电力拖动运动控制系统 教学课件 作者 丁学文 第5章.ppt

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1、异步电动机V/F控制第五章然而，绕组中的电势是难以检测和控制的，因而操作起来有困难。考虑到电动势较高时，可以忽略定子绕组的电阻压降和漏抗压降，而认为相电势近似等于定子相电压，Eg≈Us，则得到（5-3）这就是恒压频比控制方式。5.1变压变频调速5.1.1变压变频调速时的V/f关系在第四章已经讨论过，电动机调速时，希望气隙磁通保持恒定。为了做到这一点，应使电动势与频率的比值恒定，即（5-2）低频时，Us和Eg都比较小,定子电阻和漏抗压降所占的份额就比较显著，不能忽略。这时，可以人为的把定子电压升高一些，以便

2、近似补偿定子阻抗上的压降。带定子压降补偿的恒压频比控制特性示于图5-1(a)中的1线，而2线为不带定子压降补偿的恒压频比控制特性。图5-1U/f关系a)恒压频比控制特性b)变压变频控制特性在基频以上调速时,受电源能力和电机耐压的限制,电压不再能继续随频率上升,通常的作法是保持Us=UsN，这将迫使磁通随频率上升成反比地下降,相当于直流电动机弱磁升速。在实际应用中,由于负载大小不同,需要的补偿量也不一样,应该给用户留有选择的余地。在通用变频器中,作为一个参数,用户可以设定一个合适的补偿量。如果电动机在不同转

3、速时所带的负载都能使电流达到额定值,则转矩基本上随磁通变化。所以概括地总结为：基频以下,恒磁通意味着恒转矩；基频以上,弱磁升速意味着恒功率,类似直流电动机。5.1.2交-直-交电压型方波逆变器的工作原理180º导电型方波逆变器中晶闸管的导通顺序是VT1→VT2→VT3→VT4→VT5→VT6→VT1各触发信号相隔60º的电角度，在任意瞬间有三只晶闸管同时导通，每只晶闸管导通时间为180º电角度所对应的时间，两只晶闸管的换流是在同一支路内进行。从波形图可以求出相电压的有效值Uan和线电压的有效值Uab分别为

4、和R图5-2电压型准方波逆变器主电路及波形图5-3电流型准方波逆变器主电路及波形5.1.3交-直-交电流型方波逆变器的工作原理图5-3示出了一个120º导电型交-直-交电流型逆变器的主电路及其波形。这种主电路拓扑称为串联二极管式，六个电容起强迫换流的作用。电动机正转时，逆变器中晶闸管的触发顺序是VT1→VT2→VT3→VT4→VT5→VT6→VT1…，每隔60º触发一只，在任一瞬间同时有二只晶闸管导通，每只晶闸管导通120º,换流发生在共阳极组或共阴极组内。5.1.4逆变器的电压控制方式5.1.4逆变器的

5、电压控制方式1.晶闸管移相调压2.斩波调压图5-4方波逆变器的电压调节aa)可控整流b)斩波调压5.2速度开环交-直-交电压型变频调速系统图5-5所示是一种转速开环的交-直-交电压型变频调速系统。它的特点是结构简单，用于调速性能要求不高或功率较大的场合，例如风机、水泵、输送带传动等。+-+-图5-5转速开环电压型变频调速系统GI1.给定积分器（GI）给定积分器的功能是将阶跃给定信号转变成斜坡信号。突变给定信号会造成电流、电压、转矩的迅速增加，对电系统和机械系统造成冲击，甚至损害。系统对给定积分器的要求是，

6、斜率可调、线性度好，工作稳定可靠。图5-6示出了一种可能的给定积分器的原理图。图5-6给定积分器原理电路2.函数发生器（GF）函数发生器的功能是实现调速时V/f协调所需要的函数关系，它的工作原理示于图5-7中。对运算放大器A的虚地点列电流平衡方程式，可推导出函数发生器输出Uo和输入Ui之间的关系式为图5-7函数发生器原理电路3.电压频率转换器（GVF）电压频率转换器的功能是将与速度给定对应的电压Ui输入信号转换成相应频率f0的输出脉冲信号。对它的基本要求是：有比较好的稳定性；有满足要求的线性控制范围。图5

7、-8电压频率转换器原理电路4.环形分配器（DRC）D端输入状态QnQn+1-----------------------------------------101000111010------------------------------------------表5-1D触发器的状态激励表图5-9环形分配器原理电路复位------------------------------------------图5-10环形分配器的输出状态5.脉冲输出级（GT）脉冲输出级的功能是：将环形分配器的输出信号功率放大；

8、在主电路和控制电路之间提供必要的电隔离。工作原理如图5-11所示。环形分配器的一路输出控制晶体管VT2的通断，其脉冲宽度为180º或120º，脉冲频率较低，在几十Hz上下。为了减小脉冲变压器T的体积，需要对触发脉冲进行高频调制，晶体管VT1的通断受数千Hz高频信号源（GHF）的控制，结果脉冲变压器原边承受的是高频脉冲列。图5-11脉冲输出级原理电路6.电压调节器AVR和电流调节器ACR的参数整定在第四章中已经知道异步电动机的数