变频调速技术及应用（第3版）.pptVIP

第1章概述

第1章概述

内容提要与学习要求

了解异步电动机调速概况；

了解变频调速技术的发展过程；

了解我国变频调速技术的发展状态。

第1章概述

1.1调速传动概况

1.调速传动的意义

首先，机械在起动时，根据不同的要求需要不同的起动时

间，这样就要求有不同的起动速度相配合；

其次，机械在停止时，由于转动惯量的不等，所以自由停车

时间也各不相同，为了达到人们所需求的停车时间，就必须

在停车时采取一些调速措施，以满足对停车时间的要求；

第三，机械在运行当中，根据不同的情况也要求进行调速

总之，所有机械传动都需要进行调速。

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2调速传动的发展

从电出现以后，因其输送容易、使用方便、维修简单、效率

高，所以电动调速传动得到迅速发展。一开始采用的是直流

电动机调速传动，但由于直流电动机维修较难，且容量受

限，所以交流电动机调速传动又得到了飞速的发展。然而在

很长一段时间内交流电动机调速性能远不如直流电动机调速

性能好，故直流电动机调速传动在调速性能要求很高的地方

仍被采用。

最近十多年来，由于电力电子器件与微电子、单片机及PWM

控制技术的迅猛发展，出现了交流电动机变频调速传动，其

效率较高、操作方便，而且调速性能可以与直流电动机调速

传动相媲美，所以交流变频调速传动是目前最好的调速传动

方式。

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3.异步电动机调速概况

（1）继电器开环控制阶段。

（2）SCR闭环控制阶段。

（3）变频器控制的发展过程。

交-交变频

交-直-交变频

逆变器的功率元件采用BJT

逆变器的功率元件采用IGBT，控制技术发展为32位多微

机矢量控制——真正的运动控制阶段

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4调速传动的主要指标

1）调速范围：最高转速与最低转速之比；

2）调速的平滑性：在调速范围内，以相邻两挡转速的差值

为标志，差值越小越平滑；

3）调速的工作特性：静态特性和动态特性。

4）调速的经济性：主要从设备投资、调速后的运行效率和

调速系统的故障率3个方面进行考虑。

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1.2变频调速技术的发展过程

20世纪70年代，脉宽调制变压变频（PWM-VVVF）调速研究引

起了人们的高度重视。20世纪80年代，作为变频技术核心的

PWM模式优化问题吸引着人们的浓厚兴趣，并得出诸多优化模

式。20世纪80年代后半期，许多发达国家的VVVF变频器已投入

市场并广泛应用。VVVF变频器的控制在低频时受定子电阻压降

的影响比较显著，因此人们又研究出矢量控制变频调速技术。

该方法的提出具有划时代的意义。然而由于实际的控制效果难

以达到理想分析的结果。1985年首次提出了直接转矩控制变频

技术。目前，该技术已成功地应用在电力机车牵引的大功率交

流传动上。

上述变频技术都是交-直-交变频。其共同缺点是输入功率因

数低，谐波电流大，直流回路需要大的储能电容器，再生能量

又不能反馈回电网，为此，矩阵式交-交变频应运而生。该技

术目前虽尚未成熟，但仍吸引着众多的学者深入研究。

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1.3.1我国变频调速技术的发展概况

电气传动控制系统通常由电动机、控制装置和信息装置3

部分组成。电气传动分成不调速和调速两大类，调速又分交

流调速和直流调速两种方式。不调速电动机直接由电网供

电，但这类原本不调速的机械越来越多地改用调速传动以节

约电能、改善产品质量、提高产量。

交流调速中最活跃、发展最快的就是变频调速技术。变频

调速是交流调速的基础和主干内容。变压器的出现使改变电

压变得很容易，从而造就了一个庞大的电力行业。长期以

来，交流电的频率一直是固定的，变频调速技术的出现使频

率变为可以充分利用的资源。

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1.3.2目前国内主要的产品状况

1．晶闸管交流器件和开关器件（DJT、IGBT、VDMOS）斩波

器供电的直流调速设备

2．IGBT或BJTPWM逆变器供电的交流变频调速设备

3．负载换流式电流型晶闸管逆变器供电的交流变频调速设

备

4．交-交变频器供电的交流变频调速设备

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1.4变频技术的发展方向

1．主电路逐步向集成化、高频化和高效率发展

2．控制量由模拟量向数字量发展

3．向多功能化和高性能化发展

4．向大容量化和高压化发展

5．向小型化发展

6．向系统化发展

第2章常用电力电子器件介绍及选择

第2章常用电力电子器件介绍及选择

内容提要与学习要求

掌握晶闸管的结构、工作原理及测试方法；

了解各种常用电力电子器件的原理及应用特点；

了解智能