自动控制系统4.ppt

笼型异步电机变压变频调速系统（VVVF系统） 电力拖动自动控制系统 学习内容 变压变频调速的基本控制方式 异步电动机电压－频率协调控制时的机械特性 电力电子变压变频器的主要类型 变压变频调速系统中的脉宽调制（PWM）技术 基于异步电动机稳态模型的变压变频调速 异步电动机的动态数学模型和坐标变换 基于动态模型按转子磁链定向的矢量控制系统 6.1 变压变频调速的基本控制方式 变压变频控制特性 6.2 异步电动机电压－频率协调控制时 的机械特性 恒压恒频正弦波供电时异步电动机的机械特性 基频以下电压-频率协调控制时的机械特性 基频以上恒压变频时的机械特性 6.2.1 恒压恒频正弦波供电时异步电动机的机械特性 恒压恒频机械特性 6.2.2 基频以下电压-频率协调控制时的 机械特性 1. 恒压频比控制（ Us /?1 ） ★其机械特性形状和恒压恒频机械特性形状一样. ★当变频时,其同步转速为n0=60ω1/2πnp,它随频率的变化而变化. ★△n=Sn0=60sω1/2np,sω1≈R2′Te/[3nP(Us/ω1)2],则,当Us/ω1恒定时△n就恒定. ★Temax=[1.5nP(U1/ω1)2]/{(Rs/ω1)+[(Rs/ω1)2+ (Ll1+Ll2′)2]1/2},因此当Us/ω1恒定时,随着ω的减小, Temax会减小. 机械特性曲线 2. 恒 Eg /?1 控制 机械特性曲线 3. 恒 Er /?1 控制 几种电压－频率协调控制方式的特性比较 （3）恒 Er /?1 控制可以得到和直流他励电机一样的线性机械特性，是交流调速最理想但最复杂的控制方式。 6.2.3 基频以上恒压变频时的机械特性 ★ n0随着ω的升高而升高. Temax随着ω的升高而减小. 机械特性曲线 重点总结： 电压Us与频率?1是变频器—异步电动机调速系统的两个独立的控制变量，在变频调速时需要对这两个控制变量进行协调控制。 在基频以下，有三种协调控制方式。采用不同的协调控制方式，得到的系统稳态性能不同，其中恒Er /?1控制的性能最好。 在基频以上，采用保持电压不变的恒功率弱磁调速方法。 6.3 电力电子变压变频器VVVF （Variable Voltage Variable Frequency） 交-直-交和交-交变压变频器 电压源型和电流源型逆变器 180o导通型和120o导通型逆变器 6.3.1 交-直-交和交-交变压变频器 1.交-直-交变压变频器 交-直-交变压变频器先将工频交流电源通过整流器变换成直流，再通过逆变器变换成可控频率和电压的交流，也称为间接式变频器，如下图所示。 交-直-交变压变频器基本结构 ★目前应用最广的是由二极管组成不控整流器和由功率开关器件（P-MOSFET，IGBT等）组成的脉宽调制（PWM）逆变器，简称PWM变压变频器，如下图所示。 交-直-交PWM变压变频器基本结构 PWM变压变频器的优点： （2）输出电压波形虽是一系列的PWM波，但由于采用了恰当的PWM控制技术，正弦基波的比重较大，影响电机运行的低次谐波受到很大的抑制，因而转矩脉动小，提高了系统的调速范围和稳态性能。 （3）逆变器同时实现调压和调频，动态响应不受中间直流环节滤波器参数的影响，系统的动态性能也得以提高。 （4）采用不可控的二极管整流器，电源侧功率因素高，且不受逆变输出电压大小的影响。 受到开关器件额定电压和电流的限制，对于特大容量电机的变压变频调速仍只好采用半控型的晶闸管（SCR），并用可控整流器调压和六拍逆变器调频的交-直-交变压变频器。 2. 交-交变压变频器 交-交变压变频器只有一个变换环节，把恒压恒频（CVCF）的交流电源直接变换成VVVF输出，因此又称直接式变压变频器。 交-交变压变频器的控制方式 （1）整半周控制方式 正、反两组按一定周期相互切换，在负载上就获得交变的输出电压 u0。 例如：在正向组导通的半个周期中，使控制角 ? 由?/2（对应于平均电压 u0 = 0）逐渐减小到 0（对应于 u0 最大），然后再逐渐增加到 ?/2（ u0 再变为0），如下图所示。 单相交交变频电路输出电压和电流波形 三相交交变频电路 三相交交变频电路可以由3个单相交交变频电路组成。 如果每组可控整流装置都用桥式电路，含6个晶闸管（当每一桥臂都是单管时），则三相可逆线路共需36个晶闸管，即使采用零式电路也须18个晶闸管。 三相交交变频器的基本结构（△接法） 输出星形联结方式三相交交变频电路 交-交变压变频器虽然在结构上只有一个变