现代交流调速电子教案-第三章 交压变频调速系统.ppt

性能比较 （1）无功能量的缓冲 在调速系统中，逆变器的负载是异步电机，属感性负载。在中间直流环节与负载电机之间，除了有功功率的传送外，还存在无功功率的交换。滤波器除滤波外还起着对无功功率的缓冲作用，使它不致影响到交流电网。 （4）输出波形 电压源型逆变器输出的电压波形为方波，电流源型逆变器输出的电流波形为方波. （5）应用场合 电压源型逆变器属恒压源，电压控制响应慢，不易波动，所以适于做多台电机同步运行时的供电电源，或单台电机调速但不要求快速起制动和快速减速的场合。采用电流源型逆变器的系统则相反，不适用于多电机传动，但可以满足快速起制动和可逆运行的要求。 磁场轨迹与电压空间矢量运动轨迹的关系 如图所示，当磁链矢量在空间旋转一周时，电压矢量也连续地按磁链圆的切线方向运动2?弧度，其轨迹与磁链圆重合。 这样，电动机旋转磁场的轨迹问题就可转化为电压空间矢量的运动轨迹问题。 六拍阶梯波逆变器与正六边形空间旋转磁场 开关工作状态 如果，图中的逆变器采用180°导通型，功率开关器件共有8种工作状态，其中 6 种有效开关状态； 开关状态表 开关控制模式 对于六拍阶梯波的逆变器，在其输出的每个周期中6 种有效的工作状态各出现一次。逆变器每隔 ?/3 时刻就切换一次工作状态（即换相），而在这 ?/3 时刻内则保持不变。 电压空间矢量的6个扇区 开关状态顺序原则 三相SPWM波形是由U、V、W三个单相SPWM波形 发生器生成。 限流电阻R0 二极管整流器虽然是全波整流装置，但由于其输 出端有滤波电容存在，因此输入电流呈脉冲波形。 这样的电流波形具有较大的谐波分量，使电源受到污染。 为了抑制谐波电流，对于容量较大的PWM变频器，都应在输入端设有进线电抗器，有时也可以在整流器和电容器之间串接直流电抗器。还可用来抑制电源电压不平衡对变频器的影响。 控制系统构成 PWM信号产生——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。 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，在通用产品中称作“电压补偿”或“转矩补偿”。 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。 综上所述，PWM变压变频器的基本控制作用如图所示。近年来，许多企业不断推出具有更多自动控制功能的变频器，使产品性能更加完善，质量不断提高。 采用滞环比较方式的电流跟踪型PWM变流电路有如下特点： （1）硬件电路简单，工作可靠。 （2）实时控制，电流响应快，谐波小。 （3）不用载波，输出电压波形中不含特定频率的谐波。 （4）和计算法及调制法相比，相同开关频率时输出 电流中高次谐波含量多。 （6）闭环控制，是各种跟踪型PWM变流电路的共同特点 （5）系统运行不受负载参数的影响，实现方便。 把逆变器和交流电动机视为一体，按照跟踪圆形旋转磁场来控制逆变器的工作，这种控制方法称作“磁链跟踪控制”，磁链的轨迹是交替使用不同的电压空间矢量得到的，所以又称“电压空间矢量PWM（SVPWM，Space Vector PWM）控制”。 二、磁链跟踪型PWM变频 保持定子磁链不变化，即实现定子磁链对给定值的动态跟踪。 保持磁通不变则可通过调节定子电流来改变电磁转矩从而控制电机的转速。 定子电流的调节又可以通过改变定子绕组端电压来实现 ψs﹡ × × 开关模式选择 PWM逆变器 M 计算器（比较器） Is Us ψs T﹡ T 控制系统的原理框图为： 在常规的 PWM 变压变频调速系统中，异步电动机由六拍阶梯波逆变器供电，这时的电压空间矢量运动轨迹是怎样的呢？ 2 种无效状态（因为逆变器没有输出电压）： 上桥臂开关 VT1、VT3、VT5 全部导通 下桥臂开关 VT2、VT4、VT6 全部导通 u1 u2 u3 u4 u5 u6 u7 u8 这样，在一个周期