變頻器的原理

1、 變變 頻頻 器器 原原 理理 希望森蘭科技股份有限公司希望森蘭科技股份有限公司 一一.變頻器的原理與組成變頻器的原理與組成 (一一)概述概述: 1.定義：轉換電能并能改變頻率的電能轉換裝置。定義：轉換電能并能改變頻率的電能轉換裝置。 2.交流調速技術發(fā)展的概況與趨勢：交流調速技術發(fā)展的概況與趨勢： 交流電機：結構簡單，價低，動態(tài)響應好、維護方便，但調速困難。交流電機：結構簡單，價低，動態(tài)響應好、維護方便，但調速困難。 直流電機：結構復雜、成本高、故障多、維護困難且工作量大；機械換向直流電機：結構復雜、成本高、故障多、維護困難且工作量大；機械換向器的換向能力限制了電動機的容量（單機容量器的換向

2、能力限制了電動機的容量（單機容量12000kW14000kW）、電壓和）、電壓和速度（最高電壓速度（最高電壓1000多伏、最高轉速多伏、最高轉速3000r/min）。接觸式的電流傳輸又限制）。接觸式的電流傳輸又限制了其使用場合；電樞在轉子上，電動機的效率低，散熱條件差。為改善換向了其使用場合；電樞在轉子上，電動機的效率低，散熱條件差。為改善換向能力，減小電樞漏感，轉子變得粗短慣性增大，影響系統(tǒng)的動態(tài)響應。能力，減小電樞漏感，轉子變得粗短慣性增大，影響系統(tǒng)的動態(tài)響應。 交流調速飛速技術發(fā)展的原因：交流調速飛速技術發(fā)展的原因： 電力電子器件制造技術；電力電子電路的變換技術；電力電子器件制造技術；電

3、力電子電路的變換技術；PWM技術，矢量控制技術，矢量控制技術，直接轉矩控制技術；微機和大規(guī)模集成電路基礎的數(shù)字控制技術。技術，直接轉矩控制技術；微機和大規(guī)模集成電路基礎的數(shù)字控制技術。 (二二)發(fā)展趨勢與動向發(fā)展趨勢與動向: IGBT的應用，載波頻率可達的應用，載波頻率可達16KHz，抑制噪聲和機械共震，電機電流，抑制噪聲和機械共震，電機電流在低速時波形接近正弦，減少轉矩脈動；電壓驅動，簡化了電路；網側變流在低速時波形接近正弦，減少轉矩脈動；電壓驅動，簡化了電路；網側變流器的器的PWM控制；矢量控制變頻器技術的通用化，無速度傳感器矢量控制系控制；矢量控制變頻器技術的通用化，無速度傳感器矢量控制

4、系統(tǒng)代表另一新技術動向。統(tǒng)代表另一新技術動向。 無速度傳感器矢量控制的速度觀測模型，建模方法大體上有：動態(tài)速度無速度傳感器矢量控制的速度觀測模型，建模方法大體上有：動態(tài)速度估計器；模型參考自適應方法、基于估計器；模型參考自適應方法、基于PI調節(jié)器法、自適應轉速觀測器法、轉調節(jié)器法、自適應轉速觀測器法、轉子齒諧波法、滑模觀測法等。子齒諧波法、滑模觀測法等。 感應電機是一多變量，強耦合及時變參數(shù)系統(tǒng)，圍繞它有若干研究課題感應電機是一多變量，強耦合及時變參數(shù)系統(tǒng)，圍繞它有若干研究課題: 電機參數(shù)模型的離散化、電機參數(shù)的自測定、電機定子電流的控制、電電機參數(shù)模型的離散化、電機參數(shù)的自測定、電機定子電流

5、的控制、電機參數(shù)的辯識、電機狀態(tài)估計、系統(tǒng)穩(wěn)定性分析。機參數(shù)的辯識、電機狀態(tài)估計、系統(tǒng)穩(wěn)定性分析。 l 主控一體化主控一體化 日本三菱公司將功率芯片和控制電路集成在一快芯片上日本三菱公司將功率芯片和控制電路集成在一快芯片上的的DIPIPM（即雙列直插式封裝）的研制已經完成并推向市場。一種使逆變（即雙列直插式封裝）的研制已經完成并推向市場。一種使逆變功率和控制電路達到一體化，智能化和高性能化的功率和控制電路達到一體化，智能化和高性能化的HVIC（高耐壓（高耐壓IC）SOC（System on Chip）的概念已被用戶接受，首先滿足了家電市場低成本、?。┑母拍钜驯挥脩艚邮埽紫葷M足了家電市場低成本

6、、小型化、高可靠性和易使用等的要求。因此葉以展望，隨著功率做大，此產品型化、高可靠性和易使用等的要求。因此葉以展望，隨著功率做大，此產品在市場上極具競爭力。在市場上極具競爭力。 2 小型化小型化 用日本富士（用日本富士（FUJI）電機的三添勝先生的話說，變頻器的?。╇姍C的三添勝先生的話說，變頻器的小型化就是向發(fā)熱挑戰(zhàn)。這就是說變頻器的小型化除了出自支撐部件的實裝技型化就是向發(fā)熱挑戰(zhàn)。這就是說變頻器的小型化除了出自支撐部件的實裝技術和系統(tǒng)設計的大規(guī)模集成化，功率器件發(fā)熱的改善和冷卻技術的發(fā)展已成術和系統(tǒng)設計的大規(guī)模集成化，功率器件發(fā)熱的改善和冷卻技術的發(fā)展已成為小型化的重要原因。為小型化的重要原

7、因。ABB公司將小型變頻器定型為公司將小型變頻器定型為CompACTM，他向，他向全球發(fā)布的全新概念是，小功率變頻器應當象接觸器、軟起動器等電器元件全球發(fā)布的全新概念是，小功率變頻器應當象接觸器、軟起動器等電器元件一樣使用簡單，安裝方便，安全可靠。一樣使用簡單，安裝方便，安全可靠。 3 低電磁噪音化低電磁噪音化 今后的變頻器都要求在抗干擾和抑制高次諧波方面符合今后的變頻器都要求在抗干擾和抑制高次諧波方面符合EMC國際標準國際標準,主要做法是在變頻器輸入側加交流電抗器或有源功率因數(shù)校正主要做法是在變頻器輸入側加交流電抗器或有源功率因數(shù)校正（Active Power Factor Correcti

