變頻器-文檔資料

1、1廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 王濤王濤變頻器應(yīng)用技術(shù)變頻器應(yīng)用技術(shù)2模塊一 變頻器的基本知識項目4 變頻器的控制方式 項目目標(biāo)： 1.理解U/F控制的基本原理 2.掌握U/F控制的特點及其原理 3.了解矢量控制與直接轉(zhuǎn)矩控制3 一. U/F控制 1. U/F控制的基本原理圖 異步電動機穩(wěn)態(tài)等效電路和感應(yīng)電動勢 Us1RsLlsLlrLmRr /sIsI0IrEgEsEr4定子每相電動勢Mn44. 4fNkE E 在定子每相中感應(yīng)電動勢的有效值，單位為V； 定子頻率，單位為Hz； 定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)； 基波繞組系數(shù)； 每極氣隙磁通量，單位為Wb。 fNKnM51). 基頻以下調(diào)速 要保持

2、 m 不變，當(dāng)頻率 f 從額定值 fN 向下調(diào)節(jié)時，必須同時降低 E ，使 fE常值即采用恒值電動勢頻率比的控制方式采用恒值電動勢頻率比的控制方式。 Mn44. 4fNkE 6恒壓頻比的控制方式 繞組中的感應(yīng)電動勢E難以直接控制，當(dāng)電動勢值較高時，可以忽略定子繞組的漏磁阻抗壓降，而認(rèn)為定子相電壓 U E，則得 這是恒壓頻比的控制方式恒壓頻比的控制方式。常值fU7機械特性曲線eTOnN0n03n02n01nNf1f2f3f321Nffff圖1-16 恒壓頻比控制時變頻調(diào)速的機械特性補 償 定 子 壓降后的特性82）. 基頻以上調(diào)速 在基頻以上調(diào)速時，頻率應(yīng)該從fN向上升高，但定子電壓U 卻不可能

3、超過額定電壓UN ，最多只能保持U = UN ，這將迫使磁通與頻率成反比地降低，相當(dāng)于直流電機弱磁升速的情況。 恒功率調(diào)速恒功率調(diào)速eTOnN0nc0nb0na0nNfafbfcfcfbfafNf92. U/F控制的特點及應(yīng)用 特點： 結(jié)構(gòu)簡單，成本低，機械特性硬度較好，能滿足一般傳動的平滑調(diào)速的要求。 缺點： 低頻時，輸出電壓較低，轉(zhuǎn)矩受定子阻抗壓降影響較明顯，使最大輸出轉(zhuǎn)矩減小。 采用開環(huán)控制時，不能達(dá)到較高的控制性能。 措施： 轉(zhuǎn)矩補償。 應(yīng)用： 通用型變頻器常采用，在風(fēng)機、泵類機械，生產(chǎn)流水線的工作臺傳動，空調(diào)等家用電器。10 二. 矢量控制 1. 矢量控制的基本思想 模仿直流電動機，

4、以三相交流繞組和兩相直流繞組產(chǎn)生同樣的旋轉(zhuǎn)磁動勢為準(zhǔn)則，把定子電流分解為2個分量： 產(chǎn)生磁場的電流分量（勵磁電流） 產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量（轉(zhuǎn)矩電流） 對這2個量分別控制即可。11三相異步電動機的物理模型ABCuAuBuC1uaubucabc圖 三相異步電動機的物理模型12 （1）交流電機繞組的等效物理模型ABCABCiAiBiCF1a）三相交流繞組13 （2）等效的兩相交流電機繞組Fii1b）兩相交流繞組 14（3）旋轉(zhuǎn)的直流繞組與等效直流電機模型1FMTimitMTc）旋轉(zhuǎn)的直流繞組 15圖 異步電動機的坐標(biāo)變換結(jié)構(gòu)圖3/2三相/兩相變換; VR同步旋轉(zhuǎn)變換; M軸與軸（A軸）的夾角 3/2V

5、R等效直流等效直流電機模型電機模型ABC iAiBiCit1im1ii異步電動機異步電動機異步電機的坐標(biāo)變換結(jié)構(gòu)圖16 矢量控制系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖 控制器控制器VR-12/3電流控制電流控制變頻器變頻器3/2VR等效直流等效直流電機模型電機模型+i*m1i*t1 1i*1i*1i*Ai*Bi*CiAiBiCi1i1im1it1反饋信號異步電動機給定信號 圖 矢量控制系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖17 注： (1) 反饋信號包括：電流 速度 電流 反映負(fù)載狀態(tài)，及時調(diào)節(jié)。 速度 反映拖動系統(tǒng)實際轉(zhuǎn)速和給定值之間的差異以便及時校正，調(diào)整動態(tài)性能。 (2) 速度傳感器：用于測速 問題：會使傳動系統(tǒng)不可靠，安裝麻煩。 改

6、進(jìn)：無速度傳感器矢量控制技術(shù)。 (3) “無反饋矢量控制” 只是變頻器外部不需加其他反饋，實際內(nèi)容是存在反饋的。182. 矢量控制的特點及應(yīng)用 特點： 動態(tài)響應(yīng)快，調(diào)速范圍寬，低頻轉(zhuǎn)矩大，控制靈活等。 缺點： 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，通用性差（一臺變頻器只能帶一臺電動機，且與電動機特性有關(guān)）。 應(yīng)用： (1)要求高速響應(yīng)的工作機械（工業(yè)機器人）。 (2)適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境（造紙機、印染機等高溫、高濕腐蝕環(huán)境） (3)高精度電力拖動（鋼板卷線等恒張力控制系統(tǒng)） (4)四象限運轉(zhuǎn)（正反轉(zhuǎn)、加減速），如電梯等。19 三. 直接轉(zhuǎn)矩控制 1. 直接轉(zhuǎn)矩控制的基本思想 在準(zhǔn)確觀測定子磁鏈的空間位置和大小并保持其幅值基本恒定以及準(zhǔn)確計算負(fù)載轉(zhuǎn)矩的條件下，通過控制電動機的瞬時輸入電壓來控制電動機定子磁鏈的瞬時旋轉(zhuǎn)速度，改變它對轉(zhuǎn)子的瞬時轉(zhuǎn)差率，從而達(dá)到直接控制電動機輸出的目的。202. 直接轉(zhuǎn)矩控制的特點及應(yīng)用 特點