第5章交流異步電動機變頻調速控制ppt課件.ppt

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1、第5章交流異步電動機變頻調速控制5.1變頻調速的基本原理從調速性能看，直流電動機調速具有調速精度高，調速范圍寬，動態(tài)性能好，啟動、制動靈活等優(yōu)點，其缺點是電動機內部需要碳刷和換相片。隨著電力電子技術的發(fā)展以及現代控制理論的不斷發(fā)展，變頻器的性能不斷提高，使得以變頻器應用技術為代表的交流電動機調速技術取代了直流調速，成為電氣傳動調速的主流。它具有升速快，調速范圍寬，靜態(tài)穩(wěn)定性好，運行效率高等優(yōu)點；且交流電動機具有堅固耐用，運行可靠，價格低等優(yōu)勢，因而獲得廣泛應用。三相異步電動機等效電路如圖所示。三相異步電動機的T型等效電路眾所周知，電網提供的交流電是恒壓、恒頻的，變頻器的作用是

2、改變輸出給電動機的頻率和電壓，對交流電動機實現無級變速。異步電動機的轉速表達式為：n=n0(1-s)=60f1(1-s)/p由此可知，只要平滑地調節(jié)異步電動機的電源頻率，就可以實現異步電動機的無級調速。但是，異步電動機的定子電壓，電源頻率和磁通Φ之間有一定的制約關系。U1=4.44f1N1k1Φ。所以，只改變頻率f1實際上不能正常調速。在改變頻率f1的同時，還要改變定子電壓U1的大小。5.1.1基頻以下恒磁通變壓變頻調速三相異步電動機每相電壓如果降低電源頻率時，還要保持電源電壓為額定值，則需要增加氣隙中的磁通，通常電動機磁路的磁通是處于臨界飽和狀態(tài)，若再增加氣隙磁通，將導致磁

3、路飽和，這是不允許的。因此降低電源頻率時，必須同時降低電源電壓。通常有兩種方法。由上面的分析可知，保持的調速方式，其最大轉矩Tm=常數，與頻率無關；并且最大轉矩對應的轉差降落相等，也就是不同頻率的各條機械特性是平行的，硬度相同。這種調速方法與他勵直流電動機降低電源電壓調速相似，其機械特性較硬，在一定的靜差率要求下，調速范圍寬，而且穩(wěn)定性好。由于頻率可以連續(xù)調節(jié)，所以變頻調速屬于無級調速，平滑性好?？梢宰C明，這種調速為恒轉矩調速方式。2.降低定子電源頻率時，保持U1/f1為常數，則氣隙磁通近似為常數，電動機的電磁轉矩為：上式，對s求導，令dT/ds=0得最大轉矩：臨界轉差率：由

4、上式可以看出，保持U1/f1為常數，降低電源頻率調速的機械特性與保持E1/f1為常數時的機械特性有所不同，最大轉矩不等于常數。當電源頻率f1較低時，最大轉矩將會大大減小?？梢宰C明，保持U1/f1為常數的調速近似為恒轉矩調速方式。3.基頻以下恒磁通變壓變頻調速由以上分析可以看出，保持E1/f1=常數的調速，也就是Φ=常數的調速，叫做恒磁通調速。這種調速方法與他勵直流電動機降低電源電壓調速相似。而U1/f1=常數的調速并不是真正的恒磁通調速，這是因為電動機的主磁通Φ嚴格意義上不是與U1/f1成正比，而是與E1/f1成正比。外加電壓只是在不計定子內阻時才近似等于反電勢，當供電頻率和

5、電壓變得較低時，定子電阻的影響增大，不可忽略。此時可采用低頻段電壓補償法，人為地適當提高定子電壓以補償定子電阻壓降的影響，來保持電動機氣隙磁通Φ大體保持不變。如下圖所示。5.1.2從基頻向上的變頻調速由于電動機的電源電壓不得高于其額定電壓，因此，從基頻向上升高頻率調速時，只能保持U1=UN電壓不變。由公式可知，隨著頻率f1的升高，氣隙每極磁通φm降低，是一種降低磁通升速的方法。電動機電磁轉矩：最大轉矩臨界轉差率由上面的公式推導和相應的機械特性曲線可以看出，從基頻向上的變頻調速必須保持UN不變，在此情況下，頻率升高時，Tm減小，sm也減小，而最大轉矩對應的轉速降落Δnm保持為常

6、數?？梢宰C明，升高頻率保持UN不變的調速近似為恒功率調速方式。3、變頻調速的特點1）變頻調速具有轉差功率損耗小，效率高，節(jié)能；2）靜差率小，調速范圍廣，可實現平滑調速，穩(wěn)定性高；3）變頻調速為無級調速。4）從基頻向下調速為恒轉矩調速方式，從基頻向上調速近似為恒功率調速方式。對異步電動機進行變頻控制時的控制特性如下圖所示。5.2變頻器的分類、基本組成和工作原理5.2.1變頻器的分類1.按變換環(huán)節(jié)分：交-交變頻器，交-直-交變頻器。2.按直流環(huán)節(jié)儲能方式分：電流型，電壓型。3.按輸出電壓的調制方式分：PAM（脈沖幅度調制），PWM（脈沖寬度調制）。5.2.2變頻器的基本組成目前通

7、用的變頻器產品為交-直-交電壓型電路形式。它主要由主電路和控制電路組成。如圖所示。變頻器的主電路主要由整流器、中間直流環(huán)節(jié)和逆變器組成。控制電路的主要任務是對逆變器進行各種模式的開關控制，輸出頻率和輸出電壓的控制以及對電路主要器件進行各種保護。5.2.3通用變頻器的基本工作原理1.主電路分析2.電壓型逆變電路原理■根據直流側電源性質的不同，可以分為兩類◆電壓型逆變電路：直流側是電壓源?！綦娏餍湍孀冸娐罚褐绷鱾仁请娏髟??！鲭妷盒湍孀冸娐返奶攸c◆直流側為電壓源或并聯(lián)大電容，直流側電壓基本無脈動。◆由于直流電