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公司主營(yíng)：西門(mén)子數(shù)控系統(tǒng),V20變頻器S7-200CN.S7-200smart.S7-300.S7-400.S7-1200.6ES5 ET200 人機(jī)界面,變頻器,DP總線,MM420 變頻器MM430 變頻器MM
產(chǎn)品簡(jiǎn)介
詳細(xì)介紹
西門(mén)子6SL3120-1TE24-5AA1檢測(cè)
矢量控制 5
定義
在矢量控制中，相連電機(jī)根據(jù)其等效電路圖數(shù)據(jù)模擬成一個(gè)矢量模型。該電機(jī)模型盡可能模擬準(zhǔn)確，以達(dá)到的控制精度和。
矢量控制有兩種形式：
● 用作控制的無(wú)編碼器的矢量控制 (頁(yè) 207) (SLVC)
● 用作帶轉(zhuǎn)速反饋的轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩控制的帶編碼器的矢量控制 (頁(yè) 217)
矢量控制的特點(diǎn)：
● 正常的計(jì)算速度
● 轉(zhuǎn)速精度
● 轉(zhuǎn)速波紋度
● 轉(zhuǎn)矩精度
● 轉(zhuǎn)矩波紋度
可以選擇使用帶或者不帶轉(zhuǎn)速實(shí)際值編碼器的矢量控制。
使用轉(zhuǎn)速實(shí)際值編碼器
符合以下時(shí)，需要轉(zhuǎn)速實(shí)際值編碼器：
● 要求較高的轉(zhuǎn)速精度時(shí)
● 要求較高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)
– 更好的控制特性
– 更高的故障特性
● 需要在大于 1：10 的控制范圍內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制時(shí)
● 需要保持特定和/或可變的轉(zhuǎn)矩時(shí)，此時(shí)電機(jī)在低于 10 % 的電機(jī)額定 p0310
的下
根據(jù)設(shè)定值給定，矢量控制可分為：
● 轉(zhuǎn)速控制
● 轉(zhuǎn)矩/電流控制（簡(jiǎn)稱(chēng)：轉(zhuǎn)矩控制）
與矢量 V/f 控制的不同之處
相對(duì)于矢量 V/f 控制，矢量控制具有以下優(yōu)點(diǎn)：
● 負(fù)載和設(shè)定值改變時(shí)的性
● 設(shè)定值改變時(shí)上升時(shí)間較短（→ 更好的控制特性）
● 負(fù)載變化時(shí)調(diào)節(jié)時(shí)間較短（→ 更好的抗特性）
● 在設(shè)置的轉(zhuǎn)矩下可進(jìn)行減速和減速
● 不管電機(jī)采用電動(dòng)式運(yùn)行還是再生運(yùn)行，都可以通過(guò)可設(shè)定的轉(zhuǎn)矩保護(hù)電機(jī)
● 驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)力矩的控制不受轉(zhuǎn)速影響
● 在轉(zhuǎn)速為 0 時(shí)能達(dá)到全起動(dòng)轉(zhuǎn)矩
伺服控制 - 矢量控制的比較
下表對(duì)比顯示了伺服控制和矢量控制各自的典型特性。
主題 | 伺服控制 | 矢量控制 |
典型應(yīng)用 | · 具有高動(dòng)態(tài)運(yùn)行控制特性的驅(qū)動(dòng) · 具有高轉(zhuǎn)速精度和轉(zhuǎn)矩精度的驅(qū)動(dòng) （伺服同步電機(jī)） · 和等時(shí)同步的 PROFIdrive 實(shí)現(xiàn)角同步 · 機(jī)床和周期性生產(chǎn)機(jī)械 · 高輸出 | · 具有高轉(zhuǎn)速精度和轉(zhuǎn)矩精度、采用轉(zhuǎn)速控制和轉(zhuǎn)矩控制的驅(qū)動(dòng)，特別是在沒(méi)有編碼器的運(yùn)行中 |
主題 | 伺服控制 | 矢量控制 |
