第8章(电力拖动控制系统)讲述.ppt

* 第8章 异步电动机他控式变频调速系统 变频调速系统按频率改变的原因分类： 2．自控式变频 3．矢量控制式变频 “跳过”频率，直接控制转矩（或产生转矩的电流）以达到调速目的, 控制系统控制的对象并没有刻意追求“变频” 调速。 1． 他控式变频 主要特征是：控制系统把变频器的输出频率f1作为主控变量。 为主控变量，输出电压 是辅控变量， 变频的同时使电压配合变化 。 变频调速——改变输出频率f1。 但调速系统最终的控制目标是转速，在第1章中已经分析过，电动机速度控制的本质是对电动机转矩的控制 ，因此，可以“跳过”频率这一个变量而直接去对转矩（或产生转矩的电流）进行控制，同样能达到调速的目的。 异步电机速度公式 在这类控制方案中，调速系统输出电压（或电流）的频率并不是不变的，它们的频率同样也在改变，仍是变频调速。 8.1 转速开环的交-直-交电流源型变频调速系统 1．控制策略 采用“转速开环、恒压频比（或恒气隙磁通）控制”：给定转速等价于给定频率，稳态误差为速降，低转差率异步电动机的这个值一般不大，所以就能满足调速要求不高的场合。 应用场合: 低转差电机，调速要求不高的场合 。 8.1.1 调速系统的控制策略及系统原理图 恒压频比（或恒气隙磁通）控制时的控制特性、机械特性： 系统分5部分 （1）主电路部分 （2）电压控制部分：电压检测、AVR、电流检测、ACR、GT （3）频率控制部分：压频变换GVF、环形分配器DRC、脉冲放大AP （4）给定部分 2．系统原理图 （5）动态校正器GFC 以 的换流为例 ，等效电路为 1. 逆变器主电路 工作方式是6拍型，任何时刻上、下组中各有一个主开关元件导通 ，输出电流波形为120o方波交流电流 ： 改变每一拍的导通时间可改变逆变器的输出频率 3. 换流分析 （1）换流前正常运行阶段 （2）晶闸管换流与恒流充放电阶段 （3）二极管换流阶段 8.1.2 晶闸管电流源型逆变器工作原理 2. 工作原理 串联二极管式电流源型逆变器主电路 1．电压控制部分 采用电压、电流双闭环，电压外环，电流内环 ，两个调节器都采用了PI调节器。 2．频率控制部分 （2）环形分配器DRC：六分频器 （1）压频变换器GVF 8.1.3 控制系统工作原理 电压检测的位置直接取自电机的端电压。 电压指令 。 正转时，输出的顺序是1－2－3－4－5－6－1； 反转时，输出的顺序是1－6－5－4－3－2－1。 （3）脉冲放大器AP 依照转向给定信号产生6路 f1 脉冲。 产生频率为 f0＝6 f1 的脉冲列。 3．给定部分 由频率给定产生相应的定子电压给定 4、校正环节GFC 负载（电流）的扰动会引起端电压的波动。 校正环节去影响频率给定，使输出频率与电压能同步变化。 （1）给定积分器GI （2）极性鉴别器DPI （3）绝对值变换器GAB （4）函数发生器GF （0） 速度（频率）给定 捡出转向信号，电路原理见3.3 （含大小及转向） 是一个先积分后比例的积分比例环节 框内的曲线是它对输入信号的阶跃响应曲线 变阶跃（突变）为渐变 变频器上一般称之为“升速时间”、“减速时 间”的时间值就是它的积分时间 取其大小即绝对值输出 采用恒压频比加补偿的控制方式时，该曲线就是第7章图7-3的控制特性曲线 给定信号分解成电压给定、频率给定和转向给定三个给定输出，分别去控制变频器的…… 1．回馈制动 3．调速系统的优点： （1）容易实现回馈制动，可四象限运行 （2）对故障电流容易实现保护，可靠性高 （3）适用于制动和经常正反转的负载调速 （1）转速开环，系统的动静态性能不理想, 无法适应负载转矩变化时的性能要求 。 （2）逆变器的输出电流是方波， 谐波分量大，对电网造成电污染。 反转的实现：改变环形分配器的脉冲相序。 反转时同样有电动和回馈制动两种状态，这就实现了四象限运行。 8.1.4 回馈制动及系统优缺点 4．调速系统的缺点： 回馈制动的实现： 2．四象限运行 机械特性曲线： 为什么速度不闭环？？ 控制VI的频率，使ω1ω，即nn0 ， 电机M进入第Ⅱ象限发电运行， VI整流，Ui变负。 控制VR的控制角，使进入有源逆变， 系统就进入了Ⅱ象限回馈制动 控制系统要使转差频率不太大是很容易做到的。由 ，是异步电动机的同步转速与实际转速（反馈量、转速闭环）之差 8.2 转差频率控制的交-直-交电流源型变频调速系统 常规他控式变频调速系统不能转速闭环的原因？ 8.2.1