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1、交流異步電動機變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)（VVVF系統(tǒng)）——轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)電力拖動控制系統(tǒng)第6章1概述異步電機的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)一般簡稱為變頻調(diào)速系統(tǒng)。由于在調(diào)速時轉(zhuǎn)差功率不隨轉(zhuǎn)速而變化，調(diào)速范圍寬，無論是高速還是低速時效率都較高，在采取一定的技術(shù)措施后能實現(xiàn)高動態(tài)性能，可與直流調(diào)速系統(tǒng)媲美。因此現(xiàn)在應(yīng)用面很廣，是本篇的重點。26.1變壓變頻調(diào)速的基本控制方式在進行電機調(diào)速時，常須考慮的一個重要因素是：希望保持電機中每極磁通量?m為額定值不變。如果磁通太弱，沒有充分利用電機的鐵心，是一種浪費；如果過分增
2、大磁通，又會使鐵心飽和，從而導(dǎo)致過大的勵磁電流，嚴(yán)重時會因繞組過熱而損壞電機。3對于直流電機，勵磁系統(tǒng)是獨立的，只要對電樞反應(yīng)有恰當(dāng)?shù)难a償，?m保持不變是很容易做到的。在交流異步電機中，磁通?m由定子和轉(zhuǎn)子磁勢合成產(chǎn)生，要保持磁通恒定就需要費一些周折了。4定子每相電動勢（6-2）式中：Eg—氣隙磁通在定子每相中感應(yīng)電動勢的有效值，單位為V；—定子頻率，單位為Hz；—定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)；—基波繞組系數(shù)；—每極氣隙磁通量，單位為Wb。f1N1kN1?m5由式（6-2）可知，只要控制好Eg和f1，便可達到
3、控制磁通?m的目的，對此，需要考慮基頻（額定頻率）以下和基頻以上兩種情況。61.基頻以下調(diào)速由式（6-2）可知，要保持?m不變，當(dāng)頻率f1從額定值f1N向下調(diào)節(jié)時，必須同時降低Eg，使常值（6-3）即采用恒值電動勢頻率比的控制方式。7恒壓頻比的控制方式然而，繞組中的感應(yīng)電動勢是難以直接控制的，當(dāng)電動勢值較高時，可以忽略定子繞組的漏磁阻抗壓降，而認(rèn)為定子相電壓Us≈Eg，則得（6-3）這是恒壓頻比的控制方式。異步電動機穩(wěn)態(tài)等效電路和感應(yīng)電動勢Us?1RsLlsL’lrLmR’r/sIsI0I’rEg8但
4、是，在低頻時Us和Eg都較小，定子阻抗壓降所占的份量就比較顯著，不再能忽略。這時，需要人為地把電壓Us抬高一些，以便近似地補償定子壓降。帶定子壓降補償?shù)暮銐侯l比控制特性示于下圖中的b線，無補償?shù)目刂铺匦詣t為a線。9OUsf1恒壓頻比控制特性帶壓降補償?shù)暮銐侯l比控制特性UsNf1Na—無補償b—帶定子壓降補償102.基頻以上調(diào)速在基頻以上調(diào)速時，頻率應(yīng)該從f1N向上升高，但定子電壓Us卻不可能超過額定電壓UsN，最多只能保持Us=UsN，這將迫使磁通與頻率成反比地降低，相當(dāng)于直流電機弱磁升速的情況。把基
5、頻以下和基頻以上兩種情況的控制特性畫在一起，如下圖所示。11f1N變壓變頻控制特性圖6-1異步電機變壓變頻調(diào)速的控制特性恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速UsUsNΦmNΦm恒功率調(diào)速ΦmUsf1O12如果電機在不同轉(zhuǎn)速時所帶的負(fù)載都能使電流達到額定值，即都能在允許溫升下長期運行，則轉(zhuǎn)矩基本上隨磁通變化，按照電力拖動原理，在基頻以下，磁通恒定時轉(zhuǎn)矩也恒定，屬于“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速”性質(zhì)，而在基頻以上，轉(zhuǎn)速升高時轉(zhuǎn)矩降低，基本上屬于“恒功率調(diào)速”。136.2異步電動機電壓－頻率協(xié)調(diào)控制時 的機械特性本節(jié)提要恒壓恒頻正弦波供電時異步電動
6、機的機械特性基頻以下電壓-頻率協(xié)調(diào)控制時的機械特性基頻以上恒壓變頻時的機械特性146.2.1恒壓恒頻正弦波供電時異步電動機的 機械特性第5章式（5-3）已給出異步電機在恒壓恒頻正弦波供電時的機械特性方程式Te=f(s)。當(dāng)定子電壓Us和電源角頻率?1恒定時，可以改寫成如下形式：（6-5）恒US/?1時的機械特性15特性分析當(dāng)s很小時，可忽略上式分母中含s各項，則（6-6）也就是說，當(dāng)s很小時，轉(zhuǎn)矩近似與s成正比，機械特性Te=f（s）是一段直線，見圖6-2。16特性分析（續(xù)）當(dāng)s接近于1時，可忽略式（
7、6-5）分母中的Rr'，則（6-6）即s接近于1時轉(zhuǎn)矩近似與s成反比，這時，Te=f（s）是對稱于原點的一段雙曲線。17機械特性當(dāng)s為以上兩段的中間數(shù)值時，機械特性從直線段逐漸過渡到雙曲線段，如圖所示。smnn1sTe010TeTemaxTemax圖6-2恒壓恒頻時異步電機的機械特性186.2.2基頻以下電壓-頻率協(xié)調(diào)控制時的 機械特性由式（6-5）機械特性方程式可以看出，對于同一組轉(zhuǎn)矩Te和轉(zhuǎn)速n（或轉(zhuǎn)差率s）的要求，電壓Us和頻率?1可以有多種配合。在Us和?1的不同配合下機械特性也是不一樣的，因
8、此可以有不同方式的電壓－頻率協(xié)調(diào)控制。191.恒壓頻比控制（Us/?1）在第6-1節(jié)中已經(jīng)指出，為了近似地保持氣隙磁通不變，以便充分利用電機鐵心，發(fā)揮電機產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的能力，在基頻以下須采用恒壓頻比控制。這時，同步轉(zhuǎn)速自然要隨頻率變化。（6-8）20由式（6-6）可以導(dǎo)出（6-10）帶負(fù)載時的轉(zhuǎn)速降落為（6-9）21由此可見，當(dāng)Us/?1為恒值時，對于同一轉(zhuǎn)矩Te，s?1是基本不變的，因而?n也是基本不變的。這就是說，在恒壓頻比的條件下改變頻率?1時，機械特
