基于静态模型的异步电动机变频调速系统

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1、控制器电力电子功率变换器交流电动机电量检测器变频器给定BRT电源3.1变频器（变频调速装置）现代交流调速系统由交流电动机、电力电子功率变换器件、控制器及电量检测器组成，称为变频器。如图3.1变频器（变频调速装置）交流电动机变压变频调速系统中所配备的静止式变压变频（VVVF)装置主要由主电路和控制回路两部分组成，其主电路的拓扑结构主要分为两种，一种是交-直-交。另一种是交-交。如图所示。整流AC中间直流环节逆变ACDC变压变频电路ACAC交－直－交变频器与交－交变频器的主要特点比较比较项目类型交－直

2、－交变频器交－交变频器换能方式两次换能，效率略低一次换能，效率高晶闸管换向方式强迫换向或负载换向电网换向所用器件数量较少较多调频范围频率调节范围宽一般情况下，输出最高频率为电网频率的1/3～1/2电网功率因素采用晶闸管可控整流调压，低频低压时功率因数较低，采用斩波器或PWM方式调压，功率因数高较低适用场所可用于各种电力拖动装置，稳频稳压电源和不间断电源适用于低速大功率拖动3.1变频器（变频调速装置）对于异步电动机来说，目前工业生产中所使用的变频器可分为交-直-交电压源型SPWM变频器和交-直-交电

3、流源型SPWM变频器两种。当今工业生产中应用最多、最广泛的变频器是交-直-交电压源型SPWM变频器。由于这类变频器通用性好，因此通常称为通用变频器。1、电压型变频器3.1变频器（变频调速装置）变频器主电路中的中间直流环节采用大电容滤波，使直流电压波形比较平直，对于负载来说，是一个内阻抗为零的恒压源，这类变频调速装置叫做电压源变频器。3.1变频器（变频调速装置）a)电压源型变频器主电路及SPWM控制SPWM调压调频URVSI3.1变频器（变频调速装置）3.1变频器（变频调速装置）SPWM调压调频UR

4、VSISPWM可控整流b)电压源型双SPWM变频器主电路3.1变频器（变频调速装置）2、电流型变频器变频器主电路中的中间直流环节采用大电感滤波，使直流电流波形比较平直，电源内阻很大，对负载来说基本是一个恒流源。这类变频调速装置叫做电流源变频器。SPWMURCSI相控Ldc)电流源型变频器主电路（UR为相控方式）3.1变频器（变频调速装置）3.1变频器（变频调速装置）SPWMURCSISPWMLdd)电流源型双SPWM变频器主电路（UR为SPWM控制）3.1变频器（变频调速装置）从主电路上看，电压源

5、型变频器和电流源变频器的区别仅在中间直流环节滤波器的种类不同。可是这一区别却使两类变频器在性质和功能上有相当大的差异，主要表现如下：（1）无功能量的缓冲变频器的负载是异步电动机，属于感性负载，在中间直流环节与电机之间，除了有功功率的传送以外，还存在无功功率的交换。由于逆变器中的电力电子开关器件不能储能，所以无功能量只能靠中间环节中作为滤波器的储能元件来缓冲，使它不至于影响到交流电网。3.1变频器（变频调速装置）（2）回馈制动采用电压源型变频器的调速系统要实现回馈制动和四象限运行是比较困难的，因为其

6、中间直流环节有大电容钳制着电压，使之无法迅速反向，而电流也不能反向，所以无法实现制动反馈。需要制动时，对于小容量的变频器，采用在直流环节中并联电阻的能耗制动。对于中、大容量的变频器，可在整流器的输出端反并联另一组可控整流器，制动时使其工作在有源逆变状态，以通过反向的制动电流，而维持电压极性不变，实现回馈制动。URVSI3.1变频器（变频调速装置）发电状态电能热能3.1变频器（变频调速装置）在此区内，在生能量返回到电源再生模式能量流动3.1变频器（变频调速装置）采用电流源型变频器给异步电动机供电的调

7、速系统其显著特点是容易实现回馈制动，从而便于四象限运行。适用于需要制动和经常正、反转的机械。-+Idp逆变整流发电Teiω+-Idp整流逆变电动TeiωIM3.1变频器（变频调速装置）由此可见，虽然电力电子器件具有单相导电性，电流不能反向，但是可控整流器的输出电压是可以迅速反向的，因此，电流型变压器变频调速系统容易实现回馈制动。3.1变频器（变频调速装置）（3）调速时的动态响应由于交-直-交电流源型变频器的直流电压可以迅速改变，所以调速系统的动态响应比较快，而电压型相对较慢。3.1变频器（变频调速

8、装置）（4）适用范围电压源型变频器属于恒压源，电压控制相应慢，所以适合作为多台电机同步运行时的供电电源，而且不要求快速加减速的场合。电流源型变频器属于恒流源，系统对负载电流变化反应迟缓，因而使用于单台电机传动，但可以满足快速起、制动和可逆运行的要求。基于静态模型的异步电动机变频调速系统国民经济各个部门，异步电动机台数占交流电动机的80%以上，因而异步电动机变频调速系统应用做多。目前实用的异步电动机变频调速系统，主要有四种类型，即恒压频比控制的调速系统转差频率控制的调速系统矢量控制的