8、on APFC）電路，改善輸入電流波形降低）電路，改善輸入電流波形降低電網諧波以及逆變橋采取電流過零的開關技術。而控制電源用的開關電源將電網諧波以及逆變橋采取電流過零的開關技術。而控制電源用的開關電源將推崇半諧振方式，這種開關控制方式在推崇半諧振方式，這種開關控制方式在3050M時的噪聲可降低時的噪聲可降低1520dB。 4 專用化通用變頻器中出現(xiàn)專用型家族是近年來的事。其目的是更好專用化通用變頻器中出現(xiàn)專用型家族是近年來的事。其目的是更好發(fā)揮變頻器的獨特功能并盡可能地方便用戶。如用于起重機負載的發(fā)揮變頻器的獨特功能并盡可能地方便用戶。如用于起重機負載的ACC系列，系列，用于交流電梯的用于交流

9、電梯的 Siemens MICO340系列和系列和FUJI FRN5000G11UD系列，其他系列，其他還有用于恒壓供水、機械主軸傳動、電源再生、紡織、機車牽引等專用系列。還有用于恒壓供水、機械主軸傳動、電源再生、紡織、機車牽引等專用系列。 5 系統(tǒng)化系統(tǒng)化 作為發(fā)展趨勢，通用變頻器從模擬式、數(shù)字式、智能化、多作為發(fā)展趨勢，通用變頻器從模擬式、數(shù)字式、智能化、多功能向集中型發(fā)展。最近，日本安川提出了以變頻器，伺服裝置，控制器及功能向集中型發(fā)展。最近，日本安川提出了以變頻器，伺服裝置，控制器及通訊裝置為中心的通訊裝置為中心的”D&M&C”概念，并制定了相應的標準。目的是為用戶概念

10、，并制定了相應的標準。目的是為用戶提供最佳的系統(tǒng)。因此可以預見在今后變頻器的高速響應器件和高性能控提供最佳的系統(tǒng)。因此可以預見在今后變頻器的高速響應器件和高性能控制將是基本條件。制將是基本條件。 若希望把轉矩誤差控制在若希望把轉矩誤差控制在3%以內，需要對磁通變化作修正以內，需要對磁通變化作修正(補償勵磁電補償勵磁電抗引起的飽和及定子鐵損的變化抗引起的飽和及定子鐵損的變化)；若希望把轉矩誤差控制在；若希望把轉矩誤差控制在1%以內，需要以內，需要對定子和轉子的鐵損進行補償對定子和轉子的鐵損進行補償. 矩陣式變頻器、直接驅動技術（高精度：電機和負載間剛性耦合，高矩陣式變頻器、直接驅動技術（高精度：

11、電機和負載間剛性耦合，高速和高加速度、高動態(tài)響應、高機械剛度和可靠性、低噪聲和零保養(yǎng)，部件速和高加速度、高動態(tài)響應、高機械剛度和可靠性、低噪聲和零保養(yǎng)，部件減少可降低噪聲，磨損部件只有旋轉或直線軸承，做到永久性潤滑和無需維減少可降低噪聲，磨損部件只有旋轉或直線軸承，做到永久性潤滑和無需維修的一次性裝配，可實現(xiàn)零保養(yǎng)。修的一次性裝配，可實現(xiàn)零保養(yǎng)。 (三三)交流電機的調速方法交流電機的調速方法: 調壓調速、電磁調速、繞線式電機轉子串電阻調速、串級調速、變極調調壓調速、電磁調速、繞線式電機轉子串電阻調速、串級調速、變極調速、變頻調速等速、變頻調速等 (四四)變頻器的構成變頻器的構成:主回路（整流器

12、、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器）主回路（整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器）控制回路控制回路保護回路保護回路(五五)變頻器的分類變頻器的分類:1、按直流電源性質分、按直流電源性質分: 電流型、電壓型電流型、電壓型(1)電流型電流型 Id趨于平穩(wěn)；四象限運行趨于平穩(wěn)；四象限運行 (2)電壓型電壓型 Ed趨于平穩(wěn)；不選擇負載的通用性趨于平穩(wěn)；不選擇負載的通用性(3)電流源供電時交流電機工作特性電流源供電時交流電機工作特性:多功能控制板多功能控制板主回路主回路圖圖(五五) 交交-直直-交變頻器結構圖交變頻器結構圖 圖圖(六六) 電壓型與電流型交一直一交變頻器電壓型與電流型交一直一交變頻器a）電壓型變頻器 b）電流

13、型變頻器變頻器輸出電壓方波經變頻器輸出電壓方波經L/R積分為電流波形近似為正弦波積分為電流波形近似為正弦波特點名稱特點名稱電壓型變頻器電壓型變頻器電流型變頻器電流型變頻器儲能元件儲能元件電容器電容器電抗器電抗器波形的特點波形的特點電壓波形為矩形波電壓波形為矩形波電流波形近似正弦波電流波形近似正弦波電流波形為矩形波電流波形為矩形波電壓波形為近似正弦波電壓波形為近似正弦波回路構成上回路構成上的特點的特點 有反饋二極管有反饋二極管直流電源并聯(lián)大容量直流電源并聯(lián)大容量電容（低阻抗電壓源）電容（低阻抗電壓源）電動機四象限運轉需要再生用變流器電動機四象限運轉需要再生用變流器無反饋二極管無反饋二極管直流電源

14、串聯(lián)大電感直流電源串聯(lián)大電感（高阻抗電流源）（高阻抗電流源）電動機四象限運轉容易電動機四象限運轉容易特性上的特特性上的特點點負載短路時產生過電流負載短路時產生過電流轉距響應較慢轉距響應較慢輸入功率因數(shù)高輸入功率因數(shù)高負載短路時能抑制過電流負載短路時能抑制過電流轉距響應快轉距響應快輸入因素低輸入因素低電壓型變頻器和電流型變頻起對比電壓型變頻器和電流型變頻起對比 a、電機起動轉矩??；、電機起動轉矩小； b、能夠穩(wěn)定運行范圍窄，在大部分的轉速范圍內是電機運、能夠穩(wěn)定運行范圍窄，在大部分的轉速范圍內是電機運行不穩(wěn)定區(qū)。行不穩(wěn)定區(qū)。 原因：恒流源供電時，定子磁勢是恒定的?？蛰d時，全部定原因：恒流源供電時

