当一个变频器推销员试图卖给你一个变频器的话，'矢量控制'一词迟早会出现。早先的文章只描述了永磁电机和类似的机器需要矢量控制。那么究竟什么是矢量控制，以及为什么它'好'？

好吧，让我们回到最基本的。在第一篇文章中，我们描述了感应电动机的速度如何由外加频率控制，以及磁通（产生转矩）如何依赖于外加电压（在定子中产生磁化电流）。现在，为了保持电机的最佳磁通，非矢量控制的变频器将保持电压和频率之间的线性关系；也就是说，当频率从标称值降低时，电压按比例降低。因此，50Hz时的400V变成37.5Hz时的300V，然后是200V、25Hz等等。稍微有变化的地方，是在低频时增加电压来克服损耗，这也是常见的做法。电压到频率（V/ f）变频器的基本控制如图1所示。

图1 V/F变频器控制系统框图

调制器将电压和频率需求转换为必要的脉冲，以驱动逆变器中的IGBT。测量的电流用于保护电机和变频器，通过降低频率或根据需要进行跳闸保护。

然而，简单地保持V/F关系并不总能提供理想的性能。电机特性随温度变化，在低速时很难获得正确的磁通水平。因此，变频器制造商得尝试测量磁化电流（磁通产生电流，由外加电压设定）并相应地调整输出电压，而不是依赖于线性关系。这只能起点效果，但为了精确控制，特别是在低速时，必须实时测量和控制产生磁通和转矩的电流。因此，当电机外加相电压旋转时，这些电流的位置和大小非常重要，也就是说，它们是矢量型的值。

所以现在，我们不在特定设定点产生特定的电压和频率，而是尝试直接控制电机磁通和转矩，并不断调整控制，以获得我们想要的设定值。矢量变频器的（简化的）控制系统如图2所示。

图2 矢量变频器控制系统框图

从图2中可以看出，用户的设定点需求被转换为速度和转矩需求，以及磁场和磁通需求，这是矢量控制系统的一部分。

要做到这一切，我们需要一些相当复杂的数学，以及精确的电流测量。我们还需要知道我们控制的电机的特性。

我们现在可以用功能强大的微处理器来计算。我们也可以凭借相当准确的霍尔效应装置来测量输出（电机）电流。这些特性曾使得矢量变频器非常昂贵，但现在已经几乎不增加变频器的成本了。

如果你比较图1和图2，你会发现矢量控制要复杂得多。

为了确定电机的特性，我们主要依靠用户凭借正确的信息来配置变频器。通过将电机电流、电压和功率因数的正确值设置成适当的参数，为变频器提供基本信息。但是，通过运行“自动调谐”可以获得额外的信息，大多数矢量变频器在选择矢量控制时都会要求用户运行此功能。在几秒钟内，变频器测量附加因素，如初级电感和定子电阻，这将有助于建立一个准确的模型，使矢量控制更容易。

顺便说一句，变频器还考虑了运行期间电机的温度（根据电机信息和负载计算），因为这会影响电机的许多特性，因此在冷却的电机上执行自动调谐非常重要。

过去，为了实现良好、可靠的矢量控制，我们建议使用编码器来提供精确的速度，从而提供转子位置信息。如今，随着数学建模的加快和改进，编码器已不再那么必要了。然而，在某些应用中，如电梯和起重机，它仍然是首选。如果没有安装编码器，变频器将使用电机模型来计算转子的速度和位置。

变频器现在不是通过直接设置输出频率（如V/F控制）来控制电机速度，而是通过控制电机转矩和磁通。因此，现在操作器或PLC的设定值被转换为磁通和转矩要求，如图2所示。换言之，变频器说“根据对电机的了解，我们需要多少转矩和磁通量来保持所要求的速度？由于变频器直接控制转矩和磁通，因此与传统的V/F操作相比，其性能得到了改善。矢量变频器对突发负载的响应更好，通常效率更高，并且可以更容易地控制不同类型的电机，如前一篇文章中描述的永磁电机和同步磁阻电机。速度调节也更好，因为滑差是自动计算的。

图2还显示了输出电流在变频器内部受到监控，并分成产生转矩和磁通的部分。这些测量值被反馈到转矩和磁通控制器中，因此我们对这些电流进行闭环控制，包括求和点、增益等，其方式与其他闭环控制器相同（参见先前关于闭环控制的文章）。

因为我们测量所有三个电流，所以需要将它们转换并分成一个磁通电流（即磁化电流）和一个转矩电流（即负载电流）。这些数学变换还用于将磁通和转矩需求的电流（从设定点和求和点）转换回三相，然后转换为驱动逆变器功率部分的调制信号。

您还将注意到，估计的速度（根据磁通和转矩电流以及电机模型计算）在第三个闭环中反馈，这次是控制电机速度。

因此，矢量控制系统需要大量的测量和计算，包括三个闭环控制器。在矢量控制的早期，很难稳定所有的东西，有些变频器很难可靠地设置和运行，特别是没有编码器的情形。如今对电机模型的更好理解使得矢量控制简单可靠。

矢量控制提供了更好的速度保持能力，更好的响应负载突然变化的能力，以及大大提高了在低速时的转矩。电机运行效率更高，发热更少。

英泰变频器一直致力于提供简单，有效且易于设置的矢量控制。P2变频器现在提供全面的矢量控制功能，如转矩控制功能和低速时出色的转矩输出能力。E3变频器则包含一个简化的矢量控制，以提高性能。

对于任何变频器，请记住设置正确的电机参数并遵循设置程序。这在使用永磁、同步磁阻和类似电机时尤为重要。不过别担心，我们的网站里有很多的帮助手册和应用指南。