交流调速系统与变频器应用 教学课件 作者 田效伍 第7章 异步电动机变频调速控制方式.ppt

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1、19十月2021第7章异步电动机变频调速控制方式7.1U/f控制7.2转差频率控制7.3矢量控制7.4直接转矩控制19十月20217.1U/f控制7.1.1恒U/f控制在进行电机调速时，常须考虑的一个重要因素是：希望保持电机中每极磁通量m为额定值不变。如果磁通太弱，不能充分利用电机的铁心，会造成浪费；而如果过分增大磁通，又会使铁心饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热而损坏电机。19十月2021电机定子电动势平衡方程式：（7-2）（7-1）定子每相电动势：19十月2021为了保持磁通保持不变，在频率下调

2、时，须使E1/f1=常数，但由于E1是定子反电动势，无法直接进行检测和控制，而U1可以方便地检测和控制，因此，在额定频率以下调频，即f1

3、在额定频率f1n时，定、转子漏电抗为xn=x1n+x'2n,则有（7-3）（7-4）19十月2021图7-1U1/f1=常数控制方式下的机械特性曲线这族曲线具有如下两个特点：1）在忽略r1情况下，机械特性曲线族之间近似平行。2）当转速较高时，最大拖动转矩近似不变。3）转速较低的情况下，Tm将明显下降。19十月2021在恒U/f控制方式下，由于E1在U1中的比重随f1下降而减小，从而造成在低频低速时主磁通和电磁转矩Tm下降较多。Tm大幅减小，严重影响电机在低速时的带负载能力。为避免这种情况，可适当提高调压比ku(U1

4、=kuU1n)，使调压比ku大于调频比kf(f1=kff1n)，即相对提高U1的值使得E1的值增加，从而保证E1/f1=常数，最终使电动机的最大转矩得到补偿。由于这种方法是通过提高U1/f1比值使Tm得到补偿的，因此这种方法被称为电压补偿，也称转矩提升。7.1.3对额定频率f1n以下变频调速特性的修正19十月2021图7-2电压补偿后，额定频率以下电机机械特性曲线19十月2021图7-3变频器的U/f控制曲线19十月2021图7-4电压补偿后电机全频范围内机械特性曲线19十月2021图7-5典型的数字控制通用变频器

5、-异步电动机调速系统原理图19十月2021转速开环变频调速系统虽然可以满足平滑调速的要求，但改变的是同步转速，调速精度比较低，系统静、动态性能都有限，要提高静、动态性能需要进行转速闭环控制。转差频率控制是在闭环运算中力图维持磁通恒定来实现电磁转矩和转差频率近似线性，通过控制转差频率从而实现电磁转矩线性可控的一种闭环控制方法。7.2转差频率控制7.2.1转差频率控制的基本思想19十月2021转速开环变频调速系统虽然可以满足平滑调速的要求，但改变的是同步转速，调速精度比较低，系统静、动态性能都有限，要提高静、动态性能需

6、要进行转速闭环控制。转差频率控制是在闭环运算中力图维持磁通恒定来实现电磁转矩和转差频率近似线性，通过控制转差频率从而实现电磁转矩线性可控的一种闭环控制方法。7.2转差频率控制7.2.1转差频率控制的基本思想19十月2021（7-7）（7-6）（7-8）定义ωs=sω1为转差角频率，则有（7-9）19十月2021（7-10）基于上述推导，获得转差频率控制的基本思想是：只要在控制过程中，保证：1)限制转差角频率的最大值ωsm；2)保持主磁通m恒定。控制转差角频率ωs，就能实现电磁转矩与转差频率成比例的近似线性控制。（

7、7-11）19十月20217.2.2转差频率控制的转速闭环变频调速系统图7-7转差频率控制规律的转速闭环变压变频调速系统结构原理图19十月20217.3.1矢量控制简介7.3矢量控制众所周知，直流电动机双闭环调速系统具有优良的动、静态调速特性，其根本原因在于作为控制对象的他励直流电动机的电磁转矩能够容易地进行控制。那么，作为变频调速的控制对象——交流电动机是否可以模仿直流电动机转矩控制规律而加以实现呢？20世纪70年代初德国学者Blaschkle等人首先提出矢量控制变换实现了这种控制思想。矢量控制成功解决了交流电动

8、机电磁转矩的有效控制，使异步电动机可以像他励直流电动机那样控制，从而实现交流电机高性能控制，故矢量控制又称解耦控制或矢量变换控制。它可以应用于异步电机和同步电机传动系统。19十月2021图7-8他励直流电动机的物理模型1.与直流传动类比19十月2021图7-9等效的交流电动机绕组和直流电动机物理模型1.与直流传动类比19十月2021图7-10异步电动机坐标变