(电力拖动控制系统).ppt

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1、7.1异步电动机变频调速的控制特性与机械特性7.1.1变频时的电压控制方式及控制特性Q1．变频的同时为什么要变压?定子每相电动势的有效值:结论：频率变化时若不同时改变电压，电机的磁通将大幅变化，将使电机运行不正常甚至损坏电机。较理想的目标是使磁通Φm基本保持恒定。因此，变频调速系统常更全面地被称为变压VV变频VF（VVVF）调速系统。变频调速时s变化很小，转差功率基本不变，效率最高，性能也最好。变频调速是异步电机交流调速系统的主流。第7章异步电动机变频调速基础若f1↑，U1不变，则磁通Φm↓，I不变时T↓。若f

2、1↓，U1不变，则磁通Φm↑，Im↑↑。2．基频以下调速时的电压控制方式异步电动机在变频调速时，主导变量是频率常用的电压配合控制方式有如下三种：（1）恒压频比控制优点:容易实现缺点:当逐步降低时，定子电阻上的压降所占的比重越来越大，使的关系被破坏。使低频时的性能很差。解决办法:在低频时使变频器的输出电压抬高，补偿定子电阻上的压降，维持磁通基本不变。这种方法称“定子压降低频补偿的恒压频比控制”。（2）恒气隙磁通控制（3）恒转子全磁通控制与转子产生转矩的磁通相对应，是气隙磁通减去转子漏感所产生的磁通，称为“转子全磁

3、通”，所以这种控制也称“恒转子全磁通控制”、“恒转子磁链控制”。这种状态下电动机的特性最好，它采用“矢量控制”实现。E1难于直接控制，所控制的仍是变频器的输出电压U1。补偿后的结果与上同。过补偿问题3．基频以上调速时的电压控制方式要基本保持磁通不变，应升高电压，但会遇到两个难题:可能会使电机及元器件损坏变频器的直流母线电压基本不变，经逆变桥输出的交流电压最大值也是确定的，要想再升高很困难。这时使电压值保持最高输出值4．控制特性时，。保持不变，则不变。这种能输出的最大转矩恒定的调速简称之为“恒转矩调速”电磁转矩，

4、电动机电磁功率。电动机能输出的最大功率近似不变。时，，，保持转子有功电流不变，这种能输出的最大功率恒定的调速简称之为“恒功率调速”7.1.2变频调速时的机械特性1．固定电压固定频率时的机械特性异步电动机转矩的参数表达式：最大电磁转矩：s很小时，略去分母中含s的项，得：s很小时，是一条与转差s成正比的直线（如a）s接近于1时，忽略分母中的：是对称于原点（）的一段双曲线，（如b）s为以上两段的中间数值时，机械特性从直线段过渡到双曲线段，如c。最大转矩，最大转差率就在过渡线段极值点上对s求导，并令，得：略去定子电阻影

5、响：有：2．恒压频比控制（）时的机械特性定义变频比：得：（1）理想空载转速：（2）直线段斜率变频时若要输出转矩T不变，就应使不变。而，计及定子电阻影响：有：△n不变直线段的斜率不变。（3）最大转矩略去定子电阻的影响，常数计及定子电阻影响，最大转矩是随着α的降低而降低则直线段的斜率略为增大，随着频率的降低，特性曲线越来越软3．恒气隙磁通控制时的机械特性（如图b）用E1取代U1求：4．恒转子全磁通控制（）时的机械特性（如图c）最大电磁转矩与α无关T不变→αs不变→△n不变→直线段的斜率不变平行下移的一组曲线族用Er

6、取代U1求：机械特性曲线是一条直线，不再拐弯。不再存在最大转矩。5．基频以上恒电压控制时的机械特性随着频率的升高，最大转矩逐步下降，直线段斜率越来越大，特性曲线越来越软6．比较采用不同控制方案时，要注意：①理想空载转速n0②直线段斜率③最大电磁转矩Tmax这三个量的变化情况及原因7.2.1变频调速主电路的分类1．按变换方式分成交-交变频与交-直-交变频直接变换是把工频交流电直接变换成可变频率的交流电，称交-交变频间接变换是先把交流变换成直流，再把直流逆变成交流，称交-直-交变频2．按电源特性分成电压源型与电流源

7、型变频电路最后一级变换器的电源特性分，可分为电压源型与电流源型7.2异步电动机变频调速主电路类型3．按主开关元器件的类别分成由半可控器件构成与由全可控器件构成4．按工作方式分成六拍型逆变器与SPWM逆变器这个分类只针对DC/AC变换的逆变器逆变器输出频率（周期）的交流电时，若在一个周期内主开关元件只经历了6次通断模式转换的工作方式称之为六拍型5．电压源型逆变器按控制方式可分为电压控制型与电流控制型（电流跟踪型）7.2.2异步机变频调速系统常用的几种主电路常用的主电路形式如右表：序号变换方式电源特性主开关元件工作

8、方式1交-交变换电压源型晶闸管（SCR）SPWM型2交-直-交变换电流源型晶闸管（SCR）六拍型3电压源型晶闸管（SCR）六拍型4SPWM型5IGBT等SPWM型1．电压源型交-交变频电路适用低速大容量异步电动机，变频器的输出频率一般不超过电源频率的，主开关元件采用晶闸管，依靠电源电压自然换流2．电流源型交-直-交变频电路（图a）VR是可控整流桥，VI是无源逆变桥，中间的滤波环节是电抗