三相异步电动机详解.ppt

作业：3.1 3.3 3.4 在电源电压U1不变的情况下，提高电源频率会使磁通?减小，输出转矩随之减小。对于恒功率负载，使电动机转速升高，从而异步电动机的电磁功率基本保持不变，属恒功率变频调速方式。 （2）恒功率变频调速方式 这种方式是将频率从额定值向上调 T n 0 f1 f??1 f1 f?1 f??1 f?1 n?? nN n? TN 这种恒功率变频调速方式（也称为恒压弱磁变频调速方式）的机械特性较软。 a. 大范围无级平滑调速； b. 需要专门的变频调速设备， 且成本较高。 特点： ?变频器简介 实现变频调速就要有变频电源，变频电源是由变频器提供的。 变频器的基本结构：主电路包括整流、滤波和逆变三个部分。 交流 电源 整 流 滤 波 逆 变 M 电动机 主电路 驱动电路 运算电路 保护电路 检测电路 ~ 控制电路 频率和电 压可调的 交流电源 控制电路的功能是向主电路提供控制信号，它包括进行电压和频率运算的运算电路、对主电路进行电流电压检测的检测电路、将运算电路的控制信号进行放大的驱动电路以及主电路和控制电路的保护电路。 交流 电源 整 流 滤 波 逆 变 M 电动机 主电路 驱动电路 运算电路 保护电路 检测电路 ~ 控制电路 频率和电 压可调的 交流电源 在现代变频器中，普遍采用正弦波脉宽调制（SPWM）方式将直流电转换为频率和电压可调的交流电。它是通过改变输出的脉冲宽度，使输出电压的平均值接近于正弦波。即，使脉冲系列的占空比按正弦规律来安排，当正弦值为最大值时，脉冲的宽度也最大，当正弦值较小时，脉冲的宽度也小。如果脉冲间的间隔小，相应的输出电压大；反之，脉冲间的间隔较大，相应的输出电压也较小。 0 t T u 0 t T u ?变频调速器应用实例：变频供水控制系统 压力设定 可编程序 控制器 变频调速器 接触器 压力传感器 水泵 机组 用户管网 各种控制 信号 系统以可编程序控制器为控制核心，实现系统要求的控制。通过压力传感器检测到用户水压的大小，将这一信号送入PLC，PLC与压力的设定值比较后，将按编制好的程序进行处理，然后向变频调速器发出速度调节信号，调节水泵的旋转速度，从而实现恒压供水。 其他变频调速方式 电压空间矢量（SVPWM）控制方式以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形，以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。经实践使用后又有所改进，即引入频率补偿，能消除速度控制的误差；通过反馈估算磁链幅值，消除低速时定子电阻的影响；将输出电压、电流闭环，以提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多，且没有引入转矩的调节，所以系统性能没有得到根本改善。 其他变频调速方式 矢量控制（VC）方式 将异步电动机在三相坐标系下的定子电流通过三相－二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流（相当于直流电动机的励磁电流和与转矩成正比的电枢电流），然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。其实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度，磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有划时代的意义。然而在实际应用中，由于转子磁链难以准确观测，系统特性受电动机参数的影响较大，且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。 其他变频调速方式 直接转矩控制（DTC）方式1985年，德国鲁尔大学的DePenbrock教授首次提出了直接转矩控制变频技术。该技术在很大程度上解决了上述矢量控制的不足，并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的动静态性能得到了迅速发展。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。直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩。它不需要将交流电动机等效为直流电动机，因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算；它不需要模仿直流电动机的控制，也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。 其他变频调速方式 矩阵式交—交控制方式VVVF变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交—直—交变频中的一种。其共同缺点是输入功率因数低，谐波电流大，直流电路需要大的储能电容，再生能量又不能反馈回电网，即不能进行四象限运行。为此，矩阵式交—交变频应运而生。由于矩阵式交—交变频省去了中间直流环节，从而省去了体积大、价格贵的电