变频器4PPT课件

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1、2021/6/16 1广东石油化工学院 王涛变频器应用技术2021/6/16 2模 块 一 变 频 器 的 基 本 知 识项 目 4 变 频 器 的 控 制 方 式 项 目 目 标 ： 1.理 解 U/F控 制 的 基 本 原 理 2.掌 握 U/F控 制 的 特 点 及 其 原 理 3.了 解 矢 量 控 制 与 直 接 转 矩 控 制2021/6/16 3 一 . U/F控 制 1. U/F控 制 的 基 本 原 理图 异步电动机稳态等效电路和感应电动势 Us1 Rs Lls LlrLm Rr /sIs I0 IrEgEs Er2021/6/16 4定 子 每 相 电 动 势 Mn44.4

2、 fNkE E 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。 fNKnM2021/6/16 51). 基 频 以 下 调 速 要 保 持 m 不 变 ， 当 频 率 f 从 额 定 值 fN 向 下 调 节 时 ，必 须 同 时 降 低 E ， 使 fE 常 值即 采 用 恒 值 电 动 势 频 率 比 的 控 制 方 式。 Mn44.4 fNkE 2021/6/16 6恒 压 频 比 的 控 制

3、 方 式 绕 组 中 的 感 应 电 动 势 E难 以 直 接 控 制 ， 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 U E， 则 得 这 是 恒 压 频 比 的 控 制 方 式 。常值fU2021/6/16 7机 械 特 性 曲 线eTOnN0n03n02n01n Nf1f2f3f 321Nffff 图 1-16 恒 压 频 比 控 制 时 变 频 调 速 的 机 械 特 性补 偿 定 子 压降 后 的 特 性2021/6/16 82） . 基 频 以 上 调 速 在 基 频 以 上 调 速 时 ， 频

4、率 应 该 从 fN向 上 升 高 ， 但 定 子 电 压U 却 不 可 能 超 过 额 定 电 压 UN ， 最 多 只 能 保 持 U = UN ， 这 将迫 使 磁 通 与 频 率 成 反 比 地 降 低 ， 相 当 于 直 流 电 机 弱 磁 升 速 的情 况 。 恒 功 率 调 速eTOnN0n c0n b0n a0n Nf afbfcf cfbfafNf 2021/6/16 92. U/F控 制 的 特 点 及 应 用 特 点 ： 结 构 简 单 ， 成 本 低 ， 机 械 特 性 硬 度 较 好 ， 能 满 足 一 般 传 动的 平 滑 调 速 的 要 求 。 缺 点 ： 低 频

5、 时 ， 输 出 电 压 较 低 ， 转 矩 受 定 子 阻 抗 压 降 影 响 较 明显 ， 使 最 大 输 出 转 矩 减 小 。 采 用 开 环 控 制 时 ， 不 能 达 到 较 高 的 控 制 性 能 。 措 施 ： 转 矩 补 偿 。 应 用 ： 通 用 型 变 频 器 常 采 用 ， 在 风 机 、 泵 类 机 械 ， 生 产 流 水 线 的工 作 台 传 动 ， 空 调 等 家 用 电 器 。2021/6/16 10 二 . 矢 量 控 制 1. 矢 量 控 制 的 基 本 思 想 模 仿 直 流 电 动 机 ， 以 三 相 交 流 绕 组 和 两 相 直 流 绕 组 产 生

6、同样 的 旋 转 磁 动 势 为 准 则 ， 把 定 子 电 流 分 解 为 2个 分 量 ： 产 生 磁 场 的 电 流 分 量 （ 励 磁 电 流 ） 产 生 转 矩 的 电 流 分 量 （ 转 矩 电 流 ） 对 这 2个 量 分 别 控 制 即 可 。2021/6/16 11三 相 异 步 电 动 机 的 物 理 模 型 AB C uAuBuC 1 uaubuc ab c 图 三 相 异 步 电 动 机 的 物 理 模 型2021/6/16 12 （ 1） 交 流 电 机 绕 组 的 等 效 物 理 模 型 ABC AB C iAiBiC F1 a） 三 相 交 流 绕 组2021/6

