有些物理量，既要有數(shù)值大小（包括有關(guān)的單位），又要有方向才能完全確定。這些量之間的運(yùn)算并不遵循一般的代數(shù)法則，而遵循特殊的（空間向量）運(yùn)算法則。這樣的量叫做物理矢量。有些物理量，只具有數(shù)值大?。òㄓ嘘P(guān)的單位），而不具有方向性。這些量之間的運(yùn)算遵循一般的代數(shù)法則。這樣的量叫做物理標(biāo)量。

什么是矢量變頻器？

矢量與向量就是數(shù)學(xué)上矢量（向量）分析的一種方法或是一種概念，兩者是同一概念，只是叫法不同，簡(jiǎn)單的定義是指既具有大小又具有方向的量。矢量是我們（大陸）的說法，向量的說法一般是港臺(tái)地區(qū)的文獻(xiàn)是用的。矢量控制主要是一種電機(jī)模型解耦的概念。

矢量變頻器的技術(shù)是基于DQ軸的理論而產(chǎn)生的，它的基本思路是把電機(jī)的電流分解為D軸電流和Q軸電流，其中D軸電流是勵(lì)磁電流，Q軸電流是力矩電流，這樣就可以把交流電機(jī)的勵(lì)磁電流和力矩電流分開控制，使得交流電機(jī)具有和直流電機(jī)相似的控制特性，是為交流電機(jī)設(shè)計(jì)的一種理想的控制理論，大大提高了交流電機(jī)的控制特性。不過目前這種控制理論已經(jīng)不僅僅應(yīng)用在交流異步電動(dòng)機(jī)上了，直流變頻電動(dòng)機(jī)（BLDC，也就是永磁同步電動(dòng)機(jī)）也大量使用該控制理論。

矢量是我們的說法，向量的說法一般是港臺(tái)地區(qū)的文獻(xiàn)使用的。意義和“布什”和“布希”的意思大致一樣。所謂的矢量控制主要就是一種電機(jī)模型解耦的概念。

在電氣領(lǐng)域主要用于分析交流電量，如電機(jī)分析等，在變頻器中的應(yīng)用即基于電機(jī)分析的理論進(jìn)行變頻控制的，稱為矢量控制型變頻器，實(shí)現(xiàn)的方法不是唯一的，但數(shù)學(xué)模型基本一致。

矢量變頻器技術(shù)是基于DQ軸理論而產(chǎn)生的，它基本的思路就是把電機(jī)的電流分解為D軸的電流和Q軸電流，其中D軸的電流是勵(lì)磁電流，Q軸電流是力矩電流，這樣就可以把交流電機(jī)的勵(lì)磁電流和力矩電流分開控制，使得交流電機(jī)具有和直流電機(jī)相似的控制特性，是為交流電機(jī)設(shè)計(jì)的一種理想的控制理論，大大提高了交流電機(jī)的控制特性。不過目前這種控制理論已經(jīng)不僅僅應(yīng)用在交流異步電動(dòng)機(jī)上了，直流變頻電動(dòng)機(jī)（BLDC，也就是永磁同步電動(dòng)機(jī)）也大量使用該控制理論。

在電氣領(lǐng)域主要用于分析交流電量，如電機(jī)分析等，在變頻器中的應(yīng)用即基于電機(jī)分析的理論進(jìn)行變頻控制的，稱為矢量控制型變頻器，實(shí)現(xiàn)的方法不是唯一的，但數(shù)學(xué)模型基本一致。

矢量變頻器的工作原理

矢量控制變頻器的基本原理是，通過測(cè)量和控制異步電動(dòng)機(jī)定子電流矢量，根據(jù)磁場(chǎng)定向原理分別對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。具體是將異步電動(dòng)機(jī)的定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流分量 （勵(lì)磁電流） 和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量 （轉(zhuǎn)矩電流） 分別加以控制，并同時(shí)控制兩分量間的幅值和相位，即控制定子電流矢量，所以稱這種控制方式稱為矢量控制方式。由于矢量控制可以使得變頻器根據(jù)頻率和負(fù)載情況實(shí)時(shí)的改變輸出頻率和電壓，因此其動(dòng)態(tài)性能相對(duì)完善?？梢詫?duì)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行精確控制;系統(tǒng)響應(yīng)快;調(diào)速范圍廣;加減速性能好等特點(diǎn)。在對(duì)轉(zhuǎn)矩控制要求高的場(chǎng)合，以其優(yōu)越的控制性能受到用戶的贊賞。

