第七章 交-直-交变频调速系统.ppt

第七章 交-直-交变频调速系统 7.1.1 转差频率控制的基本思想 转差频率控制系统是一种模拟控制拖动转矩，近似保持控制过程中磁通恒定的转速闭环变频调速方案，理论上可以获得与直流电动机闭环调速系统相似的调速性能。 三相异步电动机的电磁转矩可以表示为 忽略铁损耗时．三相异步电动机的稳态等效电路见图7-1。 折算到定子侧的转子相电流 经整理，并且定义转差角频率ωs=sω1得 令dT/dωs=0，可求得对应于最大转矩Tm的转差角频率 相应的最大转距为 稳态运行时，s很小，ωs也很小， 这是一条过原点的直线 。 由此可见，当s很小时，如能保持气隙磁通Φm不变，电磁转矩T基本上与转差角频率ωs成正比，如同他励直流电动机的电磁转矩与电枢电流成正比一样。因此，可以通过控制转差角频率从来控制异步电动机的电磁转矩。 7.1.2 Φm恒定对定子电流的控制要求 可以通过控制定子电流I1，来保持I0 (即Φm)恒定。 7.1.3 转差频率控制的转速闭环变频调速系统 7.2 谐振型交-直-交变频调速系统 1．谐振直流环节变频器供电的异步电动机磁场定向控制系统 2．谐振直流环节变频器供电的无换向器异步电动机调速系统 7.3 PWM控制的交-直-交变频调速系统 7.4 异步电动机矢量控制的交-直-交变频调速系统 1．电流型逆变器利用电流模型法的矢量控制系统 2．电流型逆变器利用电压模型法的矢量控制系统 3．电压型逆变器转矢量控制系统 7.5 永磁同步电动机矢量控制的交-直-交变频调速系统 7.5.1 概述 在分析永磁同步电动机矢量控制时，假设不考虑磁路饱和效应，将永久磁铁等效为一个恒流源励磁，采用固定转子d、q坐标系统，设转子电流空间矢量 ir=Irf=常数 转子上没有阻尼绕组，在使用表面磁铁型永磁同步电动机时，电机气隙较大，磁极的凸极效应可以忽略不计，因此直轴励磁电感等于交轴励磁电感Lmd=Lmq=Lm。因为气隙较大，同步电感Ls=Lsσ+Lm也较小，电枢反应也可以忽略不计，由磁铁产生磁通与定子绕组相交链的磁链，就等于励磁磁链空间矢量。? 7.5.2 永磁同步电动机的电磁转矩 7.5.3 永磁同步电动机转子磁链定向矢量控制 7.5.4 永磁同步电动机转子磁链定向矢量控制系统 （2）时间滞后补偿环节 时间滞后效应如图7-21所示，本来在d、q坐标系统是按电流矢量幅值为∣is∣，角度为αs作为电流矢量给定值加以控制，但是由于控制回路动作总是需要时间的，当信号起作用时，电流矢量又向前旋转了γ角，所以 电流矢量给定值要加以时间滞后补偿。 7.6 直接转矩控制的交-直-交变频调速系统 7.6.1异步电动机直接转矩控制（DSC）系统的基本组成 ①磁链自控制——磁链自控制的任务是选择正确的区段，以形成六边形磁链。 ②转矩调节——转矩调节环实现转矩直接自控制。 ③磁链调节——磁链调节环实现对磁链幅值的直接自控制。 ④开关信号选择——开关信号选择单元综合来自磁链控制环节、转矩调节环和磁链调节环的三种开关控制信号，形成正确的电压开关信号，以实现对电压空间矢量的正确选择。 ⑤开关频率调节——开关频率调节环控制逆变器的开关频率及转矩容差的大小。 ⑥异步电动机的数学模型——异步电动机的数学模型包括磁链模型和转矩模型。它可以由不同的方案来实现，对输入量也可以有不同的处理和要求。 ⑦转速调节——转速调节环实现对转速的调节。转矩给定值可由转速调节器的输出得到，也可由单独给定得到。 7.6.2 磁链自控制 磁链自控制的任务是识别磁链运动轨迹的区段，且给出正确的磁链开关信号，以产生相应的电压空间矢量，控制磁链按六边形运动轨迹正确地旋转。磁链自控制任务的执行单元以磁链自控制单元为主，配合坐标变换器和开关信号选择单元，共同完成此项任务。 1．定子磁链沿六边形轨迹正转和反转时各信号之间的关系 2．磁链开关信号正确选择的实现 7-26所示的坐标变换器中，所加入的正转、反转控制信号称之为P/N信号。P/N信号的意义如下： P/N＝1 时为正转，称为P运转（定子磁链空间矢量逆时针旋转）。 P/N＝0时为反转，称为N运转（定子磁链空间矢量顺时针旋转）。 P/N信号由P/N调节器提供。 3．低速时磁链的正反转 7.6.3 转矩调节 转矩调节的任务是实现对转矩的直接控制。直接转矩控制的名称即由此而来。本节对转矩调节作较全面的分析。为了控制转矩，转矩调节必须具备两个功能： （1）用转矩两点式调节器直接调节转矩。 （2）用P/N调节器，在调节转矩的同时，控制定子磁链的旋转方向。 1．转矩两点式调节器 （1）转矩两点式调节器调节过程 转矩调节器的结构与磁链自控制单元一样，也是采用施密特触发器，只是容差不同。转矩调节器的