电气自动控制原理与系统第十章ppt课件.ppt

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1、第十章异步电动机变频调速系统第一节概述第二节变频调速的基本控制方式和机械特性第三节变压变频装置及其基本控制方式第四节SPWM变压变频器第五节转速开环变压变频调速系统第六节转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统第七节异步电动机矢量控制调速系统第八节异步电动机直接转矩控制调速系统第九节异步电动机变频调速系统仿真本章小结主要内容第一节概述均匀地改变定子的电源频率f1可均匀地改变电动机转速n。对于变频调速，为了避免电动机的磁通饱和，同时抑制起动电流及产生必要的起动转矩，需要维持磁通恒定，这就需要在改变电动机定子电压频率的同时控制电

2、压幅值大小。因此对电动机供电的变频器一般都要求兼有调压和调频两种功能（即VVVF型变频器）。异步电动机的变频控制系统分为两大类：基于稳态模型的和基于动态模型的。第二节变频调速的基本控制方式和机械特性三相异步电动机中存在：如忽略定子阻抗压降，则式中Eg—气隙在定子每相绕组中感应电动势的有效值；N1—定子每相绕组串联匝数；kN1—基波绕组系数；Φm—每极气隙磁通量。（10-1）（10-2）上式表明，若端电压U1保持不变，随着f1的升高，气隙磁通Φm将减少。Φm的减小势必导致电动机允许输出转矩Td、最大转矩Tdmax下降，严重

3、时会使电动机发生堵转；减小f1，Φm将增加。这会使磁路饱和，励磁电流上升，导致铁损急剧增加。因此，要求在改变频率的同时改变定子电压U1，以维持磁通Φm基本不变，即异步电动机的变频调速必须对电压和频率进行协调控制。第二节变频调速的基本控制方式和机械特性图10-1异步电动机稳态等效电路L1─定子每相漏电感；L2′─折合到定子侧的转子每相漏电感；Lm─定子每相绕组产生的气隙主磁通的等效电感，即励磁电感；Er─折合到定子侧的转子全磁通的感应电动势；Es─定子全磁通的感应电动势。第二节变频调速的基本控制方式和机械特性异步电动机变压

4、变频调速也划分基频以下调速和基频以上调速两个范围，从而采用不同的基本控制策略。一、基频以下的恒磁通调速（f1

5、电电源的电压和频率，应按照如图10-2所示的控制曲线实施控制。（10-3）第二节变频调速的基本控制方式和机械特性图10-2恒压频比模式的控制曲线恒压频比控制变频调速的机械特性如图10-3所示。图10-3恒U1/f1控制模式的机械特性可见：特性基本上是上下平移的，硬度较好，但Tdmax随f1降低而降低，但采用定子补偿后可以适当提高带负载能力。2．恒定子电动势频比控制模式（Eg/f1=常数模式）分析图10-1所示的异步电动机等效电路，可以发现：假如能够提高定子电压以完全补偿定子阻抗的压降，就能实现恒定子电动势频比的控制模式，

6、即有恒电动势频比()机械特性如图10-4所示，特性优于U1/f1=常值的控制方式，该控制方式可在稳态时保持Φm=常值，从而改善了低速性能，但控制较为困难。这时，sm、Tdmax分别为：（10-4）（10-7）（10-8）图10-4恒Eg/f1控制模式的机械特性3．恒转子电动势频比控制模式（Er/f1=常数模式）进一步研究图10-1的等效电路，可以设想如果能够通过某种方式直接控制转子电动势，使其按照恒转子电动势频比进行控制，即有当采用恒Er/f1控制模式时，异步电动机的机械（10-9）特性Td=f(s)变为线性关系。该控制方

7、式可以得到和它励直流电动机一样的机械特性。这是由于它在U1/f1=常值的控制方式下进一步提高U1，同时补偿了定子和转子绕组的阻抗压降。要保持Er/f1=常值，必须按照转子全磁通幅值Φrm=常值进行控制。这种控制方式实现困难，它是异步电动机矢量控制系统所遵循的基本原则。Td可表示为：图10-5恒Er/f1控制模式的机械特性（10-11）变频调速的基本控制方式和机械特性二．基频以上调速（f1>f1N）基频以上调速只能保持U1=U1N，因而磁通将与频率成反比降低，相当于它励直流电动机的弱磁升速的情况。异步电动机基频以下调速为恒

8、转矩调速，基频以上调速为恒功率调速。基频以上调速机械特性如图10-6所示。特性基本上是上下平移的，但Tdmax随f1提高而降低。这时，Tdmax为：（10-13）图10-6基频以上恒压变频控制模式的机械特性三、基频以下和基频以上的配合控制如果要求异步电动机实现大范围的调速，就需要基频以下和基频以上的配合