一個(gè)控制單元可以控制的驅(qū)動(dòng)數(shù)量 請(qǐng)參見(jiàn)： 本文檔中的“DRIVE- CLiQ 的布線規(guī)則 (頁(yè) 1053)" 一章 | · 1 電源 + 6 驅(qū)動(dòng) （在電流控制器采樣時(shí)間為 125 μs 及轉(zhuǎn)速控制器采樣時(shí)間為 125 μs 時(shí)） · 1 電源 + 3 驅(qū)動(dòng) （在電流控制器采樣時(shí)間為 62.5 μs 及轉(zhuǎn)速控制器采樣時(shí)間為 62.5 μs 時(shí)） · 1 電源 + 1 驅(qū)動(dòng) （在電流控制器采樣時(shí)間為 31.25 μs 及轉(zhuǎn)速控制器采樣時(shí)間為 62.5 μs 時(shí)） · 混行，125 µs 下的伺服控制和 V/f 控制，多 11 驅(qū)動(dòng) | · 1 電源 + 3 驅(qū)動(dòng) （在電流控制器采樣時(shí)間為 250 μs 及轉(zhuǎn)速控制器采樣時(shí)間為 1 ms 時(shí)） · 1 電源 + 6 驅(qū)動(dòng) （在電流控制器采樣時(shí)間為 400 μs/500 μs 及轉(zhuǎn)速控制器采樣時(shí)間為 1.6 ms/2 ms 時(shí)） · V/f 控制： 1 電源 + 12 驅(qū)動(dòng) （在電流控制器采樣時(shí)間為 500 μs 及轉(zhuǎn)速控制器采樣時(shí)間為 2000 μs 時(shí)） · 混行，500 µs 下的矢量控制和 V/f 控制，多 11 驅(qū)動(dòng) |
動(dòng)態(tài)響應(yīng) | 高 | 中等 |
提示： 采樣條件的更多相關(guān)信息請(qǐng)參見(jiàn)本手冊(cè)中的“采樣時(shí)間設(shè)置規(guī)定 (頁(yè) 1044)"子章節(jié)。 | ||
可以連接的電機(jī) | · 同步伺服電機(jī) · 永磁同步電機(jī) · 異步電機(jī) · 轉(zhuǎn)矩電機(jī) · 直線電機(jī) | · 同步電機(jī)（包含轉(zhuǎn)矩電機(jī)） · 永磁同步電機(jī) · 異步電機(jī) · 紡織行業(yè)用磁阻電機(jī)（僅適用于 V/f 控制） · 同步磁阻電機(jī) · 他勵(lì)同步電機(jī) · 直線電機(jī)提示： 不可連接 1FT6、1FK6 和 1FK7 系列的同步電機(jī)。 |
位置接口，通過(guò)用于上級(jí) Motion Control 控制的 PROFIdrive | 支持 | 支持 |
主題 | 伺服控制 | 矢量控制 |
無(wú)編碼器的轉(zhuǎn)速控制 | 支持，從 10 % 電機(jī)額定轉(zhuǎn)速起生效，在此轉(zhuǎn)速下為開(kāi)環(huán) 控制運(yùn)行 | 支持，對(duì)異步電機(jī)（ASM）和永磁同步電機(jī)（PMSM）從靜止?fàn)顟B(tài)起生效 |
電機(jī)數(shù)據(jù)識(shí)別 | 支持 | 支持 |
轉(zhuǎn)速控制器采樣時(shí)間 | 支持 | 支持 |
V/f 控制 | 支持 | 支持（不同的特性曲線） |
無(wú)編碼器的轉(zhuǎn)矩控制 | 不支持 | 支持，從 10 % 電機(jī)額定轉(zhuǎn)速起生效，在此轉(zhuǎn)速下為開(kāi)環(huán) 控制運(yùn)行 |
異步電機(jī)的弱磁區(qū)域 | ≤ 16 x 弱磁起始轉(zhuǎn)速（帶編碼器） ≤ 5 x 弱磁起始轉(zhuǎn)速（不帶編碼器） | ≤5 x 電機(jī)額定轉(zhuǎn)速 |
