交流調(diào)速系統(tǒng)之變頻調(diào)速系統(tǒng)-課件.ppt

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1、第四章變頻調(diào)速系統(tǒng)第一節(jié)轉(zhuǎn)速開環(huán)的晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第二節(jié)晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng)中的主要控制環(huán)節(jié)第三節(jié)轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)第四節(jié)PMM變頻調(diào)速系統(tǒng)中的功率接口第五節(jié)PMM變頻調(diào)速系統(tǒng)1一．轉(zhuǎn)速開環(huán)的電壓型變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)二．轉(zhuǎn)速開環(huán)的電流型變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)速開環(huán)的晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第一節(jié)2一．轉(zhuǎn)速開環(huán)的電壓型變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3變頻調(diào)速系統(tǒng)中電動機(jī)對變頻器的要求：（1）在額定頻率以內(nèi)，對電動機(jī)進(jìn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。要求在變頻調(diào)速的過程中，變頻系統(tǒng)提供的U1、f1實現(xiàn)協(xié)調(diào)控制，即在U1/f1=常數(shù)的基礎(chǔ)上加以合理的低頻段電壓補(bǔ)償，保證E1/f1=常數(shù)。（2）在基頻

2、以上，對電動機(jī)進(jìn)行近似恒功率調(diào)速。即保持額定供電電壓，只調(diào)節(jié)供電頻率。變頻調(diào)速系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)：該控制系統(tǒng)分上、下兩路上路：改變整流器的直流電壓，實現(xiàn)電壓可控。下路：改變逆變橋的輸出頻率，實現(xiàn)頻率可調(diào)。4變頻調(diào)速系統(tǒng)中各控制環(huán)節(jié)的作用：（1）給定積分器：接受用戶的突加（減）給定信號，變突加給定信號為前沿緩升（降）的給定信號，減緩起動沖擊。又被稱為軟起動器，實現(xiàn)的輸入輸出關(guān)系如下圖：5（2）絕對值運(yùn)算器：只反映給定的大小，不反映正負(fù)，輸入輸出關(guān)系為：uo=luil。正反轉(zhuǎn)由邏輯開關(guān)負(fù)責(zé)。（3）壓頻轉(zhuǎn)換：將電壓形式的速度給定信號轉(zhuǎn)換為成比例的頻率脈沖。又稱為壓控振蕩器，該

3、環(huán)節(jié)輸出頻率是變頻器輸出頻率的6倍。（4）環(huán)行分配器：又稱為6分頻器，將壓頻轉(zhuǎn)換器提供的振蕩脈沖，分頻為6路輸出，各路保持足夠的寬度，準(zhǔn)備依次觸發(fā)逆變器的6只晶閘管。（5）脈沖輸出級：首先，可以依據(jù)邏輯開關(guān)的正反轉(zhuǎn)要求改變觸發(fā)相序，控制正反轉(zhuǎn)；其次，將環(huán)行分配器提供的6路信號進(jìn)行功率放大并將寬脈沖調(diào)制成適合晶閘管觸發(fā)的脈沖列。67（6）函數(shù)發(fā)生器：實現(xiàn)電壓頻率協(xié)調(diào)控制的環(huán)節(jié)。在基頻范圍內(nèi)，將速度（頻率）給定信號正比例轉(zhuǎn)換為電壓信號，并再此基礎(chǔ)上實現(xiàn)低頻段電壓信號提升，保證E1/f1=常數(shù)。在基頻之上，只允許頻率上升，限制電壓幅度不超出在額定電壓。（7）邏輯開關(guān)：邏

