基于稳态模型的变压变频调速.ppt

本章主要内容 2.1 变压变频调速系统的控制方式 （1） 为什么采用电压频率协调控制方式 可否只改变频率,不改变电压? 　(2) 恒压恒频正弦波供电时异步电动机的机械特性 参数定义 Rs、Rr′ —定子每相电阻和折合到定子侧的 转子每相电阻； Lls、Llr′ —定子每相漏感和折合到定子侧的 转子每相漏感； Lm—定子每相绕组产生气隙主磁通的 等效电感，即励磁电感； Us、?1 —定子相电压和供电角频率； s —转差率。 电流公式 由图可以导出 电流公式可简化成: 当s很小时，可忽略上式分母中含s各项，则 当 s 为以上两段的中间数值时，机械特性从直线段逐渐过渡到双曲线段，如图所示。 机械特性曲线 条件：Ｕs与频率?1 都保持不变． （3） 基频以下电压频率协调控制方式 Us/f1=constant 由等效电路可以看出 (b) 恒压频比控制（ Us /?1 ） 由于Eg不能直接控制，因此采用恒压频比控制方式。 当采用恒压频比控制时，同步转速自然要随频率变化。 结论：最大转矩 Temax 是随着 ?1 的降低而减小的。频率很低时，Temax太小将限制电机的带载能力， 因此采用定子压降补偿，适当地提高电压Us，可以增强带载能力，见下页图所示。 由曲线可知，恒 Eg /?1特性的线性段范围比恒 Us /?1的更宽。 恒Er/ ?1控制是矢量控制系统所遵循的原则。 （4） 基频以上恒压变频控制方式及其机械特性 2.1.2 转差频率控制方式 电力拖动自动控制系统基本运动方程式： 按照恒 Eg /?1 控制（即恒 ?m 控制）时的电磁转矩公式（2-10）重写为 (3) 转差频率控制规律 可以看出： 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。 对于式（２-20），取 dTe / d?s = 0 可得最大转矩与最大转矩角频率。 如何保持磁通恒定？（通过控制定子电流保持磁通恒定） ③ 或在不同的定子电流值时，按图(2-2)函数关系 Us = f (?1 , Is) 控制定子电压和频率，就能保持气隙磁通?m恒定。 2.2.1 变压变频调速装置概念、功能、分类及发展 (1) 按变换的环节分类 a) 交－交变频器 交－交变频器直接将电网频率和电压都固定的交流电源变换成频率和电压都连续可调的交流电源。主要优点是没有中间环节，变换效率高。缺点是连续可调的频率范围比较窄，且只能在电网的固定频率以下变化。一般为电网固定频率的，主要用于电力牵引等容量较大的低速拖动系统中。 b) 交—直—交变频器 先把频率固定的交流电整流成直流电，再把直流电逆变成频率连续可调的三相交流电。在这类装置中，一般用不可控整流，则输入功率因数不变；用PWM逆变，则输出谐波可以减小。 b) 电流源型变频器 当交—直—交变压变频装置的中间直流环节采用大电感滤波时，直流电流波形比较平直，因而电源内阻抗很大，对负载来说基本上是一个电流源，输出交流电流是矩形波或阶梯波，这类变频装置叫做电流源型变频器。 (3) 按控制方式分类 a) U/f 控制变频器 U/f控制变频器的方法是在改变频率的同时控制变频器的输出电压，通过使U/f（电压和频率的比）保持一定或按一定的规律变化而得到所需要的转矩特性。采用U/f控制的变频器结构简单、成本低，多用于要求精度不是太高的通用变频器。 b) 转差频率控制变频器 转差频率控制方式是对U/f控制的一种改进。这种控制需要由安装在电动机上的速度传感器检测出电动机的转速，构成速度闭环。速度调节器的输出为转差频率，而变频器的输出频率则有电动机的实际转速与所需转差频率之和决定。由于通过控制转差频率来控制转矩和电流，与U/f 控制相比，其加减速特性和限制过电流的能力得到提高。 c) 矢量控制变频器 矢量控制是一种高性能异步电动机控制方式，它的基本思路是将电动机的定子电流分为产生磁场的电流分量（励磁电流）和与其垂直的产生转矩的电流分量（转矩电流），并分别加以控制。由于在这种控制方式中必须同时控制异步电动机定子电流的幅值和相位，即定子电流的矢量，因此这种控制方式被称为矢量控制方式。 d) 直接转矩控制变频器 直接转矩控制与矢量控制不同，它不是通过控制电流、磁链等量来间接控制转矩，而是把转矩直接作为被控矢量来控制。其特点为转