15、，定子磁勢是恒定的。空載時，全部定子磁勢用于勵磁，氣隙中產生很強的磁場，鐵心高度飽和。負子磁勢用于勵磁，氣隙中產生很強的磁場，鐵心高度飽和。負載增加時，轉子減速而轉差率增大，轉子電流增加。由于轉子載增加時，轉子減速而轉差率增大，轉子電流增加。由于轉子電流的去磁作用，氣隙合成磁場減小，磁場變弱，先退出飽和電流的去磁作用，氣隙合成磁場減小，磁場變弱，先退出飽和磁場變化緩慢，而未隨轉子電流的增加磁場很快變弱，導致端磁場變化緩慢，而未隨轉子電流的增加磁場很快變弱，導致端電壓急劇下降，單位轉子電流產生的轉矩減小，導致轉子電流電壓急劇下降，單位轉子電流產生的轉矩減小，導致轉子電流進一步增大，形成惡性循環(huán)，

16、使轉矩很快下降到較小數(shù)值進一步增大，形成惡性循環(huán)，使轉矩很快下降到較小數(shù)值. 實際上，電流源不是真正的恒流源，等效為電壓源驅動下的實際上，電流源不是真正的恒流源，等效為電壓源驅動下的恒流源。恒流源。 R1X1X2R2/SxmIIII121m圖圖(七七) 異步電機在恒流源供電時異步電機在恒流源供電時的等值電路的等值電路 由戴維南定理，開路電勢和由戴維南定理，開路電勢和 等效內阻：等效內阻：m1thXIE2mgXXX22m22m12)XX()SR(XII由此求出由此求出I2:電磁轉矩：電磁轉矩：)XX()SR(f2XIn3SRI3npnPT22m2212m21p2221pm1p1m（1）nT電壓源

17、供電轉矩轉電壓源供電轉矩轉-速特性速特性電流源供電轉矩轉電流源供電轉矩轉-速特性速特性圖圖(八八) 電流源供電機轉矩電流源供電機轉矩-轉速特性轉速特性 由（由（1）式畫出其轉矩）式畫出其轉矩-轉速轉速特性如圖特性如圖7。并求出最大轉矩和。并求出最大轉矩和臨界轉差率：臨界轉差率：)xx(f4XInT2m12m21pmax2m2mxaXXRS 電壓源供電的情況下，最大電壓源供電的情況下，最大轉矩出現(xiàn)在轉矩出現(xiàn)在 的的)XX(RS212mxa地方。由于地方。由于 ，所以在恒流源供電時，最大轉矩出現(xiàn)在轉，所以在恒流源供電時，最大轉矩出現(xiàn)在轉差率小得多的地方。電機轉矩差率小得多的地方。電機轉矩-轉速特性

18、成尖峰狀，起動轉矩很轉速特性成尖峰狀，起動轉矩很小，小， 穩(wěn)定運行的范圍很窄。穩(wěn)定運行的范圍很窄。 1mXX 2、按輸出電壓的調節(jié)方式分類、按輸出電壓的調節(jié)方式分類: (1)PAM方式方式 脈幅調節(jié)，改變直流電壓幅值的調壓方式。脈幅調節(jié)，改變直流電壓幅值的調壓方式。 相控整流器；直流斬波器。相控整流器；直流斬波器。 (2)PWM方式方式: 整流器為二極管，變頻器的輸出電壓由逆變器按整流器為二極管，變頻器的輸出電壓由逆變器按PWM方式完成。方式完成。 SPWM-輸出電壓平均值為正弦波的輸出電壓平均值為正弦波的PWM方式。方式。 3、按控制方式、按控制方式: (1)V/F控制控制 逆變器的控制脈沖

19、發(fā)生器同時受控于逆變器的控制脈沖發(fā)生器同時受控于f和和v，而，而v與與f的關系的關系由由v/f決定。決定。 開環(huán)控制，無開環(huán)控制，無PG控制電路簡單，通用性強，經濟性好，用于速度精度控制電路簡單，通用性強，經濟性好，用于速度精度要求不十分嚴格或負載變動較小的場合。要求不十分嚴格或負載變動較小的場合。 (2)轉差頻率控制轉差頻率控制 轉差補償?shù)拈]環(huán)控制方式，可達到直流雙閉環(huán)的水轉差補償?shù)拈]環(huán)控制方式，可達到直流雙閉環(huán)的水平。平。 (3)矢量控制矢量控制: 基于電機動態(tài)模型的控制方式，既控制量的大小，又控制方基于電機動態(tài)模型的控制方式，既控制量的大小，又控制方向向. 要求動態(tài)性能較高的場合使用。要

20、求動態(tài)性能較高的場合使用。4、按主電路使用的器件、按主電路使用的器件IGBT GTR GTO SCR IGCT MOSFET IPM5、按使用的電壓、按使用的電壓高壓變頻器高壓變頻器(210KV) 低壓變頻器低壓變頻器(380V 660V) 正弦脈寬調制技術圖解正弦脈寬調制技術圖解二、二、PWM技術技術n 1、定義：利用半導體器件的開通和關斷，把直流電壓變成一定形狀的、定義：利用半導體器件的開通和關斷，把直流電壓變成一定形狀的電壓脈沖序列，以實現(xiàn)變頻、變壓及控制和消除電壓脈沖序列，以實現(xiàn)變頻、變壓及控制和消除諧波為目標的一門技術。諧波為目標的一門技術。 2、數(shù)學分析：、數(shù)學分析： f(t) t

21、 221221221100000000)()()()sincos()(ttttttntdtfbtdtfatdtfatnbtnaatfnnnn(1)圖圖(九九) 脈沖波形圖脈沖波形圖 f(t)為奇函數(shù)，由付立葉級數(shù)的性質為奇函數(shù)，由付立葉級數(shù)的性質:f(t)=-f(t),則則a0=a0=020002221sin)(sin)(ttdntfttdntfbttn設設f(t)幅度為幅度為1，則，則2011)(tttf(2)在方波的半波內斬為在方波的半波內斬為m個脈沖，斬角分別為個脈沖，斬角分別為m21則對于奇數(shù)則對于奇數(shù)n和奇數(shù)和奇數(shù)m有有 :mkknkmnnnnnnttdnttdnttdnb11222

22、cos) 1(coscoscossinsinsin22124321(3)對于奇數(shù)對于奇數(shù)n和偶數(shù)和偶數(shù)m 有有:mkknkmmnnnnnnttdnttdnttdnb11222cos) 1(coscoscossinsinsin22114321(4)于是，由于是，由(3)和和(4)式對于式對于奇數(shù)奇數(shù)n和任意的和任意的m均有均有:211210:cos)1(mknmkknb式中(5) 對于奇函數(shù)，偶次諧波為零，僅有奇次諧波，即：對于奇函數(shù)，偶次諧波為零，僅有奇次諧波，即：tntfnnsin)(127 . 5 . 3 . 1n各次諧波的幅值為各次諧波的幅值為:52322531FFF則相隔和與設,632

