MM440变频器矢量控制技术

周炜明

(河南工业职业技术学院，河南 南阳 473009)

1 概述

矢量控制改善了交流电动机的转矩控制特性，矢量控制的原理是在特殊的负载状态情况下，要求电动机的电流与电动机的磁通相作用从而得到相应的转矩;在旋转坐标系中可以模拟直流电动机控制转矩的方法，把交流电动机转子磁通交链的的定子电流分解成产生磁通的电流分量和产生转矩的电流分量，两个分量在各自的PI控制器作用下，跟随着电流控制器中的设定值，并在稳态运行时达到其设定值的大小。

2 MM440变频器矢量控制的应用分析

矢量控制具有负载和设定值变化时可以稳定运行，设定值变化时达到稳态的过渡时间短，动态控制性能好;负载变化时达到稳态的过渡时间短，抗干扰性能好，在最大可调转矩的负载下加速和制动，在电动状态和再生制动状态下利用可调整的转矩限幅功能使电动机和被驱动的负载得保护。驱动转矩和制动转矩的控制与速度无关，在零速时仍然可以保持全转矩输出。对于基本的应用如水泵和风机一般是采用V/f控制，矢量控制主要用于要求较复杂的传动装置如卷绕机械，这些设备要求在噪声较大的环境中在速度和转矩的控制方面，具有良好的控制功能和特性。如果在零到大约1Hz的范围内也要保证这些要求，那么不带速度反馈的矢量控制是不能满足速度转矩精度方面的要求，须采用带有速度反馈的矢量控制。

2.1 不带速度编码器的矢量闭环控制

闭环速度控制 P1300=20、选择转矩设定值P1501=0、闭环转矩控制P1300=22、选择转矩设定值P1501=1，参数范围:电动机开环/闭环控制P1400-P1780、P1610、P1611、闭环控制运行与开环控制运行之间的切换受等待时间和频率状况的控制P1755、P1756、P1758。采用不带速度编码器的闭环速度控制时，须根据电动机的模型确定磁通的位置和转子的实际速度，可以进行访问的电流和电压支持电动机的模型计算。低频0Hz时由于在这一速度范围内，模型参数的不可靠和测量的不精确，系统由闭环运行切换为开环运行，因此不可能通过这一模型来确定电动机的实际速度。闭环控制运行与开环控制运行之间的切换受等待时间和频率状况的控制，如果斜坡函数发生器输入的设定频率和实际频率同时都低于频率状况的控制P1756的频率值，系统将不考虑等待时间而立即进行切换。

在开环控制方式下速度设定值与实际值相同，在悬挂型负载加速时必须对恒定转矩提升参数P1610和加速时的转矩提升参数P1611加速时的转矩提升进行修正，使驱动装置可以提供稳态的或动态的负载转矩。如果P1610设定0%，那么只有磁化电流r0331注入电动机，数值是电动机额定电流P0305的100%，保证传动装置在加速时不致失速停车，可以增加恒定转矩提升参数参数P1611的数值或对速度控制器加入加速度预控，是为了保证电动机在低速时不致过载而发热。在不带速度实际值编码器的矢量控制方面与其他变频器相比，MM440变频器在低频范围内有以下的突出优点，闭环控制运行可低达1Hz，可以在闭环矢量控制方式下起动变频器，上电后立即起动，闭环控制运行方式下可以稳定地通过低频区域0Hz。当闭环控制运行的输出频率低达1Hz其数值可由参数P1755选定时，以及闭环控制系统从0Hz起动或闭环控制系统反向这可由参数P1750设定时具有以下优点:闭环控制系统内不需要进行切换、操作特性平滑、无频率突变、连续的闭环速度、转矩控制输出频率可低达1Hz。闭环控制系统反向或闭环控制系统从零Hz起动的情况下必须考虑到，如果传动装置处于零Hz附近的时间太长在于2s或大于P1758的设定值时，闭环控制系统将自动切换为开环控制方式运行。

图1 不带速度编码器的矢量控制的切换条件

2.2 带有速度编码器的矢量控制

闭环转矩控制带编码器P1300=21、选择转矩设定值 P1501=0、参数范围电动机开环/闭环控制P1400-P1740、速度编码器参数设定P0400-P0494。在带有速度编码器的矢量控制方式下需要有脉冲检测和处理单元，脉冲编码器模块可选件和脉冲编码器。如每圈1024个脉冲的脉冲编码器除了接线要正确以外，照脉冲编码器类型的不同，须利用参数P0400-P0494或利用模块上的DIP开关使脉冲编码器模块激活。P0400=1脉冲波形不同、端子A编码器输出单端、端子A编码器输出差动P0400=2脉冲波形不同、端子A编码器输出单端、端子A编码器输出差动。带有脉冲编码器的矢量控制的优点:速度的闭环控制可低达0Hz静止停车，在整个速度范围内运行控制特性稳定，在额定速度范围内允许恒转矩运行，与不带脉冲编码器的闭环速度控制相比，传动装置的动态响应特性要好得多，因电动机的实际速度是用脉冲编码器直接测量的，与生成电流分量的控制模型紧密相关。转矩设定值的限幅:参数范围电动机开环/闭环控制P1520-P1531、电动机的过载因子设定P0640，转矩设定值可以来自速度控制器的输出端闭环速度控制的情况下，也可来自闭环转矩控制的转矩输入，各个限制值中应采用最小的限制值变频器内周期地计算，最小的限制值由参数 r1538、r1539显示，r1538转矩上限、r1539转矩下限，周期计算的这些限制值对速度控制器输出的转矩设定值，或转矩控制环节的输入转矩设定值的大小进行限制，并显示瞬时最大可能的转矩。

3 结束语

对于基本的应用如水泵和风机一般是采用V/f控制，矢量控制主要用于要求较复杂的传动装置如卷绕机械，这些设备要求在噪声较大的环境中，在速度和转矩的控制方面具有良好的控制功能和特性，MM440变频器不带速度编码器的矢量控制在低频范围内闭环控制运行可低达1Hz，带有脉冲编码器的矢量控制传动装置的动态响应特性高，在整个速度范围内运行控制特性稳定，在额定速度范围内允许恒转矩运行。

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