电力拖动自动控制系统 作者 李华德 第六章 基于稳态数学模型的异步电动机变压变频调速系统.pptVIP

当负载由TL1增大到TL2时，电机转速由n1降到n2，转差由Δn1增加到Δn2，其差值为Δn2－Δn1=Δn。按Δn值相应提高同步转速ns，使其机械特性曲线ns1平行上移得到机械特性曲线ns2，与n1相交于A2点，从而使n1保持不变，达到补偿转差的目的，这样在电动机运行中，当负载增加时，也能做到维持转速基本不变。 （7）Ud校正环节 变频器没有输出电压反馈控制，当直流电压Ud发生波动时，将引起Us / fs=C关系失调。检测Ud变化，在Ud校正环节中，根据Ud的变化来修正电压控制信号Usg*，再通过SPWM调整输出电压脉冲的宽度，以保证Us / fs=C的协调关系。 （8）SPWM生成 SPWM生成环节与光耦驱动电路框图如图6-18所示。 （9）极性鉴别器(DPI) 当DPI输入端得到一 个信号，经极性鉴别器 判断信号的极性，根据 信号的极性决定逆变桥 开关器件的导通顺序， 从而使电机正转或反转。 （10）主电路及光耦驱动 交－直－交电压源型IGBT功率变换器电 路如图6-19所示。 图6-19 电压源型IGBT－SPWM交－直－交变频器主电路 （11）电流实际值检测电流实际值检测主要用于输出电压的修正和过流、过载保护。 通过检测变频器输出电流，进行过流、过载计算，当判断为过流、过载后，发出触发脉冲封锁信号封锁触发器，停止变频器运行，确保变频器和电动机的安全。 6.4电流源型转速开环恒压频比控制的异步电动机变压变频调速系统 图6-20示出了一个典型的电流源型转速开环恒压频比控制的异步电动机变压变频调速系统。变频器有两个功率变换环节，即整流桥与逆变桥，它们分别有相应的控制回路，为了操作方便，采用一个给定来控制，并通过函数发生器，使两个回路协调地工作。在电流源型变频器转速开环调速系统中，除了设置电流调节环外，仍需设置电压闭环，以保证调压调频过程中对逆变器输出电压的稳定性要求，实现恒压频比的控制方式。 图6-20 电流源型转速开环的异步电动机变压变频调速系统 （1）电流源型变频器主回路 电流源型变频器主电路由两个功率变换环节构成，中间环节采用电抗器滤波。整流器和逆变器分别有相应的控制回路，即电压控制回路及频率控制回路，分别进行调压与调频控制。 （2）给定积分 设置目的：将阶跃给定信号转变为斜坡信号，以消除阶跃给定对系统产生过大冲击，使系统中电压、电流、频率和电机转速都能稳步上升和下降，以提高系统的可靠性及满足一些生产机械的要求。 （3）函数发生器 设置目的：函数发生器就是根据给定积分器输出的频率信号，产生一个对应于定子电压的给定值，实现 。 （4）电压调节器和电流调节器 电压调节器采用PID调节器，其输出作为电流调节器的给定值。 电流调节器也是采用PID调节器，根据电压调节器输出的电流给定值与实际电流信号值的偏差，实时调整触发角，使实际电流跟随给定电流。 （5）瞬态校正环节 瞬态校正环节设置的目的是为了在瞬态调节过程中仍使系统基本保持 的关系。 当电源电压波动引起逆变器输出电压发生变化时，电压闭环控制系统按电压给定值自动调节逆变器的输出电压。但是在电压调节过程中逆变器输出频率并没有发生变化，因此 的关系在瞬态过程中不能得到维持。这将导致磁场过激或欠激不断交替的情况，使得电动机输出转矩大幅度波动，从而造成电动机转速波动。为了避免上述情况的发生，加入了瞬态校正环节。 需要指出的是，由于电流源输出的交流电流是矩形波或阶梯波，因而波形中含大量谐波分量，由此带来了电机内部损耗增大和转矩脉动影响等问题。近几年来，为提高电流源型变压变频调速系统的性能，对电流源型逆变器的每一相输出电流也采用SPWM控制，以改善输出电流波形。 由前述可知，转差频率控制方式就是通过控制异步电动机的转差频率来控制其电磁转矩，有利于提高了系统的动态性能。 6.5 异步电动机转差频率控制的变压变频调速系统 6.5.1电流源型转差频率控制的异步电动机变压变频调速系统构成及工作原理 这里介绍一种比较典型的系统，其基本结构如图6-21所示。