异步电机的标量控制.ppt

第五讲异步电机标量控制异步电动机变频调速的控制方式（１）Ｖ/Ｆ控制（２）转差频率控制（３）矢量控制（磁场定向控制）（４）直接转矩控制属于标量控制属于矢量控制异步电动机的动态模型非常复杂，稳态模型相对简单本讲分别介绍两类基于电动机稳态模型的变压变频调速系统。带低频电压补偿的V/F控制：对于象风机、水泵这样的负载，并不需要很高的动态性能，只要在一定范围内能实现高效率的调速就行。转差频率控制：对调速范围和起制动性能要求高一些的，采用闭环控制。第五讲异步电机标量控制恒压频比（V/F）控制控制磁通恒定，实现转矩控制。当电机运行频率较高时，使定子电压与定子频率保持同比变化；当电机运行频率较低时，为了抵消定子绕组压降对电机转矩的影响，对定子电压进行适当补偿，从而保证近似恒磁通。ON0n定子压降补偿后的特性01n12w13w03n02n11wN1w131211N1wwwweT恒压频比（V/F）控制PWM电压型逆变器转速开环恒压频比控制系统二极管整流器PWM逆变器L+IMCGsU*s*U0UACfs*fs*通用变频器：主电路由二极管整流器、滤波电容和电压型逆变器组成。给定信号——电机定子频率fs*。0102过流、过压抑制为减小定子电阻压降对磁通的影响，函数G要考虑低频电压补偿U0；电压补偿U0太小会造成转矩不足，电压补偿U0太大会造成电流过大。为防止起动时因转差频率过大而引起过电流需要限制加速时间；为防止减速时因转差频率过大而引起过电流和过电压需要限制减速时间。为使电机磁通恒定，Us*=Gfs*恒压频比（V/F）控制转速闭环的恒压频比控制转速开环的变频调速系统可以满足平滑调速的要求静态性能：存在静差动态性能：动态响应慢ωe*G二极管整流器PWM逆变器IMG1U0sU*·ACG2速度调节器电流限制速度传感器·++_+_+fs*frfr*转速反馈闭环控制1给定信号：电机速度指令fr*；2速度调节器：速度指令fr*与实际速度fr相比较，速度误差经过速度调节器给出定子频率指令；3电流限制信号：电流超过限制值时通过限制定子频率来限制转差频率，防止电动机失速。转速闭环V/F比控制的原理转速闭环的恒压频比控制STEP4STEP3STEP2STEP1控制系统简单，容易实现；负载变化时稳速性能差，难以准确控制电机转速，可采用转速闭环改善。动态性能差，加、减速过快会造成电机失速（转差频率ωsl超过最大转矩所对应的转差频率ωslm）。对电压型逆变器来说，加速过快会引起输出过流，减速过快会引起输出过流和中间直流侧过压。恒压频比控制的特点恒压频比控制的应用V/F比控制是一种基于异步电动机稳态模型的控制方案，用于不需要很高动态性能的场合，如风机、水泵的调速；通用变频器：通常采用这种控制方案。可以和普通笼型异步电动机配套使用；具有多种可供选择的功能，适合于不同性质的负载。12实现方法：控制转矩04控制目的：实现带转速反馈的闭环控制，提高系统动静态特性03开环系统的缺陷：动态特性差，带载特性软02转差频率控制的提出01转差频率控制转差频率控制的基本原理恒Es/?1控制（即恒?m控制）时的电磁转矩公式为：其中：转差频率控制转差频率控制的基本原理公式化简后：其中定义Km为电机结构常数：转差频率控制当电机稳态运行时，s值很小，因而?s也很小，为?1的百分之几，可以认为?sLlr‘Rr’，则转矩可近似表示为：定义转差角频率?s=s?1，则:0201转差频率控制的基本原理转差频率控制由上式可知，在s值很小的稳态运行范围内，如果能够保持气隙磁通?m不变，异步电机的转矩就近似与转差角频率?s成正比。这就是说，在异步电机中控制?s，就和直流电机中控制电流一样，能够达到间接控制转矩的目的。01控制转差频率就代表控制转矩，这就是转差频率控制的基本概念。02转差频率控制的基本规律一转差频率控制转差频率控制转差频率控制的基本规律一在?s较小的稳态运行段上，转矩Te基本上与?s成正比；当Te达到其最大值Temax时，?s达到?smax值。ωsmaxωsmTemaxTemωsTeO转差频率控制的基本规律一异步电动机的电磁转矩公式为：对上式进行求导，令dTe/d?s=0，得到:对应的最大电磁转矩为：转差频率控制转差频率控制的基本规律