「純向量變頻器」（Pure Vector Inverter），又常稱為「向量控制變頻器」、「磁場定向控制（FOC, Field Oriented Control）變頻器」。
這是一種高性能的變頻控制技術，比一般的 V/F（電壓/頻率）控制更精確、更快速，特別適合需要高轉矩、高響應、速度控制精準的機械應用。
以下為你詳細解析 👇
⚙️ 一、什麼是「純向量變頻器」？
簡單說：
純向量變頻器是利用數學模型將感應馬達的「磁通」與「轉矩」分離控制的變頻器。
這種變頻器會即時計算馬達的磁場方向與電流分量，
就像控制直流馬達那樣，能精確調整轉矩與速度。
因此稱為「向量控制（Vector Control）」，
而「純向量變頻器」指的是只採用此技術、非簡單 V/F 控制的高性能機型。
🧠 二、與一般 V/F 控制的差異
| 項目 | V/F 控制變頻器 | 純向量變頻器 |
|---|---|---|
| 控制原理 | 電壓與頻率成比例變化（V/F 恆定） | 分離磁通電流與轉矩電流控制 |
| 控制精度 | 低（約 ±5% 速度誤差） | 高（約 ±0.01%） |
| 啟動轉矩 | 約 50% 額定轉矩 | 可達 150% 以上 |
| 反應速度 | 慢（需加減速時間） | 快（毫秒級響應） |
| 負載變動時的穩定性 | 易波動 | 穩定、高剛性 |
| 適用場合 | 風機、水泵、輸送機 | 起重機、CNC、電梯、紡織、伺服系統 |
⚡ 三、純向量控制的基本原理（磁場定向控制 FOC）
在感應馬達中，馬達電流可分為兩個向量分量：
-
磁通電流分量 (Id)：用來產生磁場。
-
轉矩電流分量 (Iq)：用來產生轉矩。
傳統 V/F 控制無法分開控制這兩者。
但向量控制會使用即時運算與座標轉換（Park / Clarke Transform）來：
然後：
-
Id 控制磁通強度
-
Iq 控制輸出轉矩
就能像控制直流馬達一樣，快速且線性地控制轉矩與速度。
🔄 四、純向量控制的兩種主要形式
| 類型 | 是否需速度感測器 | 特點 | 精度 |
|---|---|---|---|
| 閉迴路向量控制（有編碼器） | ✅ 有 | 透過編碼器回授馬達轉速與位置，精度最高 | ★★★★★ |
| 開迴路向量控制（無編碼器） | ❌ 無 | 利用數學模型估算轉速，精度稍低但成本低 | ★★★★☆ |
🧩 五、純向量變頻器的特點與優勢
| 功能 | 說明 |
|---|---|
| 高起動轉矩 | 低速時仍可輸出高轉矩（如 0.5Hz 時仍有 150% 轉矩） |
| 高速響應 | 負載變化時即時補償轉矩 |
| 低速穩定性佳 | 即使低速運轉仍平滑無抖動 |
| 速度控制精準 | 速度誤差可小於 ±0.01% |
| 具伺服特性 | 可媲美伺服驅動控制效果，但成本較低 |
| 可實現再生制動 | 搭配回生單元，可回收能量 |
| 支援多種控制模式 | 轉矩控制、速度控制、位置控制皆可整合 |
🔧 六、應用範圍
純向量變頻器主要用於需要精密控制與高動態性能的機械，如：
| 應用 | 控制需求 | 節能/性能效果 |
|---|---|---|
| 起重機、電梯 | 高轉矩、平穩起停 | 平滑運行、抑制下墜 |
| CNC 工具機 | 精確速度與位置控制 | 高精度切削 |
| 捲繞機、放卷機 | 張力恆定控制 | 穩定卷料品質 |
| 紡織機 | 速度同步、張力穩定 | 提高品質、降低斷線 |
| 射出成型機 | 壓力、速度多段控制 | 精密成型、節能 |
| 空壓機 | 負載變化快速補償 | 穩壓、省電 |
📊 七、純向量變頻器與伺服驅動比較
| 項目 | 純向量變頻器 | 伺服驅動器 |
|---|---|---|
| 控制對象 | 感應馬達 | 永磁同步馬達 |
| 成本 | 中 | 高 |
| 精度 | 高（±0.01%） | 非常高（±0.001%） |
| 回授裝置 | 可選（編碼器） | 必須 |
| 應用範圍 | 高轉矩工業驅動 | 高精度位置控制 |
👉 因此純向量變頻器被視為「介於一般變頻器與伺服系統之間」的理想選擇。
🌟 八、總結
| 特性 | 說明 |
|---|---|
| 控制方式 | 磁場定向控制（FOC） |
| 控制精度 | 高，速度誤差可低於 ±0.01% |
| 起動性能 | 低速高轉矩，平穩無振動 |
| 應用領域 | 起重、電梯、CNC、紡織、印刷、射出機 |
| 優點 | 響應快、精度高、穩定、可取代部分伺服系統 |
