电力拖动自动控制系统—运动控制系统(阮毅)5基于稳态模型的异步电动机调速系统.ppt

PWM 逆 变 器 速度 调节器 P I 转差频率 限幅器 ＋ ＋ 电压模式 偏置给定 IM PG ＋ － 5.6 转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统 5.1 异步电动机稳态数学模型和调速方法 5.2 异步电动机调压调速 5.3 异步电动机变压变频调速 5.4 电力电子变压变频器 5.5 转速开环变压变频调速系统 系统结构 两个转速反馈: 转速外环为负反馈，ASR为转速调节器，一般选用PI调节器，转速调节器ASR的输出转差频率给定相当于电磁转矩给定。 转速内环为正反馈，将转速调节器ASR的输出信号转差频率给定与实际转速相加，得到定子频率给定信号 5.6 转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统 5.1 异步电动机稳态数学模型和调速方法 5.2 异步电动机调压调速 5.3 异步电动机变压变频调速 5.4 电力电子变压变频器 5.5 转速开环变压变频调速系统 由给定频率和定子电流求得定子电压给定 由于正反馈是不稳定结构，必需设置转速负反馈外环，才能使系统稳定运行。 控制PWM变频器。 起动过程 在t=0时，突加给定，转速调节器ASR很快进入饱和，输出为限幅值，转速和电流尚未建立，给定定子频率 定子电压 5.6 转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统 5.1 异步电动机稳态数学模型和调速方法 5.2 异步电动机调压调速 5.3 异步电动机变压变频调速 5.4 电力电子变压变频器 5.5 转速开环变压变频调速系统 当t=t1时，电流达到最大值，起动电流等于最大的允许电流 起动转矩等于系统最大的允许输出转矩 起动过程 随着电流的建立和转速的上升，定子电压和频率上升，转差频率不变起动电流和起动转矩也不变，电动机在允许的最大输出转矩下加速运行。 转差频率控制变压变频调速系统通过最大转差频率间接限制了最大的允许电流。 5.6 转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统 5.1 异步电动机稳态数学模型和调速方法 5.2 异步电动机调压调速 5.3 异步电动机变压变频调速 5.4 电力电子变压变频器 5.5 转速开环变压变频调速系统 当t=t2时，转速达到给定值，ASR开始退饱和，转速略有超调后，到达稳态 转差频率与负载有关 定子电压频率 与直流调速系统相似，起动过程可分为转矩上升、恒转矩升速与转速调节三个阶段。 在恒转矩升速阶段内，转速调节器ASR不参与调节，相当于转速开环，在正反馈内环的作用下，保持加速度恒定。 转速超调后，ASR退出饱和，进入转速调节阶段，最后达到稳态。 起动过程 图5-45 转差频率控制的转速闭环变压变频调速系统静态特性 5.6 转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统 5.1 异步电动机稳态数学模型和调速方法 5.2 异步电动机调压调速 5.3 异步电动机变压变频调速 5.4 电力电子变压变频器 5.5 转速开环变压变频调速系统 与直流调速系统相似，起动过程可分为转矩上升、恒转矩升速与转速调节三个阶段。 加载过程 系统已进入稳定运行，转速等于给定值，电磁转矩等于负载转矩 负载转矩增大为 定子电压频率 5.6 转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统 5.1 异步电动机稳态数学模型和调速方法 5.2 异步电动机调压调速 5.3 异步电动机变压变频调速 5.4 电力电子变压变频器 5.5 转速开环变压变频调速系统 在负载转矩的作用下转速下降，正反馈内环的作用使定子电压频率下降，但在外环的作用下，给定转差频率上升，定子电压频率上升，电磁转矩增大，转速回升，到达新的稳态。 5.6.3* 最大转差频率的计算 从理论上说，只要使系统最大的允许转差频率小于临界转差频率，就可使系统稳定运行，并通过转差频率来控制电磁转矩。 5.6 转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统 5.1 异步电动机稳态数学模型和调速方法 5.2 异步电动机调压调速 5.3 异步电动机变压变频调速 5.4 电力电子变压变频器 5.5 转速开环变压变频调速系统 最大转差频率与起动电流和起动转矩有关。 要求的起动转矩倍数 允许的过流倍数 使系统具有一定的重载起动和过载能力，且起动电流小于允许电流，则最大转差频率 根据起动转矩倍数确定最大转差频率，然后，由最大转差频率求得过流倍数，并由此确定变频器主回路的容量。 5.6.4 转差频率控制系统的特点 转差频率控制系统突出的特点或优点 转差角频率与实测转速相加后得到定子频率。在调速过程中，实际频率随着实际转速同步地上升或下降，加、减速平滑。 在动态过程中转速调节器ASR饱和，系统以对应于最大转差频率的最大转矩起、制动，并限制了最大电流，保证了在允许条件下的快速性。 5.6 转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统 5.1 异步电动机稳态数学模型和调速方法 5.2 异步电动机调压调速 5.3 异步电动机