變頻控制技術(shù).ppt

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1、變頻控制技術(shù)江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院徐香梅12.2.1交流變頻調(diào)速的基本原理交流電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速表達(dá)式為：n0=60f/p異步電機(jī)轉(zhuǎn)差率的定義：s=(n0-n)/n0=1-n/n0異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速為：n=n0(1-s)=60f(1-s)/p22.2.2交流變頻調(diào)速的三種基本控制方式1.恒壓頻比控制方式（V/F控制）由于額定工作時(shí)電動(dòng)機(jī)的磁通已接近飽和，φM的繼續(xù)增大，將會(huì)使電動(dòng)機(jī)鐵心出現(xiàn)深度飽和．這將使勵(lì)磁電流急劇升高，導(dǎo)致定子電流和定子鐵心損耗急劇增加，使電動(dòng)機(jī)工作不正常?？梢?jiàn)變頻調(diào)速時(shí)，單純調(diào)節(jié)頻率的辦法是行不通的。32.2.2交流變頻調(diào)速的三種基本控制方式2.矢量控制方式：42

2、.2.2交流變頻調(diào)速的三種基本控制方式3.直接轉(zhuǎn)矩控制方式德國(guó)學(xué)者德彭布羅克于1985年首次提出。直接轉(zhuǎn)矩控制是基于在定子坐標(biāo)系下建立的交流電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型，直接控制電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，并用定子磁鏈定向代替轉(zhuǎn)子磁鏈定向。它不需要模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制，所需要的信號(hào)處理工作比較簡(jiǎn)單。52.2.2交流變頻調(diào)速的三種基本控制方式3.直接轉(zhuǎn)矩控制方式直接轉(zhuǎn)矩控制強(qiáng)調(diào)的是轉(zhuǎn)矩的直接控制效果。具體控制方式是：直接將電動(dòng)機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩和瞬時(shí)磁鏈作為狀態(tài)變量加以反饋，分別通過(guò)轉(zhuǎn)矩和磁鏈兩位式調(diào)節(jié)器（Bang-Bang控制）把轉(zhuǎn)矩檢測(cè)值和磁鏈檢測(cè)值分別與各自的給定值作比較，轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器和磁鏈調(diào)節(jié)器的輸出

3、直接對(duì)逆變器開(kāi)關(guān)狀態(tài)做最佳調(diào)節(jié)，把轉(zhuǎn)矩和磁鏈波動(dòng)限制在規(guī)定的誤差范圍內(nèi)，因此它的控制直接而簡(jiǎn)單。62.2.2交流變頻調(diào)速的三種基本控制方式3.直接轉(zhuǎn)矩控制方式定子磁鏈觀測(cè)器定子磁鏈觀測(cè)器單元通過(guò)檢測(cè)得到的變頻器電壓和電流估算電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)矩、定子磁鏈。72.2.3交-直-交變頻技術(shù)82.2.3交-直-交變頻技術(shù)逆變電路分為：有源逆變和無(wú)源逆變有源逆變：直流電-逆變器-交流電-交流電網(wǎng)無(wú)源逆變：直流電-逆變器-交流電-用電器92.2.3交-直-交變頻技術(shù)續(xù)流二極管的功能:1.為電動(dòng)機(jī)無(wú)功電流返回直流電源提供通路2.為電動(dòng)機(jī)降速時(shí)再生電流提供返回直流的通路3.逆變時(shí)逆變管快速高頻

4、率地交替切換，同一橋臂的兩管交替地工作在導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)，在切換的過(guò)程中，需要給線路的分布電感提供釋放能量的通路。102.2.4電壓源型和電流源型逆變器1.電壓源型逆變器中間直流環(huán)節(jié)采用大電容濾波，直流電壓脈動(dòng)很小，近似為電壓源，具有低阻抗特性。逆變器的開(kāi)關(guān)只改變電壓的方向，其輸出的三相交流電壓波形受直流電源鉗位為矩形波或階梯波，不受負(fù)載參數(shù)的影響，而交流側(cè)電流波形因負(fù)載阻抗角的不同而不同，其波形接近三角波或正弦波。112.2.4電壓源型和電流源型逆變器2.電流源型逆變器中間直流環(huán)節(jié)采用大電感濾波，因而直流電流脈動(dòng)很小，近似為電流源，具有高阻抗特性。逆變器的開(kāi)關(guān)只改變電流的方向

5、，三相交流輸出電流波形近似為矩形波或階梯波，而輸出電壓波形及相位隨負(fù)載不同而變化。適用于大容量或要求頻繁正反轉(zhuǎn)運(yùn)行的系統(tǒng)。122.2.5變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)中的脈寬調(diào)制技術(shù)1.正弦波脈寬調(diào)制技術(shù)基本概念脈寬調(diào)制：利用電力電子開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷，把直流電壓變成一定形狀的電壓脈沖序列，以實(shí)現(xiàn)變壓、變頻及控制和消除諧波為目的的一門(mén)技術(shù)。脈寬調(diào)制是用脈沖寬度不等的一系列矩形脈沖去逼近一個(gè)所需要的電壓或電流信號(hào)。利用通信系統(tǒng)中的調(diào)制技術(shù)即可獲得PWM脈沖序列。占空比按正弦波規(guī)律變化的PWM，稱為SPWM.132.2.5變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)中的脈寬調(diào)制技術(shù)2.載波、調(diào)制波載波：受調(diào)制波調(diào)制的信

6、號(hào)。在PWM控制中常用等腰三角波作為載波。調(diào)制波：通常以所期望的波形作為調(diào)制波。在PWM控制方式中，定義載波比為：N=載波頻率/調(diào)制波頻率142.2.5變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)中的脈寬調(diào)制技術(shù)同步調(diào)制：在變頻過(guò)程中，載波頻率和調(diào)制波頻率成正比的變化，即N保持不變。（適用高頻）優(yōu)點(diǎn)：能保證逆變器輸出波形的正、負(fù)半波始終保持對(duì)稱，并能保證三相波形對(duì)稱。通常取載波比N為3的整數(shù)倍。缺點(diǎn)：由于N保持不變，低頻時(shí)相鄰兩脈沖間距增大，諧波顯著增加，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)低頻時(shí)諧波損耗增加，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)加劇。152.2.5變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)中的脈寬調(diào)制技術(shù)異步調(diào)制：在改變調(diào)制波頻率的同時(shí)，載波頻率保持不變。（適用低

7、頻）優(yōu)點(diǎn)：低頻時(shí)N值相對(duì)增大，相應(yīng)的減小諧波分量，減輕了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。缺點(diǎn)：由于N值變化，勢(shì)必使逆變器輸出電壓的波形和相位都發(fā)生變化，很難保持三相輸出間的對(duì)稱關(guān)系和正、負(fù)波形的對(duì)稱，因而引起電動(dòng)機(jī)工作的不平穩(wěn)。162.2.6通用變頻器外部接口電路及主要參數(shù)1.變頻器的外接電路：變頻器的接線端子和外圍設(shè)備相連的電路。2.頻率給定信號(hào)的種類：（1）數(shù)字量給定方式面板給定和接口給定（2）模擬量給定方式電位器給定和直接電壓（或電流）給定172.2.6通用變頻器外部接口電路及主要參數(shù)3.通用變頻器的外接設(shè)定信