無速度反饋矢量控制變頻調速系統
劉 鋒（浙江大學杭州310027）
魏 青（濟南市自來水公司）
摘 要 介紹了一種全數字化高性能通用變頻調速系統，該系統以無速度傳感器矢量控制技術作為理論基礎，以單片微機80c196kc和dsp tms320c2s作為控制核心，采用ipm智能功率模塊作為功率元件組成交一直一交電壓型逆變主回路。測試結果表明，系統具有優良的動、靜態性能。
敘 詞 變頻器矢量控制微機控制
1 引 言
通常，矢量控制系統中速度傳感器（一般采用光電碼盤）是必不可少的，但由于成本、可靠性和工作環境等原因，有些情況無法安裝。無速度反饋矢量控制通用變頻器，不需任何速度檢測器件，在保持常規變頻器靈活方便、可靠等優點的前提下，無需增加過多的硬件成本，但性能接近矢量控制，能克服以往變頻調速系統中存在的缺點，為國際上高性能通用變頻器的潮流，也是當前交流傳動研究起點之一。
通用變頻調速器一般采用恒壓／頻比的開環控制，難以獲得良好的調速特性，如在低頻區力矩不足，負載時速度變動大，動態性能欠佳，應用場合受到限制。我們茌給山東某單位調試- pvc生產線時就遇到這些問題。為解決問題，我們決定開發無速度反饋矢量控制型通用變頻器應用于這一生產線的調速系統。該系統采用的是轉子磁通定向矢量控制方向，從定子電流中推斷出電機轉速形成同步旋轉信號和進行轉速反饋，即由軟件構成轉速推算器。主電路采用通用的交一直一交逆變器結構，功率器件為智能功率模塊ipm，控制核心為inte180c196kc單片微機和tms320c25信號處理器，雙機的并行通訊工作通過雙口ram實現。測試結果表明，該系統具有控制精度高、調速范圍寬、響應速度快等特點。
2 無速度傳感器矢量控制原理
交流電機的矢量控制是通過坐標變換將定子電流分解為轉矩電流和勵磁電流分量，并分別進行控制，再經過反變換控制達到像直流機一樣的控制方式和性能。實現矢量控制的關鍵就是求取坐標變換所需的磁場定向。
2-1轉子磁鏈定向的矢量控制原理
本系統采用的是轉子磁鏈定向磁鏈開環矢量控制方案[2]。在磁場定向矢量控制中，當參考坐標系d-q軸放在同步旋轉磁場中時，三相交流異步電動
機的動態數學模型可由以下方程表示：
將參考坐標系的矗軸放在轉子磁鏈方向上，采取轉子磁鏈定向，并采用轉子磁鏈開環控制，即當轉子磁鏈為常數.為o時方程(1)可簡化為：
由此得到無速度反饋矢量控制原理圖（圖1a部分）。
2.2轉速推算器
圖1的b部分就是轉速推算器的推算過程簡圖。首先用霍爾電流傳感器和高速高精度ald芯片檢測定子電流，再經三相／兩相坐標變換將其轉換成電機的d-q軸電流，經補償電路進行補償運算以減輕d軸電流變化對電流解耦造成的影響）作用后，求出值，經轉速推算器便可求出電機的轉速。轉速推算器的具體工作原理如下：
由式(2)中的異步電動機的轉矩公式知：
又由矢量控制下的電機轉矩一轉速(t-n)特性曲線而知：
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