磁通和转速成正 比。而产生的电磁转矩由气隙磁通和转子电流决定。
V/F控制控制模型简单，不需要精确的电机模型，只需要（额定电压，额 定频率）和原点电压就可以了。 磁通矢量控制需要知道电机的铭牌参数，并需要进行自整定，以确定磁通 矢量控制所需要的电机模型。 磁通矢量控制可以根据负载的情况进行精确的滑差补偿，以及低频RI补偿 ，从而获得较高的速度精度，较宽的调速范围和快速的动态响应，以及优 越的低速性能。
0%
0.5 In 50% “Id” = 磁通
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电压磁通矢量控制（SVCU）
ref
磁通计算
Id ref
电压计算 电流调节 Va (d,q) Vb (a,b,c) Vc PWM
电流互感器
电机
cons
速度斜坡
Vd, Vq
+
转速调节
Iq ref
Id
电流/转矩限幅
est
s
异步电机
r
这些关系与直流电机相比也是类似的。 而且，如果站在转子上看，定子，转子所产生的磁场也 是静止且沿空间呈正弦分布的。 所以，从根本上将，直流电机和异步电机的模型是类似 的。同步电机也莫不如此。
4
Id
磁通
转矩
Iq
SSD Marketi来自百度文库g
磁通矢量控制基础
磁通矢量控制的原理就是根据电机的数学模型，将电流和电压进行分解， 从而将转矩和磁通解耦，变为如下关系：