現(xiàn)在許多新型的通用型變頻器也具備了矢量控制功能，只是在參數(shù)設(shè)定時(shí)要求輸入完整的電機(jī)參數(shù)。因?yàn)槭噶靠刂剖且噪姍C(jī)的參數(shù)為依據(jù)，因此完整的電機(jī)參數(shù)就顯得尤其重要，以便變頻器能有效的識(shí)別電機(jī)，很好的對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制。

變頻器矢量控制方式

矢量控制是通過矢量坐標(biāo)電路控制電動(dòng)機(jī)定子電流的大小和相位，以達(dá)到對(duì)電動(dòng)機(jī)在d、q、0坐標(biāo)軸系中的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流分別進(jìn)行控制，進(jìn)而達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。通過控制各矢量的作用順序和時(shí)間以及零矢量的作用時(shí)間，又可以形成各種PWM波，達(dá)到各種不同的控制目的。例如形成開關(guān)次數(shù)最少的PWM波以減少開關(guān)損耗。目前在變頻器中實(shí)際應(yīng)用的矢量控制方式主要有基于轉(zhuǎn)差頻率控制的矢量控制方式和無速度傳感器的矢量控制方式兩種。

于轉(zhuǎn)差頻率的矢量控制方式與轉(zhuǎn)差頻率控制方式兩者的定常特性一致，但是基于轉(zhuǎn)差頻率的矢量控制還要經(jīng)過坐標(biāo)變換對(duì)電動(dòng)機(jī)定子電流的相位進(jìn)行控制，使之滿足一定的條件，以消除轉(zhuǎn)矩電流過渡過程中的波動(dòng)。因此，基于轉(zhuǎn)差頻率的矢量控制方式比轉(zhuǎn)差頻率控制方式在輸出特性方面能得到很大的改善。但是，這種控制方式屬于閉環(huán)控制方式，需要在電動(dòng)機(jī)上安裝速度傳感器，因此，應(yīng)用范圍受到限制。

度傳感器矢量控制是通過坐標(biāo)變換處理分別對(duì)勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，然后通過控制電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓、電流辨識(shí)轉(zhuǎn)速以達(dá)到控制勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流的目的。這種控制方式調(diào)速范圍寬，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，工作可靠，操作方便，但計(jì)算比較復(fù)雜，一般需要專門的處理器來進(jìn)行計(jì)算，因此，實(shí)時(shí)性不是太理想，控制精度受到計(jì)算精度的影響。

變頻控制一般分為

1：V/F控制（標(biāo)量） 通過控制電壓來控制

2：V/F+PG控制 通過控制電壓和編碼器來控制。

3：無PF，矢量控制 通過控制轉(zhuǎn)距來控制。

4：有PG的矢量控制 通過編碼器和轉(zhuǎn)距來控制，也叫電流真矢量。

矢量指：有方向有大小的量。 PG：編碼器

V/F中的V指輸出電壓，F(xiàn)指頻率。

矢量控制變頻調(diào)速的具體步驟

1）將交流電機(jī)等效為直流電機(jī)：將交流電機(jī)的三相定子電流ia、ib、ic通過三相-二相變換轉(zhuǎn)換為靜止坐標(biāo)系下的交流電流ia1、ib1;

2）對(duì)速度、磁場(chǎng)兩個(gè)分量進(jìn)行獨(dú)立控制：將靜止坐標(biāo)系下的交流電流ia1、ib1通過磁場(chǎng)定向旋轉(zhuǎn)變換轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流im1、it1，其中，im1即等效為直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流，it1即等效為與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流;

