变频调速系统 课件.ppt

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1、交流变频调速--------中国矿业大学信电学院伍小杰中国矿业大学信电学院引言变频调速的基本控制方式交-直-交变频器交-交变频器PWM（脉宽调制）原理SVPWM的基本思想通用变频器-异步电动机调速系统内容引言异步电机的变压变频调速系统一般简称为变频调速系统。VariableVoltageVariableFrequency由于在调速时转差功率不随转速而变化，调速范围宽，无论是高速还是低速时效率都较高。2变频调速的基本控制方式在进行电机调速时，希望保持电机中每极磁通量m＝Constant。如果磁通太弱，没有充分利用电机的铁心，是一种浪费；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

2、流，严重时会因绕组过热而损坏电机。对于直流电机，励磁系统是独立的，只要对电枢反应有恰当的补偿，m保持不变是很容易做到的。在交流异步电机中，磁通m由定子和转子磁势合成产生，要保持磁通恒定就需要费一些周折。2变频调速的基本控制方式定子每相电动势式中：Eg—气隙磁通在定子每相中感应电动势的有效值，单位为V；—定子频率，单位为Hz；—定子每相绕组串联匝数；—基波绕组系数；—每极气隙磁通量，单位为Wb。f1NskNsm2变频调速的基本控制方式1.基频以下调速要保持m不变，当频率f1从额定值f1N向下调节时，必须同时降低Eg，使常值即采用恒值电动势频率比的控制方式。2变频调速的基本控制方式绕组

3、中的感应电动势是难以直接控制的，当电动势值较高时，可以忽略定子绕组的漏磁阻抗压降，而认为定子相电压Us≈Eg，则得——恒压频比的控制方式。2变频调速的基本控制方式图6-1恒压频比控制特性OUsf1UsNf1Na—无补偿b—带定子压降补偿存在的问题：在低频时Us和Eg都较小，定子阻抗压降所占的份量就比较显著，不再能忽略。——措施：把电压Us抬高一些，以便近似地补偿定子压降。2变频调速的基本控制方式2.基频以上调速在基频以上调速时：频率大于f1N，保持Us=UsN。相当于直流电机弱磁升速的情况。把基频以下和基频以上两种情况的控制特性画在一起，如下图所示。2变频调速的基本控制方式变压变频控制特性

4、f1N恒转矩调速UsUsNΦmNΦm恒功率调速ΦmUsf1O2变频调速的基本控制方式异步电动机稳态等效电路及其感应电动势Us1RsLlsL’lrLmR’r/sIsI0I’rEgEsEr2变频调速的基本控制方式恒压频比控制机械特性曲线On补偿定子压降后的特性2变频调速的基本控制方式OnTemax恒Eg/1控制时变频调速的机械特性2变频调速的基本控制方式0s10Te不同电压－频率协调控制方式时的机械特性恒Er/1控制恒Eg/1控制恒Us/1控制abc2变频调速的基本控制方式电力电子变压变频器：交-直-交变频器、交-交变频器两大类。1.交-直-交变压变频器交-直-交变压变频器先将工频交

5、流电源通过整流器变换成直流，再通过逆变器变换成可控频率和电压的交流，如下图所示。3交-直-交变频器交-直-交变压变频器基本结构变压变频(VVVF)中间直流环节恒压恒频(CVCF)逆变DCACAC50Hz~整流3交-直-交变频器由于这类变频器在恒频交流电源和变频交流输出之间有一个“中间直流环节”，所以又称间接式的变压变频器。具体的整流和逆变电路种类很多，当前应用最广的是由二极管组成不控整流器和由功率开关器件（IGBT、IGCT等）组成的脉宽调制（PWM）逆变器，简称PWM变频器，如下图所示。3交-直-交变频器交-直-交PWM变压变频器基本结构变压变频(VVVF)中间直流环节恒压恒频(CVCF

6、)PWM逆变器DCACAC50Hz~调压调频C逆变器完成调压调频3交-直-交变频器PWM变压变频器的应用广泛，具有如下的一系列优点：（1）在主电路整流和逆变两个单元中，逆变单元可控，同时调节电压和频率，结构简单。采用全控型的功率开关器件，电路也简单，效率高。（2）输出电压波形虽是一系列的PWM波，但由于采用了恰当的PWM控制技术，正弦基波的比重较大，影响电机运行的低次谐波受到很大的抑制，因而转矩脉动小，提高了系统的调速范围和稳态性能。3交-直-交变频器（3）逆变器同时实现调压和调频，动态响应不受中间直流环节滤波器参数的影响，系统的动态性能也得以提高。（4）采用不可控的二极管整流器，电源侧功

7、率因素较高，且不受逆变输出电压大小的影响。3交-直-交变频器交直交变频器的分类：按照中间直流环节直流电源性质的不同：逆变器可以分成电压源型和电流源型两类，两种类型的实际区别在于直流环节采用怎样的滤波器。LdIdCdUdUd++--电压源逆变器电流源逆变器3交-直-交变频器电压源型逆变器（VoltageSourceInverter--VSI），直流环节采用大电容滤波，因而直流电压波形比较平直，在理想情况下是一个内阻为零的恒