电力拖动自动控制系统第8-9课.ppt

转差频率控制系统结构及性能分析 系统结构 控制 PWM 变频器。 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。 由给定频率和定子电流求得定子电压给定 转差频率控制系统结构及性能分析 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 转差频率控制系统结构及性能分析 在 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 转差频率控制系统结构及性能分析 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。 转差频率控制系统结构及性能分析 起动过程 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 定子电压频率 转差频率与负载有关 转差频率控制系统结构及性能分析 起动过程 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。 转差频率控制系统结构及性能分析 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 定子电压频率 负载转矩增大为 转差频率控制系统结构及性能分析 加载过程 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。 转差频率控制系统结构及性能分析 起动及加载过程 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 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。 最大转差频率的计算 最大转差频率与起动电流和起动转矩有关。 允许的过流倍数 要求的起动转矩倍数 最大转差频率的计算 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。 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。 转差频率控制系统的特点 转速闭环转差频率控制的交流变压变频调速系统的性能还不能完全达到直流双闭环系统的水平，其原因如下： （1）转差频率控制系统是基于异步电动机稳态模型的，所谓的“保持磁通恒定”的结论也只在稳态情况下才能成立。在动态中难以保持磁通恒定，这将影响到系统的动态性能。 （2）压频函数中只抓住了定子电流的幅值，没有控制到电流的相位，而在动态中电流的相位也是影响转矩变化的因素。 （3）频率与转速同步升降，这本是转差频率控制的优点。然而，如果转速检测信号不准确或存在干扰，也就会直接给频率造成误差，因为所有这些偏差和干扰都以正反馈的形式毫无衰减地传递到频率控制信号上来了。 要进一步提高异步电动机调速性能，必须从异步电动机动态模型出发，研究其控制规律。 高动态性能的异步电动机调速系统将在今后的学业中再作详细的讨论。 * 转差频率控制系统的不足之处（1） 转差频率控制规律是从稳态等效电路和稳态转矩公式出发的，所谓的“保持磁通 ?m恒定”的结论也只在稳态情况下才能成立，这不得不影响系统的实际动态性能。 * 函数关系只抓住了定子电流的幅值，没有控制到电流的相位，而在动态中电流的相位也是影响转矩变化的因素。 转差频率控制系统的不足之处（2） * 在频率控制环节中，取 ，使频率与转速同步升降，这本是转差频率控制的优点。如果转速检测信号不准确或存在干扰，会直接给频率造成误差，因为所有这些偏差和干扰都以正反馈的形式毫无衰减地传递到频率控制信号上来了。 转差频率控制系统的不足之处（3） 本 章 小 结 本章介绍了交流电动机，主要是异步电动机的调速方法。从异步电动机的稳态模型及其机械特性出发，介绍了异步电机的软启动、VVVF 的基本原理，并讨论了电压补偿方法。 本章介绍了当前常用的异步电动机的几种控制方法，以及PWM变频器在异步电动机调速系统中