第5章基于稳态模型的异步电动机调速系统-13电二分解.ppt

转差频率控制的基本思想 高频时，近似呈线性； 低频时，呈非线性。 图5-43 定子电压补偿控制的电压–频率特性 转差频率控制的规律 转矩基本上与转差频率成正比，条件是气隙磁通不变，且 在不同的定子电流值时，按定子电压补偿控制的电压–频率特性关系控制定子电压和频率，就能保持气隙磁通恒定。 泵升电压的限制 图5-36 带制动电阻的交-直-交变频器主回路 泵升电压的限制 图5-37 直流侧并晶闸管有源逆变器的交-直-交变频器主回路 泵升电压的限制 图5-38 PWM可控整流的交-直-交变频器主回路 对电网的污染 由于直流侧存在较大的滤波电容，只有当输入交流线电压幅值大于电容电压时，才有充电电流流通，交流电压低于电容电压时，电流便终止。 电流波形具有较大的谐波分量，使电源受到污染。 对电网的污染 图5-39 电网侧输入电流波形 不少机械负载，例如风机和水泵，并不需要很高的动态性能，只要在一定范围内能实现高效率的调速就行，因此可以根据电机的稳态模型采用电压-频率协调控制的方案，这就是常用的通用变频器控制系统。 5.5 转速开环变压变频调速系统 概述 现代通用变频器大都是采用二极管整流和由快速全控开关器件 IGBT 或功率模块IPM 组成的PWM逆变器，构成交-直-交电压源型变压变频器，已经占领了全世界0.5~500KVA 中、小容量变频调速装置的绝大部分市场。 所谓“通用”，包含着两方面的含义： （1）可以和通用的笼型异步电机配套使用； （2）具有多种可供选择的功能，适用于各种不同性质的负载。 系统介绍 图5-41绘出了一种典型的数字控制通用变频器-异步电动机调速系统原理图。 1. 系统组成 M 3~ 电压 检测 泵升 限制 电流 检测 温度 检测 电流 检测 单 片 机 显示 设定 接口 PWM 发生器 驱动 电路 ~ UR UI R0 R1 R2 Rb VTb K R0 R1 Rb R2 2. 电路分析 主电路——由二极管整流器UR、PWM逆变器UI和中间直流电路三部分组成，一般都是电压源型的，采用大电容C滤波，同时兼有无功功率交换的作用。 主电路（续） 限流电阻：为了避免大电容C在通电瞬间产生过大的充电电流，在整流器和滤波电容间的直流回路上串入限流电阻（或电抗），通上电源时，先限制充电电流，再延时用开关K将短路，以免长期接入时影响变频器的正常工作，并产生附加损耗。 主电路（续） 泵升限制电路——由于二极管整流器不能为异步电机的再生制动提供反向电流的通路，所以除特殊情况外，通用变频器一般都用电阻吸收制动能量。减速制动时，异步电机进入发电状态，首先通过逆变器的续流二极管向电容C充电，当中间直流回路的电压（通称泵升电压）升高到一定的限制值时，通过泵升限制电路使开关器件导通，将电机释放的动能消耗在制动电阻上。为了便于散热，制动电阻器常作为附件单独装在变频器机箱外边。 电路分析（续） 控制电路——现代PWM变频器的控制电路大都是以微处理器为核心的数字电路，其功能主要是接受各种设定信息和指令，再根据它们的要求形成驱动逆变器工作的PWM信号。 控制电路（续） PWM信号产生——可以由微机本身的软件产生，由PWM端口输出，也可采用专用的PWM生成电路芯片。 检测与保护电路——各种故障的保护由电压、电流、温度等检测信号经信号处理电路进行分压、光电隔离、滤波、放大等综合处理，再进入A/D转换器，输入给CPU作为控制算法的依据，或者作为开关电平产生保护信号和显示信号。 控制电路（续） 信号设定——需要设定的控制信息主要有：U/f 特性、工作频率、频率升高时间、频率下降时间等，还可以有一系列特殊功能的设定。由于通用变频器-异步电动机系统是转速或频率开环、恒压频比控制系统，低频时，或负载的性质和大小不同时，都得靠改变 U / f 函数发生器的特性来补偿，使系统达到恒定，甚至恒定的功能在通用产品中称作“电压补偿”或“转矩补偿”。 补偿方法 实现补偿的方法有两种： 一种是在微机中存储多条不同斜率和折线段的U / f 函数，由用户根据需要选择最佳特性； 另一种办法是采用霍耳电流传感器检测定子电流或直流回路电流，按电流大小自动补偿定子电压。但无论如何都存在过补偿或欠补偿的可能，这是开环控制系统的不足之处。 控制电路（续） 给定积分——由于系统本身没有自动限制起制动电流的作用，因此，频定设定信号必须通过给定积分算法产生平缓升速或降速信号，升速和降速的积分时间可以根据负载需要由操作人员分别选择。 控制电路（续） 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 率设定 升降速 时间设定 电压补偿设定 PWM产生 PWM变压变频