23、1tntfnnsincos)(612(6)各次諧波的幅值為各次諧波的幅值為:5335031FFF 討論：討論：(1)利用利用PWM技術可控制逆變器的輸出波形，使諧波技術可控制逆變器的輸出波形，使諧波 含量減少。含量減少。 (2)諧波的減少是以減少基波幅度為代價。諧波的減少是以減少基波幅度為代價。 3、SPWM (1)自然采樣法自然采樣法 (2)規(guī)則采樣法規(guī)則采樣法圖圖(十十) 三相三相SPWM變變頻器輸出波形頻器輸出波形 三、異步電機變頻調速控制策略三、異步電機變頻調速控制策略 變頻器控制的對象是電機，首先研究電機等效圖變頻器控制的對象是電機，首先研究電機等效圖 (一一)等效圖等效圖: 1、轉

24、子電勢、轉子電勢: 轉子電勢的頻率為轉子電勢的頻率為f2 ，轉子旋轉后，由于轉子導體與磁，轉子旋轉后，由于轉子導體與磁場之間的相對運動速度減小，轉子感應電勢的頻率也隨之減小，此時場之間的相對運動速度減小，轉子感應電勢的頻率也隨之減小，此時: f2=f1S (1) 轉子不動時，一相的電勢為轉子不動時，一相的電勢為: E2=4.44f1w2 kw2 (2) 式中式中: W2-轉子一相繞組匝數(shù)轉子一相繞組匝數(shù) KW2-轉子繞組系數(shù)轉子繞組系數(shù) 轉子旋轉后一相的電勢為轉子旋轉后一相的電勢為: E2 S =4.44f2W2Kw2 =4.44f1SW2KW2 =E2S (3) 2、轉子電勢平衡方程、轉子電

25、勢平衡方程: 當轉子無外加電阻，自成短路時，其一相等值電路如圖當轉子無外加電阻，自成短路時，其一相等值電路如圖: = (R2+ X2S) (4) 式中式中: R2- 轉子一相電阻值轉子一相電阻值 X2S-轉子旋轉后一相的漏抗轉子旋轉后一相的漏抗 X2S= 其中其中: X2-轉子不動時一相的漏抗轉子不動時一相的漏抗 X2=L2 L2-轉子旋轉后一相的漏電感轉子旋轉后一相的漏電感 圖圖(1) 轉子等值電路圖轉子等值電路圖S2E2IRX222IjSE2SXLSfLf2212222 且且: E1=4.44f1W1KW1 由于由于E1I1ZI,于是于是:. 3、定子電勢平衡方程、定子電勢平衡方程: 式中

26、式中: Z1=R1+I1X1 U1定子相電壓定子相電壓 E1定子一相繞組的感應電勢定子一相繞組的感應電勢 I1定子相電流定子相電流 R1定子一相繞組的電阻定子一相繞組的電阻 X1定子一相繞組的漏抗定子一相繞組的漏抗 X1=L1R1 x1圖圖(2) 定子等值電路圖定子等值電路圖1U1I1E1E1U1I=-+Z1 (5)11EU或者或者 U1 E1=4.44f1W1KW1(4)折合算法折合算法:即即 (6)222R)SS1(RSRR2 X22E2I2S)S1(R圖圖(3) 轉子電路值圖轉子電路值圖 (7)(2222SsjXRIE)(2222SjXRISE)(2222jXSRIE等式兩端除以等式兩端

27、除以S又又222222)1()(RSSIjXRIE2S)S1(R上消耗的電功率代表旋轉電機轉子軸上輸出的機械功率上消耗的電功率代表旋轉電機轉子軸上輸出的機械功率.折合關系折合關系:2W221W111122KWmKWmK:KII :電流變比式中電流2W21W1ee22KWKWK:KEE:電勢變比式中電勢(8) (9)m1,m2分別為定子相數(shù)和轉子相數(shù)分別為定子相數(shù)和轉子相數(shù)電阻電阻: (10)式中式中:K=Ke K1KRR222KXX:電抗 (11)折算后折算后(6)式為式為: (12) (7)式為式為: (13)2E2I2R2I2RSS1圖圖(4) 異步電機折算后轉子異步電機折算后轉子一相等值

28、電路圖一相等值電路圖 (5)等值電路等值電路:實用上，為簡化問題，常用實用上，為簡化問題，常用一個和異步電機等效，數(shù)值一個和異步電機等效，數(shù)值上相等的電路表示異步電機上相等的電路表示異步電機,稱為等值電路。稱為等值電路。 于是于是:)XjSR(IE2222222222R)SS1(I)XjR(IE 1-SSR1X110UIXm1-SSR1X110UIXm1-SSR1X110UIXm或R1X110UIXm1-SSR1X110UIXm或R1X110UIXm-E11-SSR1X110UIXm或R1X110UIXm-E11-SSR1X110UIXm或R1X110UIXm-E21-SSR1X110UIXm

29、或R1X110UIXm2E1-SSR1X110UIXm或R1X110UIXm-E1圖圖(5) 異步電機等值電路圖異步電機等值電路圖2R2R2X2I1IXm= LmLm勵磁電感勵磁電感 (二二)機械特性機械特性: 假設：忽略鐵心磁飽假設：忽略鐵心磁飽和，忽略鐵損，忽略空和，忽略鐵損，忽略空間和時間諧波。由異步間和時間諧波。由異步電機等值電路圖電機等值電路圖2R1I2I2XS )()()()(112222222122122ELRLSREI (14)式中式中:1221S轉子角頻率定子角頻率由于：由于：Pm= T1SRI3npnPT2221pm1p1m (15) (16)fE()L(R21112222

30、2222122121121122222222)()(3)()(143:)15()14(2LSRRSEnfERLRnTpp式式代入式中式中:np極對數(shù)；極對數(shù)； -同步角速度，同步角速度，(16)式為異步電機的機械特性方程式。式為異步電機的機械特性方程式。討論討論:1TnS0n0UUU0.70.51N1N1NABCSmTnS0n0UUU0.70.51N1N1NABCm(1)當當S一定時，一定時，T與與U1平方成正比平方成正比.由由(16)式可畫出不同電壓的機式可畫出不同電壓的機械特性曲線械特性曲線:對對(16)式求導：式求導：dT/dS =0得臨界轉差率得臨界轉差率: (17)臨界轉矩為臨界轉矩

