近代交流調速教案 緒論 第1章

1、近代交流調速內容近代交流調速內容緒論緒論第第1 1章章 變頻調速的一般基礎變頻調速的一般基礎第第2 2章章 交交- -直直- -交電壓型變頻調速系統(tǒng)交電壓型變頻調速系統(tǒng)第第3 3章章 交交- -直直- -交電流型晶閘管變頻調速系統(tǒng)交電流型晶閘管變頻調速系統(tǒng)第第4 4章章 電流型變頻器的多重化技術電流型變頻器的多重化技術第第5 5章章 PWMPWM逆變器逆變器近代交流調速內容近代交流調速內容第第6 6章章 交交- -交變頻器交變頻器第第7 7章章 異步電動機的動態(tài)數(shù)學模型及矢量控制異步電動機的動態(tài)數(shù)學模型及矢量控制第第8 8章章* * 同步電動機矢量控制同步電動機矢量控制第第9 9章章* * 變

2、頻器設計變頻器設計 緒論緒論 一、概一、概 述述 電力傳動控制系統(tǒng)中電力傳動控制系統(tǒng)中,按照控制對象類型區(qū)按照控制對象類型區(qū)分分,可分為直流傳動和交流傳動可分為直流傳動和交流傳動.20世紀大部分年代里世紀大部分年代里,電力傳動已形成公認格局電力傳動已形成公認格局: 80%交流不調速傳動交流不調速傳動; 2%交流可調速傳動交流可調速傳動; 18%直流可調速傳動直流可調速傳動;以前廣泛使用的交流電動機不調速系統(tǒng)以前廣泛使用的交流電動機不調速系統(tǒng):啟動時采用直接啟動。危害是什么？啟動時采用直接啟動。危害是什么？帶動風機、水泵、壓縮機等負載需要調節(jié)流帶動風機、水泵、壓縮機等負載需要調節(jié)流量時，只能采用

3、擋板、閘閥、回流、放空等措量時，只能采用擋板、閘閥、回流、放空等措施。缺點是什么？施。缺點是什么？ 近年來交流調速有了飛速發(fā)展，已進入與直流電動機近年來交流調速有了飛速發(fā)展，已進入與直流電動機調速相媲美、相競爭的時代，有取代直流調速的發(fā)展趨調速相媲美、相競爭的時代，有取代直流調速的發(fā)展趨勢。勢。原因：有兩個方面原因：有兩個方面1、直流電機的不足、直流電機的不足1） 具有電刷和換向器，必須經(jīng)常檢查維修。且價格貴。具有電刷和換向器，必須經(jīng)常檢查維修。且價格貴。2） 換向火花使其應用環(huán)境受到限制。換向火花使其應用環(huán)境受到限制。3） 換向能力限制電機的容量和速度。直流電動機的極限換向能力限制電機的容量

4、和速度。直流電動機的極限容量和速度之積約為容量和速度之積約為 。4）直流電機大部分功率是通過換向器流入電樞，轉子發(fā)）直流電機大部分功率是通過換向器流入電樞，轉子發(fā)熱多卻散熱條件差，中大型電機需要強迫風冷或水冷。熱多卻散熱條件差，中大型電機需要強迫風冷或水冷。min/106rKW 2 2、近代交流調速技術的成熟、近代交流調速技術的成熟 直到直到2020世紀世紀60-7060-70年代，隨著年代，隨著電力電子技術的發(fā)展電力電子技術的發(fā)展，出現(xiàn)，出現(xiàn)了采用電力電子變換器的交流拖動系統(tǒng)，大規(guī)模集成電路和了采用電力電子變換器的交流拖動系統(tǒng)，大規(guī)模集成電路和計計算機控制技術的應用算機控制技術的應用，使高性

5、能的交流調速系統(tǒng)得到發(fā)展，特，使高性能的交流調速系統(tǒng)得到發(fā)展，特別是別是現(xiàn)代控制理論的應用及交流調速原理的發(fā)展與成熟現(xiàn)代控制理論的應用及交流調速原理的發(fā)展與成熟，使一，使一直被認為是天經(jīng)地義的交直流拖動按調速性能分工的格局終于直被認為是天經(jīng)地義的交直流拖動按調速性能分工的格局終于被打破。交流拖動控制系統(tǒng)已經(jīng)成為當前電力拖動控制的主要被打破。交流拖動控制系統(tǒng)已經(jīng)成為當前電力拖動控制的主要發(fā)發(fā)展方向。展方向。1 1）電力電子器件是變頻器發(fā)展的基礎）電力電子器件是變頻器發(fā)展的基礎 第一代是由第一代是由SCRSCR（晶閘管）組成的變頻器功能差、頻率低。（晶閘管）組成的變頻器功能差、頻率低。 第二代是第

