无速度传感器矢量控制技术的行业现状与展望
| 重要的研究课题。 总的来看，由于不需要速度传感器，SVC的电机控制模型要十分精确。从运算量来讲，SVC控制比FVC更为复杂，这也使得无速度传感器控制的难度要明显高于闭环控制。由于电机参数在运行过程变化很大，因此SVC驱动器的自整定能力对于获得准确的电机参数尤为重要，这也直接决定了矢量控制的性能。事实上，如何适应电机运行条件的变化，保持模型的精确性是避免高转矩波动的关键;而模型的自适应能力也是电机接近零速运行时最为重要的因素，因为此时的电机参考模型误差已经大大增加。由于采用了增强型的电机模型, 可适应电机运行条件变化,GE Toshiba报道称，其产品在一定转差及负载条件下，原来7%的转矩脉动现在已削减至不到2%;转矩调节精度在1～2%范围内，而速度稳定精则在额定速的0.1%范围内。 尽管采用了自适应的精确电机模型，目前的最高水平的SVC控制在动静态特性上与FVC仍然存在一定差距，这在低速运行区域尤为明显。SVC低速能力的极限同样与负载惯性及变化情况等因素有关;就转矩控制而言，在1Hz运行相对容易一些，0.5Hz附近有可能，视具体应用场合，但是远低于这一速度的转矩控制对SV来将是较困难的了。如果要想在零速附近（通常指低于基速的5%）获得满转矩与非常精确的转矩控制，或者是达到额定速度0.01%的稳速精度，码盘反馈是必须的。在选择SVC驱动器时必须考察其动态响应，而且SVC与FVC的响应速度最大可以相差15倍，这些必须在高性能应用场合时加以仔细考虑。附表列出了SVC与其它控制方式的性能比较。 产品化的SVC还需要解决许多细节问题, 要想获得高性能的SVC控制, 并在复杂的工业环境中稳定运行, 这些问题都需要进行细致的研究, 各公司的研发人员在这些地方投入相当的精力。以下仅列出其中一部分典型的问题要点: （1） 低速运行区域 （2） 弱磁运行区域 （3） 再生模式运行 （4） 死区补偿 （5） 数字积分方法 （6） PI控制器种类的选择 （7） 转速辨识的稳态精度 （8） 动态负载的速度变化 （9） 采样延迟效应的考虑 （10） 系统关于参数变化的稳定性 （11） 磁饱和 （12） 集肤效应 4 无速度传感矢量控制的发展方向 概括来讲，未来无速度传感器矢量控制的动静态特性的进一步提高，需要更为完善的逆变器/电机模型，综合考虑不同运行条件下的电机磁路饱和、绕组集肤效应、逆变器的非线性以及电机参数变化等因素。在更为精确的自适应电机模型基础上，低速转矩脉动将进一步减小，稳速精度将进一步提高，对负载扰动的响应更快，对电机参数变化的稳定性将进一步加强。特别是具有宽泛围调速（包括零速）和高精度转速调节、转矩控制（而不仅是转矩限定）的SVC控制系统与FVC控制系统的差距将逐步减小，并有望取代部分伺服应用领域。 未来的一些进步还将体现在高速处理器及外设上。DSP+ASIC/FPGA的控制器结构使得系统的信号并行处理能力更为强大，在此基础上可以支持核心程序以非常快的速度运行，保证SVC系统对速度指令及负载变化有更快的响应，这对高性能的数字控制系统来讲是非常重要的。 此外，无速度传感器控制方式下的多机运行以及在高功率低速运行的应用也将成为未来的发展方向。 5 结束语 无速度传感器矢量控制（SVC）由于省去速度传感器，取消了相关的码盘连线，减小了系统的维护成本，提高了系统可靠性，为逆变器/电机的一体化设计奠定了基础。先进的SVC控制在高速数字信号处理平台上，通过建立精确的电机模型和引入高级控制策略大幅度提高驱动器的动静态性能，并向上发展取代部分闭环矢量控制与伺服控制应用领域。SVC已成为通用变频器中的事实驱动标准，其应用领域将进一步拓展。 |
