天津大学 运动控制系统(二)课件 第七章.ppt

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1、第七章电力拖动自动控制系统—运动控制系统笼型异步电动机变压变频调速系统—转差功率不变型调速系统1异步电动机的变压变频调速系统一般简称为变频调速系统。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，在采取一定的技术措施后能实现高动态性能，可与直流调速系统媲美。因此现在应用面很广，是本篇的重点。引言2第7章笼型异步电动机变压变频调速系统7.1变压变频调速的基本原理7.2异步机电压－频率协调控制时的机械特性7.3*电力电子变压变频器的主要类型7.4变压变频调速系统中的PWM技术7.5基于异步电动机

2、稳态模型的变压变频调速7.6异步电动机的动态数学模型和坐标变换7.7基于动态模型按转子磁链定向的矢量控制系统7.8基于动态模型按定子磁链控制的直接转矩控制系统3第7章笼型异步电动机变压变频调速系统7.1变压变频调速的基本原理7.2异步机电压－频率协调控制时的机械特性7.3*电力电子变压变频器的主要类型7.4变压变频调速系统中的PWM技术7.5基于异步电动机稳态模型的变压变频调速7.6异步电动机的动态数学模型和坐标变换7.7基于动态模型按转子磁链定向的矢量控制系统7.8基于动态模型按定子磁链控制的直接转矩控制系统4在进行电机

3、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，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了。变压变频调速的目的：保持磁通不变5（6-1）Eg—气隙磁通在定子每相中感应电动势的有效值(V)；f1—定子频率(Hz)；Ns—定子每相绕组串联

4、匝数；kNs—基波绕组系数；m—每极气隙磁通量（Wb）。气隙磁通Φm在定子每相绕组的电动势6（6-1）气隙磁通Φm在定子每相绕组的电动势由上式可知，只要控制好Eg和f1，便可达到控制磁通m的目的。实际中，需要考虑两种情况：基频(额定频率f1N)以下基频(额定频率f1N)以上7第7章笼型异步电动机变压变频调速系统7.1变压变频调速的基本原理7.2异步机电压－频率协调控制时的机械特性7.3*电力电子变压变频器的主要类型7.4变压变频调速系统中的PWM技术7.5基于异步电动机稳态模型的变压变频调速7.6异步电动机的动态数学模型

5、和坐标变换7.7基于动态模型按转子磁链定向的矢量控制系统7.8基于动态模型按定子磁链控制的直接转矩控制系统Q1基频以下调速Q2基频以上调速87.1变压变频调速的基本原理7.2异步机电压－频率协调控制时的机械特性7.3*电力电子变压变频器的主要类型7.4变压变频调速系统中的PWM技术7.5基于异步电动机稳态模型的变压变频调速7.6异步电动机的动态数学模型和坐标变换7.7基于动态模型按转子磁链定向的矢量控制系统7.8基于动态模型按定子磁链控制的直接转矩控制系统Q1基频以下调速Q2基频以上调速第7章笼型异步电动机变压变频调速系统9

6、基频以下调速由式可知，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，使即采用电动势频率比为恒值或恒气隙磁通Φm的控制方式。（6-2）10基频以下调速然而，绕组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，则得这是恒压频比的控制方式。（6-3）m恒定11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，不能忽略。带定子电压补偿的恒压频比控制特性OUsf1图6-1恒压频比控制特性UsNf1Na—无补偿b—带定子压降补偿12这时，

7、需要人为地把电压Us抬高一些，以便近似地补偿定子阻抗压降—称低频补偿或低频转矩提升。带定子电压补偿的恒压频比控制特性OUsf1图6-1恒压频比控制特性UsNf1Na—无补偿b—带定子压降补偿137.1变压变频调速的基本原理7.2异步机电压－频率协调控制时的机械特性7.3*电力电子变压变频器的主要类型7.4变压变频调速系统中的PWM技术7.5基于异步电动机稳态模型的变压变频调速7.6异步电动机的动态数学模型和坐标变换7.7基于动态模型按转子磁链定向的矢量控制系统7.8基于动态模型按定子磁链控制的直接转矩控制系统Q1基频以下调速

8、Q2基频以上调速第7章笼型异步电动机变压变频调速系统14基频以上调速在基频以上调速时，频率从向上升高，受到电机绝缘耐压磁路饱和的限制，定子电压Us不能随之升高，最多只能保持额定电压UsN不变(Us=UsN)这将导致磁通与频率成反比地降低，使得异步电动机工作在弱磁状态15把基频以下和基频以上