閉環(huán)控制中的輸出 | · 31.25 μs / 16 kHz 時(shí)為 2600 Hz · 62.5 μs / 8 kHz 時(shí)為 1300 Hz · 125 μs / 4 kHz 時(shí)為 650 Hz · 250 μs / 2 kHz 時(shí)為 300 Hz 提示： SINAMICS S 無(wú)需經(jīng)過(guò)即可達(dá)到上述數(shù)值。 在以下補(bǔ)充條件且進(jìn)行了附加的情況下，可設(shè)置更高的： · 至 3000 Hz – 無(wú)編碼器運(yùn)行 – 與閉環(huán)控制電源配合使用 · 至 3200 Hz – 帶編碼器運(yùn)行 – 與閉環(huán)控制電源配合使用 · 上限為 3200 Hz 根據(jù)出口條例，600 Hz 以上的運(yùn)行需要／許可。 | · 250 μs / 4 kHz 或 400 μs / 5 kHz 時(shí)為 300 Hz · 500 μs / 4 kHz 時(shí)為 240 Hz 說(shuō)明： 如果需要更高的輸出，請(qǐng)西門(mén)子專(zhuān)業(yè)人員。 |
提示： 請(qǐng)注意設(shè)備手冊(cè)中降容特性曲線！ 使用 du/dt 濾波器和正弦濾波器時(shí)的輸出為150 Hz | ||
主題 | 伺服控制 | 矢量控制 |
達(dá)到電機(jī)熱極限值時(shí)的響應(yīng) | 電流設(shè)定值或斷路 | 脈沖和/或電流設(shè)定值；或斷路 （不適用于并聯(lián)或采用正弦濾波器時(shí)） |
轉(zhuǎn)速設(shè)定值通道 （斜坡函數(shù)發(fā)生器） | 可選 （在電流控制器采樣時(shí)間為 125 μs 或轉(zhuǎn)速控制器采樣時(shí)間為 125 μs 時(shí)驅(qū)動(dòng)數(shù)量，從 6 個(gè)電機(jī)模塊為 5 個(gè)電機(jī)模塊） | |
功率單元的并聯(lián) | 不支持 | · 書(shū)本型：不支持 · 裝機(jī)裝柜型：支持 |
（p0305）和電機(jī)模塊額定電流（r0207 ）之比 | 在伺服控制中，允許的電機(jī)額定電流（p0 305）和電機(jī)模塊額定電流（r0207）之比為 1:1 到 1:4。 考慮到轉(zhuǎn)矩精度和運(yùn)行特性的，比例也可以到 1:8。 | 在矢量控制中，允許的電機(jī)額定電流（p0 305）和電機(jī)模塊額定電流（r0207）之比為 1.3:1 到 1:4。 考慮到轉(zhuǎn)矩精度和運(yùn)行特性的，比例也可以到 1:8。 |
5.1 工藝應(yīng)用（Application）
5.1 工藝應(yīng)用（Application）
可用于如何計(jì)算開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制參數(shù)。其中的預(yù)設(shè)置已提供了一些適用于應(yīng)用的數(shù)值，使用方便。
您可以對(duì)于下工藝應(yīng)用進(jìn)行一些預(yù)設(shè)置：
p0500 的值 使用目的
· 0 驅(qū)動(dòng)(VECTOR)
· 1 泵和風(fēng)機(jī)
· 2 無(wú)編碼器閉環(huán)控制，直至 f = 0（被動(dòng)負(fù)載）
· 4 弱磁區(qū)域內(nèi)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)
· 5 高起動(dòng)力矩
· 6 負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（例如：離心機(jī)）
所有受影響的參數(shù)和設(shè)置的數(shù)值請(qǐng)參考 SINAMICS S120/S150 參數(shù)手冊(cè)。計(jì)算
您可以按照以下來(lái)啟動(dòng)工藝相關(guān)參數(shù)的計(jì)算：
● 在退出快速調(diào)試時(shí)設(shè)置 p3900 > 0
● 在自動(dòng)計(jì)算電機(jī)/控制參數(shù)時(shí)，設(shè)置 p0340 = 1、3、5（p0500 = 6
時(shí)：p0340 = 1, 3, 4)
● 在計(jì)算工藝相關(guān)參數(shù)時(shí)，設(shè)置 p0578 = 1
5.2 無(wú)編碼器的矢量控制 (SLVC)
在不帶編碼器的矢量控制中（SLVC：Sensorless Vector
Control），實(shí)際磁通或電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速原則上須通過(guò)一個(gè)電氣電機(jī)模型計(jì)算得出，該模 型借助電流或電行計(jì)算。在0
