电拖第7章异步电动机变频调速基础课件.ppt

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1、第7章异步电动机变频调速基础7.1异步电动机变频调速的控制特性与机械特性一、变频时的电压控制方式及控制特性1．变频的同时为什么要变压？变频调速时，s变化很小，转差功率基本不变，它的效率最高，性能也最好，是交流调速系统的主流。变频装置工作时,随着输出频率的变化，输出电压也要配合改变（why？以讲），因此，变频调速系统常称为变压变频（VVVF）调速系统。定子相电动势有效值:———每极气隙磁通量－转子漏磁通，称“转子全磁通”，2021/7/3012．基频以下调速时的电压控制方式常用的3种电压配合控制方式：（1）恒压频比控制：

2、优点:容易实现缺点:逐步降低，上的压降所占比重越来越大，的关系不成立！解决办法:在低频时使变频器的输出电压抬高，补偿r1上的压降，维持基本不变。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）恒转子全磁通控制特性最好，是高性能交流调速系统追求的目标。采用“矢量控制”实现。也称“恒转子全磁通控制”、“恒转子磁链控制”略去Z1，φm≈C2021/7/3023．基频以上调速时的电压控制方式升频要升压？两个难题：电机及元器件可能损坏变频器直流母线电压基本不变，输出的交流电压最大值升高很困难。电压保持最高输出值不变

3、时，，，称“近似恒功率调速”4．控制特性时；时保持不变，当时，不变，不变，称为“恒转矩调速”2021/7/303二、变频调速时的机械特性1．固定电压固定频率时机械特性（复习）s很小时，是与转差s成正比的直线（如a）s接近于1时，是对称于原点（）的双曲线，如b2021/7/3042．恒压频比控制（）时的机械特性变频比：α变化时讨论：（1）理想空载转速：∝α（2）直线段斜率略去r1影响，若输出转矩T不变，应使不变。Δn不变＝》斜率不变但计及，则斜率略为增大。随着的降低，机械特性变软（3）最大转矩不计定子电阻，为常数计及定子

4、电阻，随α降低而降低2021/7/305a)恒压频比控制，计及的影响b)恒气隙磁通控制，不计r1影响c)恒转子全磁通控制3．恒气隙磁通控制时的机械特性（如b）4．恒转子全磁通控制（）时如c，不存在Tm，直线2021/7/3065．基频以上恒电压控制时比较采用不同控制方案时，要注意：①理想空载转速②直线段斜率③最大电磁转矩三个量的变化情况及原因2021/7/3077.2异步电动机变频调速主电路类型一、变频调速主电路的分类1．按变换方式分:直接变换：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：先把交流变换

5、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:依变频电路最后一级变换器的电源特性分，分为电压源型与电流源型交-交变频器:电流源型交-交变频电路电压源型交-交变频电路交-直-交变频电路：电压源型、电流源型3．按主开关元器件的类别分：半可控，全可控4．电压源型逆变器按控制方式分电压控制型电流控制型（电流跟踪型）2021/7/308逆变器输出周期T2内，主开关元件只经历了6次通断模式转换的工作方式称为六拍型。逆变器在上述的一拍时间之内，主开关元件又进行了多次通断，其目的是进行正弦脉冲宽度调制，称为SPWM型逆

6、变器5．DC/AC变换的逆变器按其工作方式分:六拍型逆变器SPWM逆变器6、常用主电路分类表：序号变换方式电源特性主开关元件工作方式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2021/7/3097.2.2异步机变频调速系统常用的几种主电路1．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．交-直-交变频电路(1)采用可控整流，逆变

7、器变频电路VR是可控整流桥，VI是无源逆变桥，中间的滤波环节是电抗器，主开关一般采用SCR，6拍型a)为电流源型b)为电压源型(3)不控整流，SPWM逆变器变压变频电路变频器的变压变频功能都由逆变桥VI通过SPWM工作方式来实现(2)不控整流，斩波器调压，逆变器变频电路采用不控整流输入的功率因数高，仍有输出谐波较大的问题2021/7/3010电压源型晶体管SPWM交-直-交变频电路（常见）主开关元件极大部分都采用IGBT，只是在小容量的装置中有采用功率MOSFET，在特大容量装置中有采用GTO的优点：体积小，重量轻，在

8、采用矢量控制时系统性能好缺点：不能回馈制动2021/7/3011一、正弦脉宽调制的理论基础1．正弦脉宽调制的目的变压（PWM调制的首要目的）削弱或消除某些有害的低次谐波2．电压谐波对电机影响的分析次电压谐波的表达式：Y接电机中，（3k±1）次谐波电压产生谐波电流有效值近似为——异步电动机在频率下的主电感——变频器输出电压的基波频率