31、為:圖圖(6) 異步電機不同電壓下的機械特性異步電機不同電壓下的機械特性S212mLRS211222pmax)fE(L21R4n3TPn1TnABC (2)帶恒轉矩負載時，普通籠型電機變電壓時的穩(wěn)定工作點為帶恒轉矩負載時，普通籠型電機變電壓時的穩(wěn)定工作點為A、B、C轉差率的變化范圍不超過轉差率的變化范圍不超過0-Sm ，調速范圍小。，調速范圍小。 (3)為了能在恒轉矩負載下擴大變電壓調速范圍，應增大轉子電阻，這為了能在恒轉矩負載下擴大變電壓調速范圍，應增大轉子電阻，這就要求電機轉子繞組有較高的電阻值，此時電機機械特性曲線如圖示，由就要求電機轉子繞組有較高的電阻值，此時電機機械特性曲線如圖示，由

32、圖可見恒轉矩負載下調速范圍擴大了，而且堵轉時也不會燒壞電機，但機圖可見恒轉矩負載下調速范圍擴大了，而且堵轉時也不會燒壞電機，但機械特性很軟，一般采用閉環(huán)工作，這種電機叫力矩電機。械特性很軟，一般采用閉環(huán)工作，這種電機叫力矩電機。 (三三)電壓頻率協(xié)調控制下的機械特性電壓頻率協(xié)調控制下的機械特性: 由由(16)式表明，電機帶負載穩(wěn)定運式表明，電機帶負載穩(wěn)定運行時，對于同一種負載要求，即以一行時，對于同一種負載要求，即以一定的轉速定的轉速(或轉差率或轉差率)，在一定的負載轉，在一定的負載轉矩下運行，電壓矩下運行，電壓U1與頻率與頻率f1有多種配合有多種配合,圖圖(7) 力矩電機機械特性曲線力矩電機

33、機械特性曲線電壓電壓U1與頻率與頻率f1的不同配合，機械特性也不相同的不同配合，機械特性也不相同,因此有不同的電壓因此有不同的電壓頻率頻率協(xié)調控制協(xié)調控制. 1.恒壓頻比控制恒壓頻比控制(U1/f1=常數(shù)常數(shù)): 為充分利用鐵心為充分利用鐵心,近似地保持近似地保持 為常數(shù)為常數(shù),發(fā)揮電機產生轉矩的能力，由發(fā)揮電機產生轉矩的能力，由: U1 E1=4.44f1w1kw1 U1/f1=4.44w1kw1 1.恒壓頻比控制恒壓頻比控制(U1/f1=常數(shù)常數(shù)):mmmmin)/ r (Sn260snnmin)/ r (n260n1pp100帶負載時的速降由由(16)式式: 當當S極小時極小時,忽略分母

34、中的含忽略分母中的含S各項得各項得: (18) 結論結論: （1）當）當U1/ 恒值時，對于同一轉矩，恒值時，對于同一轉矩， 基本不變，即在基本不變，即在U1/ =恒值時，機械特性是一族平行曲線。恒值時，機械特性是一族平行曲線。21S112112)(31UnRTSp21221222222112222222)(3)()()(13)()(143111112ERSnERLSSRnfERLRnTpppnT11223344 圖圖(8) 恒壓頻比控制時變恒壓頻比控制時變頻調速機械特性頻調速機械特性 由圖可見：當轉矩增大到最大值以由圖可見：當轉矩增大到最大值以后再降低，特性曲線又折回來后再降低，特性曲線又折

35、回來.頻率越低頻率越低時最大轉矩越小，對于時最大轉矩越小，對于T表達式有表達式有： 當當U1/ =恒值時，恒值時，T隨隨 的降低而減小，當很低，的降低而減小，當很低，T太小太小,調速系統(tǒng)帶載能力差，采用補償定子的壓降，可提升轉矩調速系統(tǒng)帶載能力差，采用補償定子的壓降，可提升轉矩. (19)21122122222)(3)()()(131111ERSnERLSSRnTpp111 2.恒功率控制恒功率控制: 若保持若保持 正比于正比于1/f1，即即Tf1=1則電磁功率為則電磁功率為:TCfE121則Cnf60TTfPp11m 隨隨f1的升高的升高,轉矩特性曲線變軟，轉矩特性曲線變軟，Tmax也隨也隨

36、f1的提高而減小，的提高而減小，由于受定子電壓地限制，通常保持由于受定子電壓地限制，通常保持U1=U1N近似恒功率運行方式近似恒功率運行方式.3.恒恒Er/ 控制控制: 若把電壓若把電壓/頻率協(xié)調控制中的電壓頻率協(xié)調控制中的電壓U1相對地再提高一點，把相對地再提高一點，把轉子漏抗上的壓降也抵消掉轉子漏抗上的壓降也抵消掉,就得到恒就得到恒Er/ 控制，其機械特性控制，其機械特性如下如下:11nTab圖圖(10) 不同電壓不同電壓頻率協(xié)頻率協(xié)調控制下的機械特性調控制下的機械特性a-Er/ bU1/R1X110UIXm-E1ErRS2圖圖(9) 異步電機穩(wěn)態(tài)等效電路和異步電機穩(wěn)態(tài)等效電路和感應電動勢

37、感應電動勢2X2I1IEr轉子全磁通感應電動勢轉子全磁通感應電動勢.由圖可見由圖可見:S/REI2r2帶入轉矩公式(20)11222222111)(3)/(3RSEnSRSREnTrprp 不作任何近似就得出不作任何近似就得出,機械特性機械特性T=f(s)完全是一條直線，這與直流電機完全是一條直線，這與直流電機特性相同特性相同. 又又(21) 保持保持 =C,則則T與與 成線性關系，這種關系不因定子頻率的改變而改成線性關系，這種關系不因定子頻率的改變而改變，與變，與f1無關。無關。 小結：小結： 采用采用U1/f1=C控制的變頻器屬于第一代產品，大多采用控制的變頻器屬于第一代產品，大多采用16

38、位位CPU，是，是恒氣隙磁通控制方式，即用若干條曲線來協(xié)調恒氣隙磁通控制方式，即用若干條曲線來協(xié)調U1與與f1的關系。機械特性基的關系。機械特性基本平行下移，機械硬度尚可，能滿足一般調速要求，但低速轉矩差，須補本平行下移，機械硬度尚可，能滿足一般調速要求，但低速轉矩差，須補償。恒壓頻比控制變頻器是一種轉速，開環(huán)的控制系統(tǒng)動、靜態(tài)要求不高償。恒壓頻比控制變頻器是一種轉速，開環(huán)的控制系統(tǒng)動、靜態(tài)要求不高222222222221222213)(3:RnSRInTRISRIEppr則因此的生產機械經常使用。的生產機械經常使用。 (1)利用人為選定利用人為選定V/f曲線的模式，很難根據負載轉矩變化恰當?shù)?/p>