6、二代是GTOGTO和和GTR GTR ，變頻器開關頻率在，變頻器開關頻率在2kHz2kHz以下，以下，PWMPWM技術開始應技術開始應用，可輸出正弦波電壓和電流，但載波頻率和最小脈寬受限，噪用，可輸出正弦波電壓和電流，但載波頻率和最小脈寬受限，噪聲大。聲大。 第三代是第三代是MOSFETMOSFET和和IGBTIGBT，開關頻率可達，開關頻率可達20kHz20kHz以上，以上，PWMPWM調制的逆變調制的逆變器諧波噪聲大大降低。變頻器功率大，器諧波噪聲大大降低。變頻器功率大， 應用廣泛。應用廣泛。第四代是第四代是IPMIPM，具有保護功能有過流、短路、過壓、欠壓和過熱等，具有保護功能有過流、短

7、路、過壓、欠壓和過熱等，還可以實現(xiàn)再生制動。使變頻器的體積、重量和連線大為減少，還可以實現(xiàn)再生制動。使變頻器的體積、重量和連線大為減少，而功能和可靠性大為提高。而功能和可靠性大為提高。2 2）計算機技術和控制理論是變頻器發(fā)展的支柱）計算機技術和控制理論是變頻器發(fā)展的支柱 沒有采用計算機技術，由分立電子元件組成變頻器控制電路沒有采用計算機技術，由分立電子元件組成變頻器控制電路，可靠性差、頻率低，輸出的電壓和電流的波形是方波。可靠性差、頻率低，輸出的電壓和電流的波形是方波。 采用采用8 8位微處理器構成的計算機控制系統(tǒng)，采用恒壓頻比位微處理器構成的計算機控制系統(tǒng)，采用恒壓頻比U U/ /F F控制

8、、轉差頻率控制等方法控制、轉差頻率控制等方法,使使逆變器能夠得到相當接近正弦波的逆變器能夠得到相當接近正弦波的輸出電壓和電流，輸出電壓和電流，工作性能有了很大提高。工作性能有了很大提高。 采用采用16位甚至位甚至32位微處理器位微處理器構成的計算機控制系統(tǒng)，構成的計算機控制系統(tǒng)，推出了推出了矢量控制、直接轉矩控制等先進技術，使變頻器動態(tài)性能得到了矢量控制、直接轉矩控制等先進技術，使變頻器動態(tài)性能得到了很大提高。很大提高。 變頻器通過內置參數(shù)辨識系統(tǒng)、變頻器通過內置參數(shù)辨識系統(tǒng)、PIDPID調節(jié)器、模糊控制和自調節(jié)器、模糊控制和自適應控制等多種模式選擇，以及適應控制等多種模式選擇，以及 PLCP

9、LC控制器和通訊單元等，根據(jù)控制器和通訊單元等，根據(jù)需要可實現(xiàn)拖動不同負載、寬調速和伺服控制等多種應用。需要可實現(xiàn)拖動不同負載、寬調速和伺服控制等多種應用。 （1 1）大功率負載，如電力機車、卷揚機、厚板扎機等的控制系統(tǒng)中，使用交）大功率負載，如電力機車、卷揚機、厚板扎機等的控制系統(tǒng)中，使用交流調速性價比最優(yōu)。流調速性價比最優(yōu)。（2 2）在高速運行場合，如高速磨頭、離心機、高速電鉆等，轉速要求達到數(shù)）在高速運行場合，如高速磨頭、離心機、高速電鉆等，轉速要求達到數(shù)千到上萬轉，交流調速系統(tǒng)可滿足要求。千到上萬轉，交流調速系統(tǒng)可滿足要求。（3 3）在易燃、易爆、多塵的場合，交流調速系統(tǒng)可不需過多維護

