交流调速系统 第2版 教学课件 作者 宋书中 常晓玲 主编 第三章 变频调速与变频器.ppt

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1、第三章变频调速与变频器第一节异步机变频调速的控制方式和机械特性第二节变频器的分类与特点第三节晶闸管交-直-交变频器第四节脉冲宽度调制型（PWM）变频器1一．近似恒磁通控制方式和机械特性二．严格恒磁通控制方式和机械特性三．恒功率控制方式和机械特性异步机变频调速的控制方式和机械特性第一节2异步电动机只改变F1能否正常运行?问题:答案:不能理由:3上述两种情况实际运行中都不允许出现。因此，变频器不能只改变f1一个物理量！解决方法:频率f1和供电电压u1配合调节4一．近似恒磁通控制方式和机械特性具体方法：保

2、持供电电压和变频频率成正比。即U1/f1=常数。机械特性推导如下：5机械特性表达式：机械特性曲线：6电机速度高，忽略R1时，各条曲线的拖动能力近似不变7忽略R1影响的机械特性表达式为：式中：（sαf）物理意义：某一供电频率对应的转速降落与额定频率下的同步转速之比。额定频率下的同步转速为常数，故（sαf）与Δn成正比用Δn取代Te表达式中的（sαf），则各条曲线在同一转矩Te下对应同一转速降落Δn，因此忽略R1时，各条曲线近似平行。8近似恒磁通控制方式的缺点：低速低压下，当R1不可忽略时，机械特性最大

3、拖动力矩不足。当考虑R1时，机械特性最大拖动力矩表达式实际为：式中αf增大，Tem增大，αf变小，Tem也变小。最大力矩下降的原因：内阻R1的影响！因为U1/f1=常数，只能保证主磁通近似恒定。解决思路：实现Eg/f1=常数，主磁通严格恒定。措施：在U1/f1=常数基础上，加电压补偿克服内阻压降。9二．严格恒磁通控制方式和机械特性严格恒磁通控制方式，要实现的机械特性特征就是最大拖动转矩恒定：先作出确定的机械特性曲线：10建立上述两式相等的方程，可解得所需的变频器电压U1与频率f1配合关系：11恒磁通

4、调速所要求的U1/f1配合曲线特征：低频段电压补偿曲线12三．恒功率控制方式和机械特性(一)U1=U1n的近似恒功率控制方式与机械特性实际变频器在额定电压以下，一般采用近似或严格恒转矩控制方式，升频升压，降频降压，进行U1与f1的协调控制，但当到达额定频率f1n和额定电压U1n之后，如果还需要向上调速，这时，变频器可以进行f1的适当上调，U1必须保持额定电压U1n不变。电动机就自动进入近似恒功率控制方式。机械功率Pm近似不变的证明如下：在额定供电电压下：如果电压不变f1--则主磁通同时升频升速，同步

5、速电磁力矩Te因此，电磁功率=Te乘积近似不变。13近似恒功率控制方式下的机械特性：------局限于基频机械特性之上对于恒转矩负载变频器在额定频率之下采用恒转矩控制方式在额定频率之上进入近似恒功率控制方式。14（二）严格恒功率控制方式与机械特性如果电机所带负载为恒功率负载，要求在整个调速区域进行恒转矩调速，实现如下图的机械特性：下面推导严格恒功率机械特性所需的电压频率的配合15推导思路：在恒功率额定负载线上，使任一曲线输出的机械功率都与自然特性曲线的电磁功率相等。设电机过载倍数λ，自然特性曲线的额

6、定电磁力矩：忽略R116同样过载倍数λ，任意曲线的电磁力矩：代入功率等式：得实现严格恒功率机械特性所需的电压频率关系：电压比等于频率比开平方。17第二节变频器的分类与特点18交-交变频器又称为直接变频器将电网交流电变成变压变频的交流电没有明显的中间滤波环节交-直-交变频器又称为间接变频器将电网交流电变成变压变频的交流电具有明显的整流-滤波-逆变环节19交-直-交变频器按中间环节是电容滤波还是电感滤波又被分为交-直-交电压（源）型变频器和交-直-交电流（源）型变频器两大类。*C）为现代变频器产品典型结

7、构2021变频器主要特点比较表------在原理学习中加深理解交-交变频器和交-直交变频器主要特点比较22交-直-交电流型和电压型变频器主要特点比较23第三节晶闸管交-直-交变频器-----属于传统变频器的结构形式，主电路形式分很多种,这里对电压型和电流型两类晶闸管交-直-交变频器均只介绍一种典型主电路结构及其输出波形。一.交-直-交电压型变频器1.主电路组成242.六个主晶闸管的导通规则及等效电路（该电路为1800导电型）253.输出三相交流相电压波形264.输出三相交流线电压波形27各区间相、线

8、电压计算示例:其余区间电压算法同上以00~600区间为例，该区间晶闸管VT1、VT5、VT6导通，电流从电容正极—经VT1和ZA、VT5和ZC并联支路—O点—在ZB汇合—经VT6回电容负极。28输出相、线电压有效值表达式:*如何改变输出频率？----改变六个晶闸管的换流速度，就可以改变输出交流电的频率。*如何改变输出电压？----改变逆变器前面的直流电压幅度，就可以改变输出交流电的电压（阶梯）大小。属于脉冲幅度调制（PAM）式调压。29二.交-直-交电流型变频器1.主