39、調整電機曲線的模式，很難根據負載轉矩變化恰當?shù)卣{整電機矩轉，負載沖擊或起動過快，有時會引起過流跳閘。所以根據定子電流調節(jié)矩轉，負載沖擊或起動過快，有時會引起過流跳閘。所以根據定子電流調節(jié)變頻器電壓的方法，并不反映負載矩轉，因此，定子電壓也不能根據負載轉變頻器電壓的方法，并不反映負載矩轉，因此，定子電壓也不能根據負載轉矩變化恰當?shù)馗淖冸姶啪剞D，特別在低速下，定子電壓的設定值相對較小，矩變化恰當?shù)馗淖冸姶啪剞D，特別在低速下，定子電壓的設定值相對較小，采用人為選定采用人為選定V/f曲線或自動補償，實現(xiàn)準確的補償是困難的。由于定子電曲線或自動補償，實現(xiàn)準確的補償是困難的。由于定子電阻的壓降隨負載改變，

40、當負載較重時，可能補償不足；負載較輕時可能產生阻的壓降隨負載改變，當負載較重時，可能補償不足；負載較輕時可能產生過補償，磁路飽和過補償，磁路飽和. (2)采用采用V/f控制方式，無法準確的控制電機實際轉速。電機的轉速，不全控制方式，無法準確的控制電機實際轉速。電機的轉速，不全取決于定子頻率，而由轉差率取決于定子頻率，而由轉差率(負載負載)決定。因此決定。因此V/f控制方式靜態(tài)穩(wěn)定度不高?？刂品绞届o態(tài)穩(wěn)定度不高。 （3）轉速極低的時轉矩不夠）轉速極低的時轉矩不夠. （4）這類變頻器采用硬件中斷過流跳閘，當保護電路的時間常數(shù)選擇不當）這類變頻器采用硬件中斷過流跳閘，當保護電路的時間常數(shù)選擇不當時，

41、保護電路的可靠性令人懷疑。事實上時間常數(shù)選擇頗費腦筋時，保護電路的可靠性令人懷疑。事實上時間常數(shù)選擇頗費腦筋, 大保護靈大保護靈敏度不夠敏度不夠; 小抗干擾能力差，不得不折衷考慮。小抗干擾能力差，不得不折衷考慮。 圖中提供了一組圖中提供了一組U/f曲線，可以適應低曲線，可以適應低頻時不同負載對頻時不同負載對U/f曲線的不同要求。曲線的不同要求。 曲線曲線0稱為基本稱為基本U/f曲線，它不含定子曲線，它不含定子壓降補償。壓降補償。 曲線曲線15為低頻段不同程度地提高定為低頻段不同程度地提高定子電壓的子電壓的U/f曲線，稱為曲線，稱為“電壓補償電壓補償”，也稱為也稱為“轉矩補償轉矩補償”或或“轉矩

42、提升轉矩提升”。適用于恒轉矩負載。適用于恒轉矩負載。圖圖(11) 不同負載對不同負載對U/f曲線曲線曲線曲線0102為低頻段不同程度地減少定子電壓的為低頻段不同程度地減少定子電壓的U/f曲線，稱為曲線，稱為“負補負補償償”。適用于風機、泵類負載。適用于風機、泵類負載。設定設定U/f曲線的原則是：以最低工作頻率時能帶動負載為前提，盡量減少曲線的原則是：以最低工作頻率時能帶動負載為前提，盡量減少補償程度，以免補償程度，以免“補償過分補償過分”，導致磁路飽和而跳閘。，導致磁路飽和而跳閘。4、高功能型高功能型U/f控制控制采用這種控制方式，可以采用這種控制方式，可以使極低速度下的轉矩過載能使極低速度下

43、的轉矩過載能力達到或超過力達到或超過150%，頻率設，頻率設定范圍達到定范圍達到1：30，靜態(tài)機械，靜態(tài)機械特性硬度高，具有挖土機特特性硬度高，具有挖土機特性和性和“無跳閘無跳閘”能力。能力。圖圖(12) 高功能型高功能型U/f控制框圖控制框圖 (三三)轉速閉環(huán)轉速閉環(huán),轉差頻率控制轉差頻率控制: 1.轉差頻率控制的基本概念轉差頻率控制的基本概念: 轉速開環(huán)變頻器系統(tǒng)可滿足一般平滑調速的要求，但動、靜轉速開環(huán)變頻器系統(tǒng)可滿足一般平滑調速的要求，但動、靜態(tài)性能有限。要提高動、靜態(tài)性能，首先用轉速反饋的閉環(huán)控態(tài)性能有限。要提高動、靜態(tài)性能，首先用轉速反饋的閉環(huán)控制。任何一個機電傳動系統(tǒng)有：制。任何

44、一個機電傳動系統(tǒng)有：dtdnJTTpL(22) 轉矩的控制部分包括有功、無功電流檢測器、磁通補償器、轉矩的控制部分包括有功、無功電流檢測器、磁通補償器、轉差補償器轉差補償器 和電流限制控制器。后三者的作用是根據電動機定和電流限制控制器。后三者的作用是根據電動機定子電流的有功分量子電流的有功分量It和無功分量和無功分量Iw去計算變頻器的頻率和電壓參去計算變頻器的頻率和電壓參考值，即圖中的考值，即圖中的 ，以保證轉子磁場的恒定，并在負載出，以保證轉子磁場的恒定，并在負載出現(xiàn)沖擊的情況下，適當?shù)匮a償現(xiàn)沖擊的情況下，適當?shù)匮a償 ，防止過流跳閘。，防止過流跳閘。11fU 和2 由由(22)式可知：提高系

45、統(tǒng)的動、靜態(tài)性能，主要控制轉速的式可知：提高系統(tǒng)的動、靜態(tài)性能，主要控制轉速的變化率變化率 ，顯然控制轉矩就能控制，顯然控制轉矩就能控制 。 直流控制與電流成正比，控制電流就能控制轉矩。交流調速直流控制與電流成正比，控制電流就能控制轉矩。交流調速中，需控制的是電壓中，需控制的是電壓(電流電流)和頻率，如何通過控制電壓和頻率，如何通過控制電壓(電流電流)和和頻率來控制轉矩？交流異步電機中，影響轉矩的因素較多，轉頻率來控制轉矩？交流異步電機中，影響轉矩的因素較多，轉矩表達式為矩表達式為:dtddtd1W1pm22mmKWn23C:cosICT式中 (23)由由(14)式式: 2222122222)