10、。）在易燃、易爆、多塵的場合，交流調速系統(tǒng)可不需過多維護。（4 4）在中壓調速系統(tǒng)（）在中壓調速系統(tǒng)（6KV-10KV6KV-10KV），采用中壓電機和變頻調速系統(tǒng)，可節(jié)省），采用中壓電機和變頻調速系統(tǒng)，可節(jié)省變電站的容量。變電站的容量。（5 5）從控制系統(tǒng)成本上分析：控制裝置、功率裝置及電機三部分在總調速系）從控制系統(tǒng)成本上分析：控制裝置、功率裝置及電機三部分在總調速系統(tǒng)中所占比例看：直流調速系統(tǒng)是統(tǒng)中所占比例看：直流調速系統(tǒng)是-5%-5%、40%40%和和55%55%；交流調速系統(tǒng)是；交流調速系統(tǒng)是-10%10%、60%60%和和30%30%。交流調速系統(tǒng)主要應用領域：交流調速系統(tǒng)主要應用

11、領域：（1）以節(jié)能為目的）以節(jié)能為目的,改恒速為變速。改恒速為變速。 在原來大量的交流不調速領域中，改直接啟動為軟啟在原來大量的交流不調速領域中，改直接啟動為軟啟動；改恒速為可調速。節(jié)電率可達動；改恒速為可調速。節(jié)電率可達20%以上。以上。（2）以減少維護成本為目的，取代直流調速系統(tǒng)。）以減少維護成本為目的，取代直流調速系統(tǒng)。 如直流電梯改為交流電梯；直流軋機改為交流扎機；如直流電梯改為交流電梯；直流軋機改為交流扎機；（3）直流調速難以實現(xiàn)的領域。）直流調速難以實現(xiàn)的領域。 如電動機車；厚板軋機；高速電鉆。如電動機車；厚板軋機；高速電鉆。按調節(jié)參數(shù)劃分調速方法，分為：按調節(jié)參數(shù)劃分調速方法，分

12、為：（1）改變磁極對數(shù)調速；）改變磁極對數(shù)調速；（2）改變電源頻率調速；）改變電源頻率調速；（3）改變電動機的轉差率調速；）改變電動機的轉差率調速； 改變電動機的轉差率調速，又包含了多種性能差改變電動機的轉差率調速，又包含了多種性能差別很大的調速方法。別很大的調速方法。)1 (601spfn三、三、異步電動機調速系統(tǒng)分類異步電動機調速系統(tǒng)分類 1、按電動機的實際調速方法分類、按電動機的實際調速方法分類 變極對數(shù)調速；變極對數(shù)調速；轉子繞組串電阻調速；轉子繞組串電阻調速；液力耦合器調速；液力耦合器調速； 傳統(tǒng)交流調速傳統(tǒng)交流調速轉差離合器調速；轉差離合器調速； 調壓調速；調壓調速；繞線電機串級調

13、速或雙饋電機調速；繞線電機串級調速或雙饋電機調速； 近代交流調速近代交流調速變頻調速；變頻調速；2、按電動機的能量轉換類型分類、按電動機的能量轉換類型分類 從定子傳入轉子的從定子傳入轉子的電磁功率可分成兩部分：電磁功率可分成兩部分： 一部分是拖動負載的一部分是拖動負載的機械功率機械功率 ； 另一部分是傳輸給轉另一部分是傳輸給轉子電路的轉差功率，子電路的轉差功率， 與轉差率成正比。與轉差率成正比。PmPsPmech=(1-S)PmPs=SPm1 1）轉差功率消耗型調速系統(tǒng)）轉差功率消耗型調速系統(tǒng) 全部轉差功率都轉換成熱能消耗在轉子回全部轉差功率都轉換成熱能消耗在轉子回路中。路中。屬于轉差功率耗費

14、型調速方法的有：屬于轉差功率耗費型調速方法的有：降壓調速、轉差離合器調速、繞線式降壓調速、轉差離合器調速、繞線式異步機串電阻調速。異步機串電阻調速。 效率低，且越到低速時效率越低；但系統(tǒng)效率低，且越到低速時效率越低；但系統(tǒng)結構簡單，設備成本低。結構簡單，設備成本低。例如：晶閘管調壓調速例如：晶閘管調壓調速M3TVCTeOnn0TemaxsmTLABCFDE風機類負載特性風機類負載特性恒轉矩負載特性恒轉矩負載特性調壓調速特點調壓調速特點晶閘管調壓調速存在問題晶閘管調壓調速存在問題使電源波形畸變，高次諧波增大；使電源波形畸變，高次諧波增大；調速范圍有限，僅適用于風機、泵類負荷；調速范圍有限，僅適用