Hz左右的低頻區(qū)內(nèi)，模型無(wú)法足夠地計(jì)算出電機(jī)轉(zhuǎn)速。因此在低頻范圍內(nèi)矢量控制會(huì)從閉環(huán)切換為開(kāi)環(huán)。另外在使用被動(dòng)負(fù)載時(shí)要注意補(bǔ)充條件（參見(jiàn)“使用外部電機(jī)的前提"）。
5.2.1 三相交流異步電機(jī)
開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制之間的切換是由時(shí)間條件和條件（p1755、p1756和p1758）控制的。如果斜坡函數(shù)發(fā)生器輸入端的設(shè)定和實(shí)際同時(shí)低于“p1755 x (1 - (p1756 / 100 %))"的乘積，則時(shí)間條件無(wú)效。
圖 5-1 SLVC 的切換前提
5.2.2 轉(zhuǎn)矩設(shè)定值設(shè)置
在開(kāi)環(huán)控制中，模型計(jì)算出的的轉(zhuǎn)速實(shí)際值與設(shè)定值相同。對(duì)于靜態(tài)負(fù)載（例如在起重機(jī)應(yīng)用中）或在加速中，請(qǐng)依據(jù)所需的轉(zhuǎn)矩上限參數(shù) p1610（靜態(tài)轉(zhuǎn)矩設(shè)定值）和
p1611（加速附加轉(zhuǎn)矩）。之后驅(qū)動(dòng)便可施加靜態(tài)或動(dòng)態(tài)負(fù)載轉(zhuǎn)矩。
● 若使用異步電機(jī)（ASM）時(shí)將 p1610 設(shè)為 0 %，那么將只注入勵(lì)磁電流 r0331。若該值設(shè)為 100 %，則注入電機(jī)額定電流 p0305。
● 若使用磁阻電機(jī) (RESM) 時(shí)將 p1610 設(shè)為 0 %，那么將只注入空載勵(lì)磁電流。若該值設(shè)為 100 %，則注入電機(jī)額定電流 p0305。
● 在永磁同步電機(jī) (PMSM) 上，p1610 = 0 % 時(shí)電機(jī)維持由附加力矩 r1515
推導(dǎo)出的前饋電流（值），而不是注入勵(lì)磁電流。
可以p1611或使用轉(zhuǎn)速控制器的加速前饋，以防止電機(jī)在加速時(shí)失速，同時(shí)也可以有效地防止電機(jī)在低速區(qū)內(nèi)過(guò)熱。
如果驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量幾乎保持恒定，請(qǐng)優(yōu)先使用p1496加速前饋控制這種，而不是增大加速附加轉(zhuǎn)矩 p1611。驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可通過(guò)測(cè)量確定：
p1900 = 3 且 p1960 = 1.
在低頻區(qū)內(nèi)不帶編碼器的矢量控制有下面幾個(gè)特點(diǎn)：
● p1750.2 = 1
和p1750.3 = 1時(shí)，驅(qū)動(dòng)在被動(dòng)負(fù)載條件下處于閉環(huán)控制，直至輸出約為 0 Hz（p0500=2）
● 當(dāng)斜坡函數(shù)發(fā)生器前的轉(zhuǎn)速設(shè)定值大于 p1755
時(shí)，異步電機(jī)*勵(lì)磁后在閉環(huán)控制中啟動(dòng)。
● 如果驅(qū)動(dòng)超過(guò)閉環(huán)/開(kāi)環(huán)切換轉(zhuǎn)速p1755運(yùn)行的時(shí)間比p1758中設(shè)置的等待時(shí)間短，且 斜坡函數(shù)發(fā)生器前的轉(zhuǎn)速設(shè)定值超出p1755，電機(jī)不用切換到開(kāi)環(huán)控制也可以反向。
在轉(zhuǎn)矩控制中，電機(jī)原則上會(huì)在低速區(qū)切換到開(kāi)環(huán)控制。
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