7、/16 13 （ 2） 等 效 的 两 相 交 流 电 机 绕 组 F i i1b） 两 相 交 流 绕 组 2021/6/16 14（ 3） 旋 转 的 直 流 绕 组 与 等 效 直 流 电 机 模 型1 F MT imit MTc） 旋 转 的 直 流 绕 组 2021/6/16 15图 异 步 电 动 机 的 坐 标 变 换 结 构 图3/2 三 相 /两 相 变 换 ; VR 同 步 旋 转 变 换 ; M轴 与 轴 （ A轴 ） 的 夹 角 3/2 VR 等 效 直 流电 机 模 型ABC iAiBiC it1im1ii异步电动机异 步 电 机 的 坐 标 变 换 结 构 图202

8、1/6/16 16 矢 量 控 制 系 统 原 理 结 构 图 控 制 器 VR-1 2/3电流控制变频器3/2 VR 等 效 直 流电 机 模 型+ i*m1i*t1 1i*1i*1 i*Ai*Bi*C iAiBiC i1i1 im1it1反馈信号异 步 电 动 机给定信号 图 矢 量 控 制 系 统 原 理 结 构 图2021/6/16 17 注 ： (1) 反 馈 信 号 包 括 ： 电 流 速 度 电 流 反 映 负 载 状 态 ， 及 时 调 节 。 速 度 反 映 拖 动 系 统 实 际 转 速 和 给 定 值 之 间 的 差 异 以 便及 时 校 正 ， 调 整 动 态 性 能

9、。 (2) 速 度 传 感 器 ： 用 于 测 速 问 题 ： 会 使 传 动 系 统 不 可 靠 ， 安 装 麻 烦 。 改 进 ： 无 速 度 传 感 器 矢 量 控 制 技 术 。 (3) “ 无 反 馈 矢 量 控 制 ” 只 是 变 频 器 外 部 不 需 加 其 他 反馈 ， 实 际 内 容 是 存 在 反 馈 的 。2021/6/16 182. 矢 量 控 制 的 特 点 及 应 用 特 点 ： 动 态 响 应 快 ， 调 速 范 围 宽 ， 低 频 转 矩 大 ， 控 制 灵 活 等 。 缺 点 ： 结 构 复 杂 ， 通 用 性 差 （ 一 台 变 频 器 只 能 带 一 台

10、 电 动 机 ， 且与 电 动 机 特 性 有 关 ） 。 应 用 ： (1)要 求 高 速 响 应 的 工 作 机 械 （ 工 业 机 器 人 ） 。 (2)适 应 恶 劣 的 工 作 环 境 （ 造 纸 机 、 印 染 机 等 高 温 、 高 湿 腐蚀 环 境 ） (3)高 精 度 电 力 拖 动 （ 钢 板 卷 线 等 恒 张 力 控 制 系 统 ） (4)四 象 限 运 转 （ 正 反 转 、 加 减 速 ） ， 如 电 梯 等 。2021/6/16 19 三 . 直 接 转 矩 控 制 1. 直 接 转 矩 控 制 的 基 本 思 想 在 准 确 观 测 定 子 磁 链 的 空 间

11、位 置 和 大 小 并 保 持 其 幅 值 基 本恒 定 以 及 准 确 计 算 负 载 转 矩 的 条 件 下 ， 通 过 控 制 电 动 机 的 瞬时 输 入 电 压 来 控 制 电 动 机 定 子 磁 链 的 瞬 时 旋 转 速 度 ， 改 变 它对 转 子 的 瞬 时 转 差 率 ， 从 而 达 到 直 接 控 制 电 动 机 输 出 的 目的 。2021/6/16 202. 直 接 转 矩 控 制 的 特 点 及 应 用 特 点 ： 具 有 鲁 棒 性 强 、 转 矩 动 态 响 应 好 、 控 制 结 构 简 单 、 计 算 简便 。 缺 点 ： 低 速 区 还 存 在 一 些 问 题 （ 定 子 电 流 和 磁 链 畸 变 严 重 ） ； 低 速 时 转 矩 脉 动 大 ， 限 制 了 调 速 范 围 。 应 用 ： 电 力 机 车 牵 引 等 大 功 率 交 流 传 动 系 统 。2021/6/16 21 若有不当之处，请指正，谢谢！