机电传动第10章交流调速系统..ppt

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1、第10章交流自动调速控制系统10.2.1模拟式IGBT—SPWM—VVVF交流调速系统10.2交-直-交变频调速系统系统主电路为由三相二极管整流器---IGBT逆变器组成的电压型变频电路。供电对象为三相异步电动机。IGBT采用专用驱动模块驱动。SPWM发成电路的主体是，由正弦波发生器产生的正弦信号波，与三角波发生器产生的载波，通过比较器比较后，产生正弦脉宽调制波（SPWM波）。以上这此部件的工作原理已在前面中做了介绍，现对其它环节做一简单说明。1．给定环节S1为正、反运转选择开关。电位器RP1调节正向转速；RP2调节反

2、向转速。S2为起动、停止开关，停车时，将输入端接地，防止干扰信号侵入。2．给定积分电路它的主体是一个具有限幅的积分环节，以将正、负阶跃信号，转换成上升和下降、斜率均可调的，具有限幅的，正、负斜坡信号。正斜坡信号将使起动过程变得平稳，实现软起动，同时也减小了起动时的过大的冲击电流。负斜坡信号将使停车过程变得平稳。10.2交-直-交变频调速系统3．U/f函数发生器U/f函数发生器是一个带限幅的斜坡信号发生器。U/f函数发生器其输出特性如图所示：U/f函数发生器其输出特性10.2交-直-交变频调速系统因为SPWM波的基波频率

3、取决于正弦信号波的频率，SPWM的基波的幅值取决于正弦信号波的幅值。U/f函数发生器的功能就是在基频以下，产生一个与频率f1成正比的电压，作为正弦信号波幅值的给定信号，以实现恒压频比（U/f＝恒量）的控制。在基频以上，则使U为一恒量，以实现恒压（弱磁升速）控制。10.2交-直-交变频调速系统4．导通延时器它是使待导通的IGBT管在换相时稍作延时后再驱动（待桥臂上另一IGBT完全关断。这是为了防止桥臂上的两个IGBT管在换相时，一只没有完全关断．而另一只却又导通形成同时导通，造成短路。5．其他环节此系统还设有过电压、过电

4、流等保护环节以及电源、显示、报警等辅助环节（图中未画出）但此系统未设转速负反馈环节，因此是一个转速开环控制系统。10.2交-直-交变频调速系统※综上所述，模拟式IGBT-SPWM-VVVF交流调速系统的工作过程大致如下：由给定信号(给出转向及转速大小)→起动(或停止)信号→给定积分器(实现平稳起动、减小起动电流)→U/f函数发生器(基频以下，恒磁恒压频比控制；基频以上，恒压弱磁升速控制)→SPWM控制电路(由体现给定频率和给定幅值的正弦信号波与三角波载波比较后产生SPWM波)→驱动电路模块→主电路(IGBT管三相逆变

5、电路)→三相异步电动机(实现了VVVF调速)。10.2交-直-交变频调速系统10.2.2数字式恒压频比控制交流调速系统数字式恒压频比控制交流调速系统，此系统的特点是采用单片微机来进行控制，主要通过软件来实现变压变频控制、SPWM控制和发出各种保护指令（包含着上例中各单元的功能）。SPWM发生器可采用专用的集成电路芯片，也可由微机的软件来实现。单片微机控制的IGBT-SPWM-VVVF交流调速系统原理框图10.2.2数字式恒压频比控制交流调速系统1.限流电阻R0和短接开关S由于中间直流电路并联着容量很大的电容器，在突加电

6、源时，电源通过二极管整流桥对电容充电（突加电压时，电容相当于短路），会产生很大的冲击电流，使元器件损坏。为此在充电回路上，设置电阻R0（或电抗器）来限制电流。待电源合上，起动过渡过程结束以后，为避免R0上继续消耗电能，可延时以自动开关S将R0短接。10.2.2数字式恒压频比控制交流调速系统2.电压检测与泵升限制当异步电动机减速制动时，它相当一个感应发电机，由于二极管不能反向导通，电动机将通过续流二极管向电容器充电，使电容C的电压随着充电而不断升高（称泵升电压），这样的高电压将使元器件损坏。为此，在主电路设置了电压检测电

7、路，当电压过高时，通过泵升限制保护环节，使开关管Vb导通，使电机制动时释放的电能在电阻Rb上消耗掉。10.2.2数字式恒压频比控制交流调速系统3．进线电抗器由于整流桥后面接有一个容量很大的电容，在整流时，只有当整流电压大于电容电压时，才会有电流，造成电流断续，这样电源供给整流电路的电流中会含有较多的谐波成分，对电源造成不良影响（使电压波形畸变，变压器和线路损耗增加），因此在进线处增设进线电抗器Lin。4．温度检测主要是检测IGBT管壳的温度，当通过电流过大，壳温过高时，微机将发出指令，通过驱动电路，使IGBT管迅速截止

8、。10.2.2数字式恒压频比控制交流调速系统5．电流检测由于此系统未设转速负反馈环节，所以通过在交流侧（或直流侧）检测到的电流信号，来间接反映负载的大小，使控制器（微机）能根据负载的大小，对电动机因负载而引起的转速变化，给予一定的补偿。此外，电流检测环节还用于电流过载保护。以上这些环节，在其他类似的系统（如上节所示的系统）中，也都