交流调速(三)VVVFppt课件.ppt

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1、第七章VVVF调速系统引言交流调速系统的基本方案异步电动机变频调速机械特性VVVF控制转差频率控制通用变频器7.1引言三相交流异步电动机的发明在电力拖动史上有着十分重要的意义。因为它的转子电路不需要和外电路相联接，转子绕组由两侧端部互相短接的铜条或铝条(俗称鼠笼条)构成，可以自成回路，形状象个“鼠笼”，故常称为笼形电动机，如图所示。在所有电动机中，这种结构在简单、坚固方面是首屈一指的。这带来了使用寿命长、易于维修、以及价格低廉等极为突出的优点，使它在整个电力拖动领域独占鳌头。在20世纪的大部分时间里，约占有整个电力拖动容量的80%的不变速拖动系统都是采用的交流电动机，而只占20%的高

2、控制性能可调速的电力拖动系统采用的是直流电动机。这几乎已经成为一种举世公认的格局。交流调速系统的调速方案虽然早已有多种发明并得到了实际应用，但由于其调速性能始终无法与直流调速系统相匹配，所以一直没有在高控制性能的调速中得以使用。异步电动机交流电机的结构图8-1三相异步电动机的结构图1-轴承盖；2-端盖；3-接线盒；4-定子铁心；5-定子绕组；6-散热筋；7-转轴；8-转子；9-风扇；10-罩壳；11-轴承；12机座123645789101112异步电动机的简单工作原理1.旋转磁场定子三相绕组通入三相交流电(星形联接)AXBYCZAYCBZX(•)电流出()电流入规定i:“×”首端流

3、入，尾端流出。i:“·”尾端流入，首端流出。AXZBCY三相电流合成磁场的分布情况合成磁场方向向下合成磁场旋转60°合成磁场旋转90°600AXZBCYAXZBCY右手螺旋定则900分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场即：一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°2.旋转磁场的转速旋转磁场的转速取决于磁场的极对数其中为工频交流电的频率：磁极对数每个电流周期磁场转过的空间角度同步转速n0旋转磁场转速n1(同步转速）与电源频率f1和电机磁极对数p有关。3.电枢的转动原理铁芯槽内放铜条，端部用短路环形成一体。或铸铝形成转子。转动原理AXYCBZ定子三相绕组通入三相交流电方向:顺时

4、针切割转子导体右手定则感应电动势E20旋转磁场感应电流I2旋转磁场左手定则电磁力FF电磁转矩T转子转速nF4.转差率由前面分析可知，电动机转子转动方向与定子所产生的同步磁场旋转的方向一致，但转子转速n不可能达到与旋转磁场的转速相等，即异步电动机如果:无转子电动势和转子电流转子与旋转磁场之间就不会再有相对运动，磁通也将不会切割转子导条无转矩因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。而异步电动机之所以被冠以“异步”二字，是因为其转子的转速n永远也跟不上旋转磁场的转速n1。两者之差称为转差:异步电动机运行中:转子转速亦可由转差率求得：转差率s为：旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋

5、转磁场的同步转速之比称为转差率。7.2交流调速的基本方案由异步电动机的转差率与转速之间的关系：由上式表明，要改变异步电动机转子的转速，除了改变供电电源的频率以外，剩下的就只有两种办法:改变磁极对数改变转差率改变磁极对数这可以通过改变定子绕组的接法来实现，其接法如下图所示：这种方法的缺点是十分明显的:一台电动机最多只能安置两套绕组，每套绕组最多只能有两种接法。所以最多只能得到4种转速，与所要求的无级调速相去甚远。改变转差率这种方法适用于绕线转子异步电动机，通过滑环与电刷改变外接电阻值来进行调速，如下图所示。显然，这是通过改变在外接电阻中消耗能量的多少来调速的，不利于节能。此外，由于增加

6、了滑环与电刷，从而增加了容易发生故障的薄弱环节。改变同步频率上面这个式子是在发明异步电动机的当时就知道了的，所以改变供电电源变频即可调节转子转速，可以说是和异步电动机“与生俱来”的。一方面，生产机械迫切地要求无级调速，另一方面，改变频率可以实现无级调速的原理又是如此明明白白地摆在那儿。而变频调速装置却如此地难产，成为了人们翘首以盼地期待着的技术！变频调速技术真正地进入到能够推广普及的实用阶段，已经是20世纪80年代以后了——将近一个世纪！异步电动机调速方法1.恒控制的机械特性同步机械角速度总漏抗可以写成(7.1)7.3异步电动机变频调速机械特性图7.1异步电机的T型等效电路分析一组机

7、械特性推导得：(7.3)结论：s很小时，在恒压频比条件下改变频率时，机械特性基本上是平移的。特性分析（续）当s接近于1时，可忽略式（7-1）分母中的Rr'，则（7-4）即s接近于1时转矩近似与s成反比，这时，Te=f（s）是对称于原点的一段双曲线。分析最大转矩：(7.1)式对s求导可得最大转矩结论：最大转矩是随着的降低而减小的。频率很低时，太小将限制调速系统的带负载能力。(7.4)机械特性当s为以上两段的中间数值时，机械特性从直线段逐渐过渡到双曲线段，如图