3）對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速控制：根據(jù)直流電動(dòng)機(jī)的控制方法求得直流電動(dòng)機(jī)的控制量;

4）坐標(biāo)反變換還原為對(duì)交流電機(jī)的控制：根據(jù)上述一二步驟的坐標(biāo)變換進(jìn)行相應(yīng)的坐標(biāo)反變換，將直流電流轉(zhuǎn)換為交流電流，再轉(zhuǎn)換為三相定子電流以完成對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的矢量控制。

變頻器矢量控制實(shí)現(xiàn)

矢量控制基本理念 旋轉(zhuǎn)地只留繞組磁場(chǎng)無論是在繞組的結(jié)構(gòu)上，還是在控制的方式上，都和直流電動(dòng)機(jī)最相似。

設(shè)想，有兩個(gè)相互垂直的支流繞組同處于一個(gè)旋轉(zhuǎn)體中，通入的是直流電流，它們都由變頻器給定信號(hào)分解而來的。

經(jīng)過直交變換 將兩個(gè)直流信號(hào)變?yōu)閮上嘟涣餍盘?hào);在經(jīng)二相、三相變換得到三相交流控制信號(hào);

結(jié)論只要控制直流信號(hào)中的任意一個(gè)，就可以控制三相交流控制信號(hào)，也就控制了交流變頻器的交流輸出。

通過上述變換，將交流電機(jī)控制近似為直流電機(jī)控制。

變頻器矢量控制模式要求

1）一臺(tái)變頻器只能帶一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。

2）電動(dòng)機(jī)的極數(shù)要按說明書的要求，一般以4極電動(dòng)機(jī)為最佳。

3）電動(dòng)機(jī)容量與變頻器的容量相當(dāng)，最多差一個(gè)等級(jí)。如：根據(jù)變頻器的容量應(yīng)選配11 kW的電動(dòng)機(jī)，使用矢量控制時(shí)，電動(dòng)機(jī)的容量可是11 kW或7.5 kW，再小就不行了。

4）變頻器與電動(dòng)機(jī)間的連接線不能過長(zhǎng)，一般應(yīng)在30 m以內(nèi)。如果超過30 m，需要在連接好電纜后，進(jìn)行離線自動(dòng)調(diào)整，以重新測(cè)定電動(dòng)機(jī)的相關(guān)參數(shù)。

現(xiàn)在大部分的新型通用變頻器都有了矢量控制功能，如何選擇使用這種功能，多用下面兩種方法：

1）在矢量控制功能中，選擇“用”或“不用”。

2）在選擇矢量控制后，還需要輸入電動(dòng)機(jī)的容量、極數(shù)、額定電流、額定電壓、額定功率等。

由于矢量控制是以電動(dòng)機(jī)的基本運(yùn)行數(shù)據(jù)為依據(jù)，因此電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)就顯得很重要。如果使用的電動(dòng)機(jī)符合變頻器的要求，且變頻器容量和電動(dòng)機(jī)容量相吻合，變頻器就會(huì)自動(dòng)搜尋電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，否則就需重新測(cè)定。很多類型的變頻器為了方便測(cè)量電動(dòng)機(jī)的參數(shù)都設(shè)計(jì)安排了電動(dòng)機(jī)參數(shù)自動(dòng)測(cè)定功能。通過該功能可準(zhǔn)確測(cè)定電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，且提供給變頻器的記憶單元，以便在矢量控制中使用。

在使用矢量控制時(shí)，一些需要注意的問題如下

1）使用矢量控制時(shí)，可以選擇是否需要速度反饋。對(duì)于無反饋的矢量控制，盡管存在對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速估算精度稍差，其動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢的弱點(diǎn)，但其靜態(tài)特性已很完美。如果對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性無特殊要求，一般可以不選用速度反饋。

2）頻率顯示以給定頻率為好。矢量控制在改善電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性時(shí)，最終是通過改變變頻器的輸出頻率來完成的。在矢量控制的過程中，其輸出頻率會(huì)經(jīng)常跳動(dòng)，因此實(shí)際使用時(shí)頻率顯示以顯示“給定頻率”為好。