04-03 交流电机调速控制.ppt

图4-46为一工件加工例子。工件既有台阶又有锥度，要求工件在整个加工过程中保持恒线速切削，以保证加工表面粗糙度的一致性和实现高效率、高精度切削。 图4-46的下方即为变频器调速过程。 图4-46 工件形状例与运行模式 式中：Xe为额定频率f1e时的定、转子总漏感抗。 可以看出:在一定负载转矩下，改变定子供电频率f1，同时按式4-20改变定子端电压，αFS不变，转速将Δn亦不变，此时不同αF时的电机机械特性为一簇平行曲线，如图4-33中虚线所示。 1、恒转矩调速 转子电阻折算值 极对数 图4-33 U1/f1=常数时变频调速的机械特性 变频调速时的最大转矩： 当r1忽略不计时Tm也和αF无关。但实际上在低频运行时r1比之αFXe已不可忽略，Tm将随f1而减小，如图4-33实线示。 在低频时，起动转矩也将减小，甚至不能带动负载！ 对于任意频率f1则有： 2、恒磁通调速 恒转矩调速在低频时由于r1上压降所占的比重增加，最大转矩减小，起动转矩亦减小。为能在低速时输出最大转矩，应当采用：E1/f1=const 的协调控制。 在额定频率(αF =1)时最大转矩为： 如令Tme=Tm可得出： 图4-34 恒Tm调速时U1与f1的关系 上式即为维持Tm=常数时，U1应随频率f1(αF)变化的表达式。如图所示。 按Tm=常数控制方式的电机特性如图4-33中虚线所示。 图4-33 U1/f1=常数时变频调速的机械特性 异步电动机的电磁功率 若U1按 规律控制，则有： 转矩： 3、恒功率调速 可见：当一定时对于任意频率f1下的电动机功率都等于电动机的额定功率，而转矩或频率f1的增加而减小，且可从上式可得到： 因此，在改变定子供电频率的同时，按关系式调整定子电压，即可获得恒功率调速。 3、恒功率调速 式中： Te为额定功率时的转矩。 图4-35 恒转矩和恒功率调速时的机械特性 在电机低于额定转速时，采用恒转矩变频调速，高于额定转速时，采用恒功率调速。 图示为某台电动机整个调速范围的一簇机械特性曲线。 在变频调速时，若保持异步电动机定子电流为一恒值，这种变频调速的控制方式称为恒流变频调速控制方式。 要求变频电源为恒流源，可通过带PI调节器的电流闭环调节实现，使电机在变频调速过程中始终保持定子电流为给定值。 4、恒电流调速 图4-36 异步电动 机电流矢量图 图4-36给出了异步电动机的电流矢量图，定子电流I1、转子电流I2 ′ 和励磁电流Im之间有如下关系： 又因： 恒电流调速电机转矩及最大转矩 所以： 图4-36给出了异步电动机的电流矢量图，定子电流I1、转子电流I2 ′ 和励磁电流Im之间有如下关系： 电机转矩： 恒电流调速电机转矩及最大转矩 最大转矩： 将式(4-32)和(4-34)代入式(4-31)中得： 恒流调频调速与恒磁通调频调速 图4-37 恒流控制调速时的机械特性 变频器是为异步电动机提供频率及电压可变的电源装置，可以对电机实现恒转矩或恒功率调速控制。 特指：由晶闸管和大功率晶体管等半导体电力器件构成的静止变频器，这类变频器具有重量轻、体积小、维护方便、惯性小和效率高等优点。 变频器按装置的形式可分为两类： 第一类是把固定频率、固定电压的交流电源变换成为电压和频率都可调的交流电源，称为交-交变频器或直接变频器； 第二类是把固定电压和固定频率的交流电源先整流成幅值可变的直流电源，然后再将此直流电源变换成频率可调的交流电源，称为交-直-变频器或间接变频器。 五、变频器的分类及特点 两种变频器特点 这种变频器的特点是在直流侧并联了一个滤波电容，用来贮存能量以缓冲直流回路与电机之间的无功功率传输。 1、电压型变频器 图4-38 电压型变频器基本结构 图4-38是电压型变频器动力电路的基本结构框图，它由可控整流器滤波器逆变器三部分组成。 三相桥式逆变电器 图4-39 三相桥式逆变电器 图4-40 三相逆变器输出波形 逆变器把直流变成三相交流输出，控制逆变器换流触发脉冲的相位，从而改变交流电的频率。简单的三相电压型逆变器动力电路(不包括换流部分)结构如图4-39所示。 图4-41为一种电压闭环、频率开环的电压型变频系统的方框图； 控制系统的调压部分由电压调节器和控制角调整器组成，调频部分由U/F变换器和脉冲分配器组成。 该系统能带动多台电机运转，电机的转速精度仅取决于变换器的精度及电机本身的转差率，可采用开环控制。 图4-41 电压型变频系统方框图 电流型变频器与电压型变频器在结构上主要有两点不同： 一是在中间直流滤波电路上没有大电容，而是在直流回路中串入了大电感 利用大电感来限制电流的变化，用以吸收无功功率，因串入了大电感，故电源的内阻很