15、于風機、泵類負荷；電磁轉矩與電源電壓的平方成正比，當電壓調電磁轉矩與電源電壓的平方成正比，當電壓調整跟不上負載變化時易產(chǎn)生停車。整跟不上負載變化時易產(chǎn)生停車。調壓調速應用：調壓調速應用： 1. 1.軟啟動器軟啟動器 2.2.輕載降壓節(jié)能運行輕載降壓節(jié)能運行2 2）轉差功率饋送型調速系統(tǒng)）轉差功率饋送型調速系統(tǒng) 轉差功率大部分通過串級調速裝置回饋到電網(wǎng)，轉差功率大部分通過串級調速裝置回饋到電網(wǎng)，僅有少部分轉差功率耗費在轉子上。僅有少部分轉差功率耗費在轉子上。 屬于轉差功率回饋型調速方法的有屬于轉差功率回饋型調速方法的有：繞線式：繞線式異步機串級調速和雙饋電機調速。異步機串級調速和雙饋電機調速。

16、速度越低，回饋功率越多，效率越高。速度越低，回饋功率越多，效率越高。 串級調速系統(tǒng)的局限性（1）只能應用于繞線式異步電動機；（2）功率因數(shù)低；3 3） 轉差功率不變型調速系統(tǒng)轉差功率不變型調速系統(tǒng) 無論轉速高低，轉差功率中的轉子銅損部分基無論轉速高低，轉差功率中的轉子銅損部分基本不變。本不變。 屬于轉差功率不變型調速方法的有：變極調速屬于轉差功率不變型調速方法的有：變極調速和變頻調速。和變頻調速。 變極對數(shù)調速是有級調速，應用場合有限。變極對數(shù)調速是有級調速，應用場合有限。 變頻調速為無級調速，而且效率更高，但設備變頻調速為無級調速，而且效率更高，但設備成本也更高。成本也更高。本課程本課程僅涉

17、及變頻調速部分僅涉及變頻調速部分變頻調速系統(tǒng)由三部分組成變頻調速系統(tǒng)由三部分組成: :功率變送裝置功率變送裝置, ,控制器和交流電動機?？刂破骱徒涣麟妱訖C。變頻器由兩部分組成變頻器由兩部分組成：功率變送裝置和控制器。：功率變送裝置和控制器。功率變送裝置有四種形式：功率變送裝置有四種形式：（1 1）AC/DCAC/DC；（；（2 2）DC/DCDC/DC；（；（3 3）DC/ACDC/AC； （4 4）AC/ACAC/AC。變頻器的基本類型變頻器的基本類型 1) 1) 按變頻的原理分類按變頻的原理分類 : : 交交- -交變頻器（交變頻器（AC/ACAC/AC）；）； 交交- -直直- -交變頻

18、器（交變頻器（AC/DC-DC/DC-DC/ACAC/DC-DC/DC-DC/AC或或 AC/DC-DC/ACAC/DC-DC/AC）。）。 2) 2) 按變頻器的控制方式分類按變頻器的控制方式分類 ： 壓頻比控制變頻器壓頻比控制變頻器 （ V V/ /f f ）；）； 轉差頻率控制變頻器轉差頻率控制變頻器 （SFSF）；）； 矢量控制矢量控制 （VCVC）；）； 直接轉矩控制。直接轉矩控制。 3 3）按用途分類：）按用途分類： 通用變頻器、專用變頻器。通用變頻器、專用變頻器。四、交流調速技術四、交流調速技術1、移相調壓調速技術、移相調壓調速技術2、VVVF調速技術調速技術3、轉差頻率調速、轉

