無速度傳感器矢量控制技術(shù)的行業(yè)現(xiàn)狀與展望
| 重要的研究課題。 總的來看，由于不需要速度傳感器，SVC的電機控制模型要十分精確。從運算量來講，SVC控制比FVC更為復(fù)雜，這也使得無速度傳感器控制的難度要明顯高于閉環(huán)控制。由于電機參數(shù)在運行過程變化很大，因此SVC驅(qū)動器的自整定能力對于獲得準確的電機參數(shù)尤為重要，這也直接決定了矢量控制的性能。事實上，如何適應(yīng)電機運行條件的變化，保持模型的精確性是避免高轉(zhuǎn)矩波動的關(guān)鍵;而模型的自適應(yīng)能力也是電機接近零速運行時最為重要的因素，因為此時的電機參考模型誤差已經(jīng)大大增加。由于采用了增強型的電機模型, 可適應(yīng)電機運行條件變化,GE Toshiba報道稱，其產(chǎn)品在一定轉(zhuǎn)差及負載條件下，原來7%的轉(zhuǎn)矩脈動現(xiàn)在已削減至不到2%;轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)精度在1～2%范圍內(nèi)，而速度穩(wěn)定精則在額定速的0.1%范圍內(nèi)。 盡管采用了自適應(yīng)的精確電機模型，目前的最高水平的SVC控制在動靜態(tài)特性上與FVC仍然存在一定差距，這在低速運行區(qū)域尤為明顯。SVC低速能力的極限同樣與負載慣性及變化情況等因素有關(guān);就轉(zhuǎn)矩控制而言，在1Hz運行相對容易一些，0.5Hz附近有可能，視具體應(yīng)用場合，但是遠低于這一速度的轉(zhuǎn)矩控制對SV來將是較困難的了。如果要想在零速附近（通常指低于基速的5%）獲得滿轉(zhuǎn)矩與非常精確的轉(zhuǎn)矩控制，或者是達到額定速度0.01%的穩(wěn)速精度，碼盤反饋是必須的。在選擇SVC驅(qū)動器時必須考察其動態(tài)響應(yīng)，而且SVC與FVC的響應(yīng)速度******可以相差15倍，這些必須在高性能應(yīng)用場合時加以仔細考慮。附表列出了SVC與其它控制方式的性能比較。 產(chǎn)品化的SVC還需要解決許多細節(jié)問題, 要想獲得高性能的SVC控制, 并在復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境中穩(wěn)定運行, 這些問題都需要進行細致的研究, 各公司的研發(fā)人員在這些地方投入相當?shù)木?。以下僅列出其中一部分典型的問題要點: （1） 低速運行區(qū)域 （2） 弱磁運行區(qū)域 （3） 再生模式運行 （4） 死區(qū)補償 （5） 數(shù)字積分方法 （6） PI控制器種類的選擇 （7） 轉(zhuǎn)速辨識的穩(wěn)態(tài)精度 （8） 動態(tài)負載的速度變化 （9） 采樣延遲效應(yīng)的考慮 （10） 系統(tǒng)關(guān)于參數(shù)變化的穩(wěn)定性 （11） 磁飽和 （12） 集膚效應(yīng) 4 無速度傳感矢量控制的發(fā)展方向 概括來講，未來無速度傳感器矢量控制的動靜態(tài)特性的進一步提高，需要更為完善的逆變器/電機模型，綜合考慮不同運行條件下的電機磁路飽和、繞組集膚效應(yīng)、逆變器的非線性以及電機參數(shù)變化等因素。在更為精確的自適應(yīng)電機模型基礎(chǔ)上，低速轉(zhuǎn)矩脈動將進一步減小，穩(wěn)速精度將進一步提高，對負載擾動的響應(yīng)更快，對電機參數(shù)變化的穩(wěn)定性將進一步加強。特別是具有寬泛圍調(diào)速（包括零速）和高精度轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)矩控制（而不僅是轉(zhuǎn)矩限定）的SVC控制系統(tǒng)與FVC控制系統(tǒng)的差距將逐步減小，并有望取代部分伺服應(yīng)用領(lǐng)域。 未來的一些進步還將體現(xiàn)在高速處理器及外設(shè)上。DSP+ASIC/FPGA的控制器結(jié)構(gòu)使得系統(tǒng)的信號并行處理能力更為強大，在此基礎(chǔ)上可以支持核心程序以非?？斓乃俣冗\行，保證SVC系統(tǒng)對速度指令及負載變化有更快的響應(yīng)，這對高性能的數(shù)字控制系統(tǒng)來講是非常重要的。 此外，無速度傳感器控制方式下的多機運行以及在高功率低速運行的應(yīng)用也將成為未來的發(fā)展方向。 5 結(jié)束語 無速度傳感器矢量控制（SVC）由于省去速度傳感器，取消了相關(guān)的碼盤連線，減小了系統(tǒng)的維護成本，提高了系統(tǒng)可靠性，為逆變器/電機的一體化設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。先進的SVC控制在高速數(shù)字信號處理平臺上，通過建立精確的電機模型和引入高級控制策略大幅度提高驅(qū)動器的動靜態(tài)性能，并向上發(fā)展取代部分閉環(huán)矢量控制與伺服控制應(yīng)用領(lǐng)域。SVC已成為通用變頻器中的事實驅(qū)動標準，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑦M一步拓展。 |