46、()()()(111LSRSELSREI2222222222)()()(121LSRRLSRSRCOS (24) 考慮到電機結構參數(shù)考慮到電機結構參數(shù)Cm與其他各量的關系，對比與其他各量的關系，對比(24)式與式與(16)式式: (16)222222111111111122222)(21:21244. 444. 4)(:111111LSRRSkWCTkWkWkwfELSRRSECTmwmmwmwmwmm于是又代入轉矩表達式2222221)()()(3111LSRRSEnTp 當電機穩(wěn)態(tài)運行時，當電機穩(wěn)態(tài)運行時，S很小，因而很小，因而 也很小，一般為也很小，一般為 的的2%5%，因此近似認為：，

47、因此近似認為： 則得到：則得到：21222mmRKT (25) 上式說明：在上式說明：在S很小的范圍內很小的范圍內, 只要維持只要維持 不變不變, T就近似與就近似與 成正比成正比(負載轉矩增大，則負載轉矩增大，則 增大，輸出轉矩增大增大，輸出轉矩增大)。這與直流。這與直流電機一樣，達到間接控制轉矩的目的，控制電機一樣，達到間接控制轉矩的目的，控制 就代表控制轉矩就代表控制轉矩. 2.轉差頻率控制的規(guī)律轉差頻率控制的規(guī)律:上面只是找到轉矩與轉差頻率近似正比的關系，可以表明轉上面只是找到轉矩與轉差頻率近似正比的關系，可以表明轉m22 (26) 2.轉差頻率控制的規(guī)律轉差頻率控制的規(guī)律:2222R

48、L112222221:)(:222WmmmmKWCKLRRKT式中則差頻率控制的基本概念，現(xiàn)推導具體的控制規(guī)律差頻率控制的基本概念，現(xiàn)推導具體的控制規(guī)律: (1).控制規(guī)律控制規(guī)律1 -控制轉差頻率代表控制轉矩控制轉差頻率代表控制轉矩由圖由圖(13)：當：當 較小時，較小時，T與與TmaxTmmaxTmmax圖圖(13) 恒定控制時恒定控制時T=f( )曲線曲線2m 成正比：當成正比：當 = 時，時，T=Tmax ，取，取dT/dS=0則則因此，轉差頻率控制的系統(tǒng)因此，轉差頻率控制的系統(tǒng)中，只要給中，只要給 限幅，使其限限幅，使其限幅值為幅值為: (27)22mmmaxL2KT22maxLR2

49、2maxmLR22222就可以保持就可以保持T與與 的關系，也就可以用轉差頻率控制來代表轉的關系，也就可以用轉差頻率控制來代表轉矩控制。矩控制。 （2）控制規(guī)律）控制規(guī)律2-保持保持 恒定恒定 忽略鐵心磁飽和，鐵損時忽略鐵心磁飽和，鐵損時 與與I0成正比成正比mR1LLLUIIES111m220I12R圖圖(14) 異步電機等值電路圖異步電機等值電路圖m021III(28)m11021212LjEILjSREI2 代入代入(28)式式:取等式兩端相量的幅值取等式兩端相量的幅值 (29)21222022220222212121)()()()(1111111111LjRLLjRILjSRLLjSR

50、ILjSRLjLLjSRELjLjSREImmmmm22222222012121)(LRLLRIImI1I02022mILLL圖圖(15) 保持保持 恒定時恒定時 函數(shù)曲線函數(shù)曲線m)(fI21討論：當討論：當 不變不變(I0不變不變)，I1與與 函數(shù)關系如圖函數(shù)關系如圖(15)m2 (1)當當 =0時，時，I1=I0，在理，在理想空載時定子電流等于勵磁電想空載時定子電流等于勵磁電流。流。 (2)若若 增大，增大，(29)式中分式中分子中含子中含 項的系數(shù)大于分母項的系數(shù)大于分母中含中含 項的系數(shù)項的系數(shù),因此因此I1增大增大. (3)當當 時時022m2ILLL)inf(L (4) 為正、負

51、值時，為正、負值時，I1對應不變，曲線軸對稱。按對應不變，曲線軸對稱。按(29)式的式的關系控制定子電流就能保持關系控制定子電流就能保持 恒定。恒定。 m2222222 優(yōu)點與不足優(yōu)點與不足: (1)頻率控制環(huán)節(jié)輸入轉差信號，而頻率信號是由轉差信號與頻率控制環(huán)節(jié)輸入轉差信號，而頻率信號是由轉差信號與實際轉速信號相加后得到的，因此在轉速變化過程中，實際頻實際轉速信號相加后得到的，因此在轉速變化過程中，實際頻率率 隨實際轉速隨實際轉速 同步地上升或下降，與轉速開環(huán)系統(tǒng)頻率的同步地上升或下降，與轉速開環(huán)系統(tǒng)頻率的給定信號與電壓成正比的情況相比，加、減速更平滑，且容易給定信號與電壓成正比的情況相比，加

52、、減速更平滑，且容易穩(wěn)定穩(wěn)定. (2)由于在動態(tài)過程中轉速調節(jié)器飽和，系統(tǒng)能以對應于由于在動態(tài)過程中轉速調節(jié)器飽和，系統(tǒng)能以對應于 的限幅轉矩的限幅轉矩Tm進行控制，保證了允許條件下快速性。因此，轉進行控制，保證了允許條件下快速性。因此，轉差頻率閉環(huán)系統(tǒng)具備了直流電機雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)點，是一差頻率閉環(huán)系統(tǒng)具備了直流電機雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)點，是一比較優(yōu)越的控制策略，結構也不復雜，有廣泛的應用價值，但比較優(yōu)越的控制策略，結構也不復雜，有廣泛的應用價值，但是：如果認真考查其靜、動態(tài)性能就會發(fā)現(xiàn)，基本型轉差頻率是：如果認真考查其靜、動態(tài)性能就會發(fā)現(xiàn)，基本型轉差頻率控制系統(tǒng)還不能達到直流雙閉環(huán)的水平，

53、其原因是控制系統(tǒng)還不能達到直流雙閉環(huán)的水平，其原因是: mr1 )(fI21 （1）分析轉差頻率控制規(guī)律時，是從電機穩(wěn)態(tài)等效電路和轉）分析轉差頻率控制規(guī)律時，是從電機穩(wěn)態(tài)等效電路和轉矩公式出發(fā)的。矩公式出發(fā)的。 只在穩(wěn)態(tài)時成立，動態(tài)過程中只在穩(wěn)態(tài)時成立，動態(tài)過程中 的的變化未研究，但肯定不恒定，變化未研究，但肯定不恒定， 勢必影響動態(tài)性能。勢必影響動態(tài)性能。 （2）電流調節(jié)器只控制電流的幅值，并未控制電流的相位，）電流調節(jié)器只控制電流的幅值，并未控制電流的相位，而在動態(tài)過程中電流的相位若不及時趕上去，將延緩轉矩的而在動態(tài)過程中電流的相位若不及時趕上去，將延緩轉矩的變化變化. （3） 是非線性的