19、差頻率調速4、脈寬調制技術、脈寬調制技術5、矢量控制技術、矢量控制技術6、直接轉矩控制技術、直接轉矩控制技術五、半導體功率變換器存在的共性問題五、半導體功率變換器存在的共性問題高次諧波的影響（特別是高次諧波的影響（特別是5、7次諧波）次諧波）功率因數(shù)變壞（比工頻正弦波低功率因數(shù)變壞（比工頻正弦波低8%）瞬間停電影響瞬間停電影響元器件、裝置及電動機相互匹配問題元器件、裝置及電動機相互匹配問題六、本課程所需理論、技術支持六、本課程所需理論、技術支持電機學、電力拖動；電力電子學；信息與轉換技術；微電子、計算機控制技術。第第1 1章章 變頻調速的一般理論變頻調速的一般理論本章主要內容：本章主要內容：變

20、頻調速原則；變頻調速原則；異步電動機異步電動機電壓頻率協(xié)調控制時的機械特性；電壓頻率協(xié)調控制時的機械特性；變頻器的變頻器的 換流方式；換流方式；變頻器的變壓方式；變頻器的變壓方式；基于異步電動機穩(wěn)態(tài)模型的變壓變頻調速系統(tǒng)；基于異步電動機穩(wěn)態(tài)模型的變壓變頻調速系統(tǒng)；第第1 1節(jié)節(jié) 變頻調速原則及其機械特性變頻調速原則及其機械特性 變頻器變頻器是把工頻電源是把工頻電源(50Hz或或60Hz)變換成各種變換成各種頻率的交流電源，以實現(xiàn)頻率的交流電源，以實現(xiàn)電機電機的變速運行的設備的變速運行的設備。包包含含控制裝置和功率變送裝置控制裝置和功率變送裝置。 使用變頻器如同使用計算機，進入會使用階段很使用變

21、頻器如同使用計算機，進入會使用階段很容易，但要使用好，使其工作在最佳狀態(tài)、發(fā)揮最佳容易，但要使用好，使其工作在最佳狀態(tài)、發(fā)揮最佳效能就不容易了。需要我們對變頻器的結構和原理有效能就不容易了。需要我們對變頻器的結構和原理有更深入的了解。更深入的了解。 交交-交變頻器交變頻器又稱為直接變頻器又稱為直接變頻器將電網(wǎng)交流電變成變壓變將電網(wǎng)交流電變成變壓變頻的交流電頻的交流電沒有明顯的中間濾波環(huán)節(jié)沒有明顯的中間濾波環(huán)節(jié)交交-直直-交變頻器交變頻器又稱為間接變頻器又稱為間接變頻器將電網(wǎng)交流電變成變壓變頻的交將電網(wǎng)交流電變成變壓變頻的交流電流電具有明顯的整流具有明顯的整流-濾波濾波-逆變環(huán)節(jié)逆變環(huán)節(jié)一、一、

22、 三種不同的變頻調速原則三種不同的變頻調速原則 1 1）恒磁通變頻調速；）恒磁通變頻調速； 2 2）恒功率變頻調速；）恒功率變頻調速； 3 3）恒流變頻調速）恒流變頻調速；1 1 恒磁通變頻調速恒磁通變頻調速mwkNfE44. 411111E氣隙磁通在定子每相中感應電動勢的有氣隙磁通在定子每相中感應電動勢的有 效值效值( (V)； 1f定子電源頻率定子電源頻率(Hz)； 1N定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)；定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)； 1wk定子基波繞組系數(shù)；定子基波繞組系數(shù)； m每極氣隙磁通量每極氣隙磁通量(Wb)。 要保持要保持 m 不變，當頻率不變，當頻率 f1 從從額定值額定值 f1N 向下調節(jié)時，必

23、須同向下調節(jié)時，必須同時降低時降低 E1 ，使，使 11fE常值常值即即:采用采用恒值電動勢頻率比的控制方式恒值電動勢頻率比的控制方式。這是理想的控制方式這是理想的控制方式 ！實際實現(xiàn)方法：實際實現(xiàn)方法：1）高頻段采用恒壓頻比的控制方式）高頻段采用恒壓頻比的控制方式 感應電動勢是難以直接控制的，當電動感應電動勢是難以直接控制的，當電動勢值較高時，可以忽略定子繞組的漏磁勢值較高時，可以忽略定子繞組的漏磁阻抗壓降，而認為定子相電壓近似等于阻抗壓降，而認為定子相電壓近似等于感應電動勢，即感應電動勢，即 則則 時，磁通時，磁通 m 可維持不變?？删S持不變。11EU 常值11fU這叫這叫:恒壓頻比的控制

