《机床电气控制》ppt课件

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1、第六章交流调速系统一、交流调速的类型式中n—电机的转速；S—转差率；P—定子绕组的极对数；(1)变极调速—对鼠笼式异步电动机改变其定子绕组的极对数P，此为有级调速。(2)变转差率调速—对绕线式异步电动机转子绕组串接电阻的调阻调速等，可实现无级调速。f1—供电频率。(3)变频调速—改变供电频率的调速方案有交—交变频器；交—直—交电压源型变频器；脉宽调制型逆变器。二、晶闸管交流调压及逆变电路原理1．晶闸管交流调压电路SCR1SCR2Rfzufzuufz+0ωtαα图6-1单相交流调压(a)电路(b)波形有时把这种方式称为相控方式的交流调压电路，它的输出波形中的高次谐

2、波较大，对电机类负载不利。2．晶闸管逆变电路从交流电转换成直流电的过程叫整流，而把相反的过程叫逆变。实现逆变的装置叫逆变器。(a)原理线路(b)波形(c)晶闸管组成的逆变器SCR2SCR1SCR4SCR3RfzufzK1K2K4K3RfzufzEE++ufztE-E0图6-2逆变器工作原理SCR2SCR1SCR4SCR3RfzufzK1K2K4K3RfzufzEE++ufztE-E0图6-2逆变器工作原理(a)原理线路(b)波形(c)晶闸管组成的逆变器SCR2SCR1SCR4SCR3RfzufzK1K2K4K3RfzufzEE++ufztE-E0图6-2逆变器工

3、作原理三、交流电动机的变频调速变频调速是以一个频率及电压可变的电源，向异步(或同步)电动机供电，从而调节电动机转速的方法。变频调速可分为两类：第一类由恒频恒压的交流电，经过整流再逆变成变频变压的交流电，称为带直流环节的间接变频调速或交一直一交变频。第二类是由恒频恒压的交流电，直接变成变频变压的交流电，称为直接变频调速或交一交变频。1.电压型变频器滤波整流逆变M图6-3电压型变频器基本结构当定子电压与频率成正比改变时，即式中U1e—电动机的额定相电压；U1—电动机的实际相电压；f1e—电动机的额定定子频率；f1—电动机的实际定子频率。此时电动机的输出为恒转矩，输出

4、的功率与定子电流频率成正比。当定子电压与频率的平方根成正比改变时，即电动机输出恒功率，输出的转矩与定子电流频率成反比。SCR1D1SCR3SCR4SCR2SCR5D3D4D6D5D2UP+N-ABOSCR6图6-4三相桥式逆变电路与晶闸管反并联的二极管的作用是在该晶闸管由截止转为导通时，给负载滞后电流提供一个通道，将无功能量反馈给滤波电容。这种线路结构简单，使用比较广泛。其缺点是在深度控制时，电源侧功率因数低；因存在较大的滤波环节，动态响应较慢。图6-5为一种电压闭环、频率开环的电压型变频系统的方框图。速度给定器电压调节器电压负反馈电路脉冲分配器U/F变换器控制

5、角调整器MM逆变整流+图6-5电压型变频系统方框图这个系统能带动多台电机转动。由于直流输出电压稳定，因此异步电动机的转速精度仅决定于U/F变换器的精度及电机本身的转差率。上述调速装置的缺点有：(1)需两套可控的功率级装置及其控制电路，装置庞大。(2)因可控整流输入端的功率因数随输出电压而变化，若输出电压低时功率因数也低。(3)由于滤波环节的惯性作用，便调压动态过程缓慢，影响系统的快速性。(4)在六段输出波形中存在很大的5、7次谐波，引起谐波发热和负转矩分量，限制了转速的下限。2．脉冲宽度调制(PWM)型变频器脉宽调制法是通过快速开关的通断作用，把直流电压直流电压

6、逆变成频率和电压同时可调的交流电压供给负载。具体调制方法很多，最常用的是正弦波PWM。整流器PWM逆变器M图6-6脉宽调制型变频系统图6-7正弦波脉冲调制PWM拖系统具有有较高的功率因数和效率，且调节部位较少；在非常低的频率下，能使转矩运行特性平滑，不会在反转时卡死在零转速；在总的运行特性方面PWM系统可与直流拖动相抗衡；可实现多台异步电动机同步运转，使设备更为紧凑。在下列情况下应考虑采用交流调速系统：（1）要求用低额定转速电动机时；（2）环境要求电动机防爆或完全封闭时；（3）使用多台电动机且不需要分别调速时；（4）频繁反转或降速控制，要求增加再生用的直流功率元

7、件时等。