54、，無論采用何種方式產生，都是近是非線性的，無論采用何種方式產生，都是近似的，存在一定誤差。似的，存在一定誤差。 （4）在頻率控制環(huán)節(jié)中）在頻率控制環(huán)節(jié)中 ，使實際頻率，使實際頻率 隨實際轉隨實際轉速速 上升或下降，這本是轉差頻率控制的優(yōu)點，但是若測上升或下降，這本是轉差頻率控制的優(yōu)點，但是若測速信號不準確和有干擾，也會造成誤差速信號不準確和有干擾，也會造成誤差.mCmrr211（四）電壓空間矢量控制：（四）電壓空間矢量控制：(磁鏈跟蹤控制磁鏈跟蹤控制）UUUUAOBOCOABC圖（圖（16）電壓空間矢量）電壓空間矢量 按照電壓所加繞組的空間位置來定按照電壓所加繞組的空間位置來定義，如圖（義，如

55、圖（16）A,B,C分別表示在空間分別表示在空間靜止不動的電機定子三相繞組的軸線，靜止不動的電機定子三相繞組的軸線，三相定子相電壓三相定子相電壓UAO,UBO,UCO分別加在分別加在三相繞組上，可定義三個電壓空間矢量三相繞組上，可定義三個電壓空間矢量uAO,uBO和和uCO,，它們的方向始終在各相，它們的方向始終在各相的軸線上，而大小隨時間按正弦規(guī)律作的軸線上，而大小隨時間按正弦規(guī)律作脈動方式，相位互差脈動方式，相位互差120度。三相電壓度。三相電壓空間矢量相加的合成矢量空間矢量相加的合成矢量u1是一個旋轉的，空間矢量，它的幅是一個旋轉的，空間矢量，它的幅值不變，是每相電壓值的值不變，是每相電

56、壓值的3/2倍；當頻率不變時，它以電源角倍；當頻率不變時，它以電源角頻頻 率率 為電氣角速度作同步旋轉。為電氣角速度作同步旋轉。11COBOAO1uuuu同理，可定義電流和磁鏈的空間矢量同理，可定義電流和磁鏈的空間矢量I和和 。1111dtdIRu111,I ,u分別為三相電壓，電流，磁鏈的合成空間矢量。分別為三相電壓，電流，磁鏈的合成空間矢量。當轉速不是很低時，定子電阻壓降較小，可忽略不計，則：當轉速不是很低時，定子電阻壓降較小，可忽略不計，則：dtudtdu1111（30）（31）（32）（33） 式（式（32）表明，）表明，u1的大小等于的大小等于 的變化率，而方向則與的變化率，而方向則

57、與 的的運動方向一致。運動方向一致。11uuu11111圖（圖（17）旋轉磁場與電壓）旋轉磁場與電壓空間矢量運動軌跡的關系空間矢量運動軌跡的關系tjm11e)2t( jm1tjm1tjm1111eej)e(dtdu（34） 由（由（34）式可知，當磁鏈幅值）式可知，當磁鏈幅值 一一定時，定時，u1的大小與的大小與 成正比，方向為磁成正比，方向為磁鏈圓形軌跡的切線方向。如圖（鏈圓形軌跡的切線方向。如圖（17）m1這樣，電機旋轉磁場的形狀問題就可這樣，電機旋轉磁場的形狀問題就可轉化為電壓空間矢量運動軌跡的形狀轉化為電壓空間矢量運動軌跡的形狀問題。問題。 ABCV1V2V3V4V5V6U/2U/2M

58、 上橋臂器件導通用上橋臂器件導通用“1”表示，下橋表示，下橋臂器件導通用臂器件導通用“0”表示。表示。圖（圖（18）逆變器原理圖）逆變器原理圖 8種工作狀態(tài)種工作狀態(tài)100，110，010，011，001，101與與111，000。uuuuuu1234560121圖（圖（17）電機空間矢量）電機空間矢量與磁鏈矢量的關系與磁鏈矢量的關系電壓空間矢量依次為電壓空間矢量依次為u1,u2u61tu 一個周期中只有一個周期中只有6次開關切換，只次開關切換，只產生正六邊形旋轉磁場，而不是圓形產生正六邊形旋轉磁場，而不是圓形旋轉磁場。利用電壓空間矢量的線性旋轉磁場。利用電壓空間矢量的線性組合，以獲得更多的與

59、組合，以獲得更多的與u1.u8相位不相位不同的電壓空間矢量，最終構成一組等同的電壓空間矢量，最終構成一組等幅不同相位的電壓空間矢量，從而形幅不同相位的電壓空間矢量，從而形成盡量逼近圓形的磁場。這樣，在一成盡量逼近圓形的磁場。這樣，在一個周期內逆變器的開關次數(shù)就要超過個周期內逆變器的開關次數(shù)就要超過6次，其輸出電壓將不再是次，其輸出電壓將不再是6拍階梯波，而是一系列等幅不等寬的脈沖波。拍階梯波，而是一系列等幅不等寬的脈沖波。圖（圖（19）電壓空間矢量線性組合）電壓空間矢量線性組合 設在設在u1狀態(tài)終了后，期望在狀態(tài)終了后，期望在TZ時間內（時間內（ 電角度表示），其作電角度表示），其作用的是用的

60、是ur1，其相位與，其相位與u1、u2不同不同，但幅值相等。但幅值相等。zuuuuu12r112Z2TtZ1Tt60z四四.異步電機的多變量數(shù)學模型和坐標變換異步電機的多變量數(shù)學模型和坐標變換n (一一)概述概述:n 現(xiàn)代自動控制普遍要求動作靈活、行動快速、定位準確、對傳動和伺服現(xiàn)代自動控制普遍要求動作靈活、行動快速、定位準確、對傳動和伺服系統(tǒng)有很高的要求。系統(tǒng)有很高的要求。n V/f=C只控制磁通，不控制電機轉矩。只控制磁通，不控制電機轉矩。n 轉差頻率控制：可在一定程度上控制電機轉矩，但是轉差頻率控制是由轉差頻率控制：可在一定程度上控制電機轉矩，但是轉差頻率控制是由電機靜態(tài)方程上導出的，電機動態(tài)性能較差。