24、方式恒壓頻比的控制方式。2 2）低頻段采用電壓補償）低頻段采用電壓補償( (又叫轉矩補償又叫轉矩補償) )的恒壓頻的恒壓頻比控制方式比控制方式 在低頻時在低頻時 ，定子阻抗壓降在，定子阻抗壓降在E E1 1中所占的份量比較顯著，中所占的份量比較顯著，不能忽略。這時，需要人為地把電壓不能忽略。這時，需要人為地把電壓 U U1 1 抬高一些，抬高一些，以便以便近似地補償定子壓降近似地補償定子壓降。帶電壓補償?shù)暮銐侯l比控制曲線帶電壓補償?shù)暮銐侯l比控制曲線0UsU1Nf 1f 1Na 線性線性無補償無補償 b 偏置線性補償偏置線性補償C-分段線性補償分段線性補償小結小結mconstfE11constf

25、U112 2、 恒功率變頻調速原則恒功率變頻調速原則恒功率變頻調速協(xié)調控制條件：恒功率變頻調速協(xié)調控制條件： 但在基頻以上調速時，頻率應該從但在基頻以上調速時，頻率應該從 f1N 向上升高，定子電壓向上升高，定子電壓U1 不不可能超過額定電壓可能超過額定電壓U1N，最多只能保持，最多只能保持U1 =U1N ，這將迫使磁通與，這將迫使磁通與頻率成反比地降低，相當于直流電機弱磁升速的情況。頻率成反比地降低，相當于直流電機弱磁升速的情況。 在額定頻率之上，在額定頻率之上，U U1 1=U=U1N1N，僅調整頻率，是近似的恒功率變頻調僅調整頻率，是近似的恒功率變頻調速。隨著速度的提高，電機轉矩減小。速

26、。隨著速度的提高，電機轉矩減小。constfU11全頻域內變壓變頻控制策略全頻域內變壓變頻控制策略mNf1Nm恒磁通調速恒磁通調速恒功率調速（弱恒功率調速（弱磁通調速）磁通調速）U1U1U1Nmf13、恒流變頻調速原則、恒流變頻調速原則 在變頻調速過程中始終保持定子電在變頻調速過程中始終保持定子電流恒定，即流恒定，即 。 具體方法就是采用電流閉環(huán)控制，具體方法就是采用電流閉環(huán)控制，當定子電流設定值給定后，通過定子電當定子電流設定值給定后，通過定子電流檢測值與給定值比較，在存在偏差情流檢測值與給定值比較，在存在偏差情況下電流調節(jié)器發(fā)調整令，改變電機工況下電流調節(jié)器發(fā)調整令，改變電機工作電壓，維持

27、定子電流不變。作電壓，維持定子電流不變。constI1二、異步電動機二、異步電動機電壓頻率協(xié)調控制時的機械特性電壓頻率協(xié)調控制時的機械特性主要內容：主要內容：異步電動機固有機械特性異步電動機固有機械特性基頻以下電壓頻率協(xié)調控制的機械特性基頻以下電壓頻率協(xié)調控制的機械特性基頻以上電壓頻率協(xié)調控制的機械特性基頻以上電壓頻率協(xié)調控制的機械特性恒流變頻調速控制的機械特性恒流變頻調速控制的機械特性1、異步電動機固有機械特性、異步電動機固有機械特性22122211121max22211221)(4)(2kmkkexRRsxRRfmpUTxsRRfsRmpUT機械特性機械特性nn0smsTemaxTe010

28、2212kmxRRs2.基頻以下電壓頻率協(xié)調控制時的特性基頻以下電壓頻率協(xié)調控制時的特性 當頻率較高時當頻率較高時 當頻率較低時當頻率較低時恒壓頻比恒壓頻比機械特性曲線族機械特性曲線族eT0nNn003n02n01nN11112131312111N補償定子壓降補償定子壓降后的特性后的特性3. 3. 基頻以上恒壓（基頻以上恒壓（U U1N1N）變頻時的機械特性）變頻時的機械特性基頻以上恒壓變頻機械特性曲線族基頻以上恒壓變頻機械特性曲線族當電源頻率當電源頻率提高時，同提高時，同步轉速隨之步轉速隨之提高，最大提高，最大轉矩減小，轉矩減小，機械特性上機械特性上移，而形狀移，而形狀基本不變?；静蛔?。e

