交流调频调速.ppt

笼型异步电机变频调速（VVVF系统）——转差功率不变型调速系统 电力拖动自动控制系统 压频控制 恒气隙Φm机械特性 定转子恒磁机械特性 变频器：交-直-交PWM 主电路结构简单;开关频率高, 动态响应快; 电机低频谐波小转矩脉动小; 但大电压脉冲产生绕组匝间电容漏电流损耗、噪声与电磁干扰。 广泛用于中小容量异步机调速 变频器-交直交PWM 注： 1 交流侧电感滤波： 抑制电流尖脉冲谐波 2 电容初充电用Ro作限流 充电完成后K通。 3 电容C电压泵升时用Rb(装在机箱外)放电 开环变频调速 动静性能要求不高的机械例如风机和水泵 可开环变频调速 静差率5% 一般用压频协调控制来恒磁 就是常用的通用变频器调速控制系统。 通用变频器 主要用于开环调速,有的也配闭环接口 “通用”含义： （1）可配套通用的笼型异步电机； （2）具有多种功能与参数选择 适用于各种不同性质的负载。 用IGBT 或功率模块IPM ,交-直-交PWM 已占全世界0.5~500kV·A 中、小容量变频调速装置的绝大部分市场。 数字通用变频器系统结构 电路分析（续） 控制电路 微处理器为核心 的数字电路 含: PWM信号电路 检测与保护电路 信号设定 给定积分 —限制给定上升率,间接限制起制动电流 基本控制结构（续） 通用变频器闭环调速 闭环的静态性能较好 注：通用变频器自动限制变频的速率，因此： （1）由于压频协调控制也限制了电压上升率，从而可限制电机电流。系统也只需单闭环。 （2）系统动态响应不快 5.5.2 转差控制的闭环变频调速系统 2 恒磁控制 Φm ∝I0 ,恒流I0 ?恒磁 3. 转差控制的闭环调频调速系统结构(1) 转差控制的闭环调频调速系统结构（2） 性能评价 转差控制的闭环调频调速系统 结构类似直流N-I双闭环 控制策略与系统结构较简单 静态性能良好 动态性能较好---但低于直流双闭环系统 性能评价（续） 动态性能不佳原因: （1）控制依据是电机稳态磁场与转矩 而控制过程I, Φ变化时存在过渡阶段 期间实际Φm,Tem下降或波动,使动态性能降低. (2) 恒磁模型有实际参数偏差,影响恒磁效果. 注:暂态过渡与参数偏差—可等效为环内扰动 不影响静态性能,但影响动态性能 提高动态性能必须以直流调速系统为师 在动态过程控制好转矩的二要素: 1 磁场; 2 电流的转矩分量 * * 第 5.3 章 异步机的定子变压变频调速,简称变频调速 —VVVF 调速范围宽, 转差功率小,效率高 能实现高动态性能--与直流调速比美 现在应用面很广 E=4.44f1N1Kw ?m 基频fN以下恒磁Φm调压 U≈E∝f1 --电势频率协调控制 Tem=Cm?mI2’cosφ2---基本恒转矩特性 基频以上恒压减磁 P1=1.732U1I1cosφ1---基本恒功率特性 --同直流机 特点:恒磁时 ΔnΔnm 时Tem正变于Δn --常用的转矩调节方式 定子Φs=Es/(4.44f1N1Kw)恒磁时 代换Lr’?Lk=Lr’+Ls 机械特性公式不变,但Δnm与Tm↓转子Φr=Er/(4.44f1N1Kw)恒磁时 代换Lr’?0 Tem=CΦr2Δn—同直流机 C=1.5np2N12/(9.55Rr’)电机常数 恒磁Tem只与Δω(Δn)有关调速过程 Ps=sPem=s(n1/9.55)Tem=TemΔn/9.55 即Tem不变则转差功率Ps不变,与n无关. --转差功率不变型调速 t f f * u f u 斜坡函数 U / f 曲线 脉冲发生器 驱动 电路 工作频 率给定 给定积分设定 压频协调控制 基频以下 加恒磁补偿基频以上恒压 PWM产生 图5-40 PWM变压变频器的基本控制作用 转速闭环静特性较理想；为提高系统的动态性能 系统结构仿直流调速 : ASR通过转矩控制来调速 1 转矩控制：由稳态机械特性： 如果Φm恒定 且ΔωΔωm 则 Tem“∝“Δω --通过转差(频率)来控制转矩 即电流—频差协调控制也可恒磁 注:恒磁则调频过程仍有压频协调变化: U≈E=4.44f1N1Kw Φm∝f 1 转差给定 --等效转矩给定 电流-转差协调控制 --实现恒磁 电流(幅值）闭环 系统结构类似直流N-I双闭环 --控制了稳态转矩，动态性能提高。 电流环不仅可恒磁，还可限流。 ----早期交流调速系统常用 转速环 由压频给定产生电压PW