第二章 基于静态模型的异电动机变频调速系统第二章 基于静态模型的异步电动机变频调速系统第二章 基于静态模型的异步电动机变频调速系统第二章 基于静态模型的异步电动机变频调速系统.ppt

3.1变频器（变频调速装置） 现代交流调速系统由交流电动机、电力电子功率变换器件、控制器及电量检测器组成，称为变频器。如图 3.1变频器（变频调速装置） 交流电动机变压变频调速系统中所配备的静止式变压变频（VVVF)装置主要由主电路和控制回路两部分组成，其主电路的拓扑结构主要分为两种，一种是交-直-交。另一种是交-交。如图所示。 交－直－交变频器与交－交变频器的主要特点比较 3.1 变频器（变频调速装置） 1、电压型变频器 3.1 变频器（变频调速装置） 3.1 变频器（变频调速装置） 3.1 变频器（变频调速装置） 2、电流型变频器 3.1 变频器（变频调速装置） 3.1 变频器（变频调速装置） 从主电路上看，电压源型变频器和电流源变频器的区别 仅在中间直流环节滤波器的种类不同。可是这一区别却使 两类变频器在性质和功能上有相当大的差异，主要表现如 下： 3.1 变频器（变频调速装置） （2）回馈制动 采用电压源型变频器的调速系统要实现回馈制动和四 象限运行是比较困难的，因为其中间直流环节有大电容 钳制着电压，使之无法迅速反向，而电流也不能反向， 所以无法实现制动反馈。需要制动时，对于小容量的变 频器，采用在直流环节中并联电阻的能耗制动。对于 中、大容量的变频器，可在整流器的输出端反并联另一 组可控整流器，制动时使其工作在有源逆变状态，以通 过反向的制动电流，而维持电压极性不变，实现回馈制 动。 3.1 变频器（变频调速装置） 3.1 变频器（变频调速装置） 3.1 变频器（变频调速装置） 采用电流源型变频器给异步电动机供电的调速系统其显 著特点是容易实现回馈制动，从而便于四象限运行。适用于 需要制动和经常正、反转的机械。 3.1 变频器（变频调速装置） 3.1 变频器（变频调速装置） （3）调速时的动态响应 由于交-直-交电流源型变频器的直流电压可以迅速改 变，所以调速系统的动态响应比较快，而电压型相对较 慢。 3.1 变频器（变频调速装置） （4）适用范围 电压源型变频器属于恒压源，电压控制相应慢，所 以适合作为多台电机同步运行时的供电电源，而且不要 求快速加减速的场合。电流源型变频器属于恒流源，系 统对负载电流变化反应迟缓，因而使用于单台电机传 动，但可以满足快速起、制动和可逆运行的要求。 基于静态模型的异步电动机变频调速系统 国民经济各个部门，异步电动机台数占交流电动机的80%以上，因而异步电动机变频调速系统应用做多。目前实用的异步电动机变频调速系统，主要有四种类型，即 恒压频比控制的调速系统 转差频率控制的调速系统 矢量控制的调速系统 直接转矩控制的调速系统 基于静态模型的异步电动机变频调速系统 由电机学可知，异步电动机转速公式为： 3.2 恒压频比控制的调速系统控制原理 异步电机电机定子每相感应电动势的有效值为： 3.2 恒压频比控制的调速系统控制原理 在异步电机中，只要同时协调控制Es和fs，就可以达到控制磁通并使之 恒定的目的，存在以下两种调速情况 3.2恒压频比控制的调速系统控制原理 然而，绕组中的感应电动势是难以直接控制的， 当fs较高时，可以忽略定子阻抗压降，有 3.2 恒压频比控制的调速系统控制原理 在fs较低时，Us和Es都较小，定子电阻上产生的压降所占的 比重增大，此时电机端电压和电机的感应电动势近似相等的条件已经 不能够满足。 3.2 恒压频比控制的调速系统控制原理 恒压频比控制方式的机械特性 3.3 转差频率控制方式 转差频率控制是对恒压频比控制的一种改进，有助于改善异步电动机变频调速系统的静态和动态性能。 1、转差频率控制的基本思想 由电机学可知，异步电动机电磁转矩也可以写成 3.3 转差频率控制方式 由异步电动机的等值电路，可以求出异步电动机的转子电流： 3.3 转差频率控制方式 带入转矩公式有 3.3 转差频率控制方式 2、转差频率控制规律 上面粗略的分析了，在恒磁通条件下，转矩与转差近 似正比关系。那么，是否转差角频率越大，电磁转矩越大 呢？另外，如何维持磁通恒定呢？ 再利用等值电路，推得准确的函数关系，并进一步研 究转矩与转差角频率的关系。 由电机学可知，异步电动机的电磁功率及同步机械角 速度为： 3.3 电压源型频率开环的异步电动机变压变频调速系统 3.4 电压源型频率开环的异步电动机变压变频调速系统 系统的组成及各部分控制环节 系统主电路由两个功率变换环节构成，即整流桥和逆变桥。调压与调频控制通过逆变器来完