29、T0nNn0cn0bn0an0N1a1b1c1恒功率調速恒功率調速c1b1a1N1*4. 恒流變頻調速時的機械特性恒流變頻調速時的機械特性戴維南定理 任意一個線性含源一端任意一個線性含源一端口網(wǎng)絡，對外部電路來說，口網(wǎng)絡，對外部電路來說，可以用一條含源支路來等效可以用一條含源支路來等效代替，該含源支路的電壓源代替，該含源支路的電壓源等于含源一端口網(wǎng)絡的開路等于含源一端口網(wǎng)絡的開路電壓，其電阻等于含源一端電壓，其電阻等于含源一端口網(wǎng)絡化為無源網(wǎng)絡的電阻口網(wǎng)絡化為無源網(wǎng)絡的電阻（即若是電流源使電流源電（即若是電流源使電流源電流為流為0，若是電壓源，使電，若是電壓源，使電壓等于壓等于0）)(4321

30、212.max1xxfIPxTmmconstIe恒流變頻調速特性：恒流變頻調速特性：（1）恒流變頻調速時，最大電磁轉矩保）恒流變頻調速時，最大電磁轉矩保持不變；持不變；（2）恒流變頻調速時，頻率越低，）恒流變頻調速時，頻率越低，sm越越大。大。（3）在相同頻率下，大電流時的電磁轉）在相同頻率下，大電流時的電磁轉矩大于小電流時的電磁轉矩。但臨界轉矩大于小電流時的電磁轉矩。但臨界轉差率與電流無關。差率與電流無關。恒流供電機械特性恒流供電機械特性TeOnasbI1,basbsaII11asaI1,bsbI1,bsaI1,結論：結論： 恒磁通變頻調速和恒流變頻恒磁通變頻調速和恒流變頻調速均屬于恒轉矩變

31、頻調速性質。調速均屬于恒轉矩變頻調速性質。第第2節(jié)節(jié) 變頻調速原理變頻調速原理變頻器的主要類型變頻器的主要類型1、按裝置類型分類：、按裝置類型分類： 交交-交變頻器；交交變頻器；交-直直-交變頻器交變頻器2、（交、（交-直直-交變頻器）按直流側電源性質分類：交變頻器）按直流側電源性質分類： 電壓源型變頻器；電流源型變頻器電壓源型變頻器；電流源型變頻器3、按逆變器導通模式分類：、按逆變器導通模式分類： 1800導通型；導通型；1200導通型導通型4、按逆變器的調制方式分類：、按逆變器的調制方式分類： 同步調制、異步調制、分段同步調制同步調制、異步調制、分段同步調制5、按變頻器的控制方法分類：、按

32、變頻器的控制方法分類：壓頻比恒定控制、轉差頻率控制、矢量控制、直接轉矩控制壓頻比恒定控制、轉差頻率控制、矢量控制、直接轉矩控制6、按逆變器輸出電壓波形分類；、按逆變器輸出電壓波形分類； 1800矩形波、矩形波、1200準矩形波、單脈沖調制波、多脈沖調制波、準矩形波、單脈沖調制波、多脈沖調制波、SPWM波波abc一、一、1800導通型（電壓型）導通型（電壓型） 僅以僅以1800導通型和導通型和1200導通型為例作分析導通型為例作分析 在一個控制周期內，采用六拍觸發(fā)在一個控制周期內，采用六拍觸發(fā)控制，每拍導通寬度為控制，每拍導通寬度為600具有以下特具有以下特點：點：（1）逆變器上每個晶閘管連續(xù)三

33、拍導通，）逆變器上每個晶閘管連續(xù)三拍導通，即即1800導通。導通。（2）任一時刻總有三個晶閘管處于導通）任一時刻總有三個晶閘管處于導通狀態(tài)。狀態(tài)。（3）換相發(fā)生在逆變器同一橋臂上下兩）換相發(fā)生在逆變器同一橋臂上下兩晶閘管之間。晶閘管之間。1、 1800導通型導通規(guī)律導通型導通規(guī)律2、1800導通型的晶閘管導通規(guī)律真值表導通型的晶閘管導通規(guī)律真值表拍VT1VT2VT3VT4VT5VT61111 2 111 3 111 4 11151 11611 1 VT1 VT4 VT1A相相 VT5 VT2 VT2 VT5 VT3 VT6 VT6B相相 C相相3、1800導通型逆變器輸出分析導通型逆變器輸出分