4、輯開關(guān)的作用是根據(jù)給定信號為正、負(fù)或零，來控制逆變晶閘管的觸發(fā)相序，從而控制電動機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或停車。*上路中的其它環(huán)節(jié)與可控直流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)類似。8二．轉(zhuǎn)速開環(huán)的電流型變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)9一．給定積分器二．絕對值運(yùn)算器三.電壓頻率轉(zhuǎn)換器四.環(huán)行分配器五.脈沖輸出級六.函數(shù)發(fā)生器七.邏輯開關(guān)晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng)中的主要控制環(huán)節(jié)（電路設(shè)計）第二節(jié)10一．給定積分器調(diào)節(jié)給定調(diào)節(jié)起動時間同名端輸入高倍比例器異名端輸入積分器1:1負(fù)反饋雙向限幅11*本系統(tǒng)中給定積分器輸入輸出級性相反，在后面環(huán)節(jié)設(shè)計中，需要考慮這個問題。給定積分器的實際輸入輸出關(guān)系如下：12二．絕對值運(yùn)算器1

5、:1負(fù)反饋正輸入直接輸出至后級負(fù)輸入反號輸出13三.電壓頻率轉(zhuǎn)換器調(diào)零調(diào)U/F比U/F轉(zhuǎn)換專用集成電路直流輸入脈沖輸出14四.環(huán)行分配器脈沖輸入六分頻輸出或非門6D觸發(fā)器15五.脈沖輸出級6路脈沖輸出來自6分頻器正負(fù)相序切換二極管陣寬脈沖調(diào)成脈沖列功率放大隔離輸出16六.函數(shù)發(fā)生器負(fù)反饋運(yùn)算放大器異名輸入調(diào)節(jié)整體放大倍數(shù)調(diào)節(jié)電壓補(bǔ)償量調(diào)節(jié)電壓限幅*VD1使得兩段直線斜率不同，2-3段為正常工作段。17七.邏輯開關(guān)當(dāng)輸入為正且大于最小值正最小值負(fù)最小值比較器比較器當(dāng)輸入為負(fù)且小于最小值K1為負(fù)（0）封鎖正序K2為負(fù)（0）封鎖負(fù)序*正、負(fù)絕對值均較小時，正、負(fù)序均封鎖

6、，電機(jī)停轉(zhuǎn)。18一．轉(zhuǎn)差頻率控制的基本思想二．主磁通恒定對定子電流的控制要求三.轉(zhuǎn)差頻率控制的轉(zhuǎn)速閉環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)第三節(jié)19一．轉(zhuǎn)差頻率控制的基本思想轉(zhuǎn)速開環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)雖然可以實現(xiàn)無級變速，但改變的是同步轉(zhuǎn)速，調(diào)速精度比較低，要提高調(diào)速精度需要進(jìn)行轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制。轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制的難點(diǎn)在于交流電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與多個參變量有關(guān)，表達(dá)式比較復(fù)雜，動態(tài)性能不易準(zhǔn)確控制。轉(zhuǎn)差頻率控制是在閉環(huán)運(yùn)算中力圖維持磁通恒定，實現(xiàn)電磁轉(zhuǎn)矩線性可控的一種模擬式閉環(huán)控制方法。電磁轉(zhuǎn)矩的近似推導(dǎo)過程如下：因為：20式中，Cm為電機(jī)常數(shù)另外21基于上述推導(dǎo)，獲得轉(zhuǎn)差頻率

7、控制的基本思想：只要在控制過程中，保證：就能實現(xiàn)電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差頻率成比例的近似線性控制。22二．主磁通恒定對定子電流的控制要求控制過程中如何保證主磁通恒定呢？由交流電動機(jī)的一相等效電路，近似推導(dǎo)可以得到：要保持主磁通恒定，電動機(jī)的定子電流與轉(zhuǎn)差角頻率在控制過程中必須保持如下配合關(guān)系：配合曲線見右圖：23三.轉(zhuǎn)差頻率控制的轉(zhuǎn)速閉環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)子實際速度希望轉(zhuǎn)子速度希望轉(zhuǎn)差希望電流希望f124轉(zhuǎn)差頻率控制的閉環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)性能不理想的原因：解決方法：變不精確的靜態(tài)模型為矩陣化的動態(tài)數(shù)學(xué)模型，變性能差的模擬控制方式為高性能的數(shù)字控制方式，如采用矢量變換控制方法。25一

8、．大功率晶