34、析1拍觸發(fā)拍觸發(fā) VT1、VT5、VT6導通導通 Uao=Uco=Ud/3，Ubo=-2 Ud/32拍觸發(fā)拍觸發(fā) VT1、VT2、VT6導通導通 Uao=2 Ud/3，Uco= Ubo= -Ud/33拍觸發(fā)拍觸發(fā) VT1、VT2、VT3導通導通 Uao= Ubo= Ud/3，Uco= -2Ud/34拍觸發(fā)拍觸發(fā) VT2、VT3、VT4導通導通 Ubo= Ud/3，Uco= Uao= -Ud/35拍觸發(fā) VT3、VT4、VT5導通 Ubo= Uco= Ud/3，Uao= -2Ud/36拍觸發(fā) VT4、VT5、VT6導通 Uco= 2Ud/3，Uao= Ubo= -Ud/3逆變器三相輸出波形逆變器

35、三相輸出波形UaUbUc5 5、逆變器輸出線電壓、相電壓有效值、逆變器輸出線電壓、相電壓有效值二、二、1200導通型（電流型）導通型（電流型） 在一個控制周期內，采用六拍觸發(fā)控在一個控制周期內，采用六拍觸發(fā)控制，每拍導通寬度為制，每拍導通寬度為600具有以下特點：具有以下特點：（1）逆變器上每個晶閘管連續(xù)兩拍導通，）逆變器上每個晶閘管連續(xù)兩拍導通，即即1200導通。導通。 （2）任一時刻總有兩個晶閘管處于導通）任一時刻總有兩個晶閘管處于導通狀態(tài)。狀態(tài)。 （3）換相發(fā)生在逆變器相鄰兩相橋臂晶閘）換相發(fā)生在逆變器相鄰兩相橋臂晶閘管之間。管之間。1200導通型控制真值表導通型控制真值表拍VT1VT2

36、VT3VT4VT5VT6111 2 11 3 11 4 115 1161 1第第3節(jié)節(jié) 逆變器換流方式逆變器換流方式換流過程：從一個晶閘管的可靠關斷到換流過程：從一個晶閘管的可靠關斷到另一只晶閘管的可靠導通過程。另一只晶閘管的可靠導通過程。換流過程可靠性問題：是逆變器安全工換流過程可靠性問題：是逆變器安全工作的關鍵。作的關鍵。晶閘管的可靠關斷的兩個條件：承受反晶閘管的可靠關斷的兩個條件：承受反壓；流過電流小于導通維持電流。壓；流過電流小于導通維持電流。換流有兩種方式：換流有兩種方式：1、有源逆變器、有源逆變器-自然換流自然換流例如：串級調速裝置例如：串級調速裝置利用電網(wǎng)電壓換流。利用電網(wǎng)電壓換

37、流。 逆變器對同步電動機供電逆變器對同步電動機供電利用定子反利用定子反電動勢換流。電動勢換流。2、無源逆變器、無源逆變器-強迫換流強迫換流 例如：逆變器給異步電動機供電例如：逆變器給異步電動機供電利用強迫利用強迫換流電路換流。換流電路換流。第第4節(jié)節(jié) 變頻器的變壓方式變頻器的變壓方式1、自耦變壓器變壓、自耦變壓器變壓頻率控制及驅動頻率控制及驅動放大器伺服電動機放大器伺服電動機f/u頻率給定頻率給定電壓測量電壓測量2、相位控制變壓、相位控制變壓頻率控制及驅動頻率控制及驅動相位觸發(fā)相位觸發(fā)f/u頻率給定頻率給定電壓測量電壓測量3、斬波器調壓、斬波器調壓換流電路換流電路PFW脈沖頻率調制方式PWM脈沖寬度調制方式4、脈寬調制（、脈寬調制（PWM）調壓方式）調壓方式 這種方式下，調頻和調壓均對逆變這種方式下，調頻和調壓均對逆變器控制，為一級控制，簡化了控制結構，器控制，為一級控制，簡化了控制結構，但改善了逆變器輸出電源供電波形。但改善了逆變器輸出電源供電波形。討論討論 ：