通用變頻器調(diào)速的控制原理

1、第二章 通用變頻器調(diào)速的控制原理變頻調(diào)速拖動系統(tǒng)是由變頻器供電的電動機(jī)帶動生產(chǎn)機(jī)械運轉(zhuǎn)的系統(tǒng)。描述轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T之間的關(guān)系nf(T)稱為機(jī)械特性。電力拖動系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)工作情況取決于電動機(jī)和負(fù)載的機(jī)械特性。因此，要學(xué)習(xí)變頻調(diào)速的控制原理，有必要了解負(fù)載的機(jī)械特性和電動機(jī)的機(jī)械特性。2-1 各類負(fù)載的機(jī)械特性分析負(fù)載的機(jī)械特性決定于負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩的構(gòu)成以及負(fù)載對工況的限制和要求。工礦企業(yè)生產(chǎn)機(jī)械的類型很多，它們的機(jī)械特性也各不相同。但大體上說，主要有三類： 一、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 1轉(zhuǎn)矩特點 在不同的轉(zhuǎn)速下，負(fù)載的阻轉(zhuǎn)矩基本恒定：TLconst即負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩TL的大小與轉(zhuǎn)速nL的高低無關(guān)。 2功率特點 負(fù)載的功率

2、PL和轉(zhuǎn)矩TL、轉(zhuǎn)速nL之間的關(guān)系是 該公式為通用公式 【注意：9550中P單位為千瓦，9.55中P單位為瓦】即負(fù)載功率與轉(zhuǎn)速成正比。（轉(zhuǎn)速越快，負(fù)載功率越大；轉(zhuǎn)速越小，負(fù)載功率越小。轉(zhuǎn)速為零則不存在功率消耗）3.典型實例帶式輸送機(jī)是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的典型例子之一，其基本結(jié)構(gòu)和工作情況，負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小決定于傳動帶與滾筒間的摩擦阻力F和滾筒半徑r：TLFr由于F和r都和轉(zhuǎn)速的快慢無關(guān)，所以在調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速nL的過程中，轉(zhuǎn)矩TL保持不變即具有恒轉(zhuǎn)矩的特點。二、恒功率負(fù)載1.功率特點在不同的轉(zhuǎn)速下，負(fù)載的功率基本恒定：PLconst即負(fù)載功率大小與轉(zhuǎn)速的高低無關(guān)。2轉(zhuǎn)矩特點即負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小與轉(zhuǎn)速成反比。3.典型

3、實例各種薄膜的卷取機(jī)械是恒功率負(fù)載的典型例子之一。其工作特點是：隨著“薄膜卷”的卷徑逐漸增大，卷取輥的轉(zhuǎn)速應(yīng)該逐漸減小，以保持薄膜的線速度恒定，從而也保持了張力的恒定。 【v=w.r角速度乘于半徑就是線速度】負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩的大小決定于卷取物的張力F（在卷取過程中，要求張力保持恒定)和卷取物的卷取半徑r(隨著卷取物不斷卷到卷取輥上，·將越來越大)。TLF r由于具有以上特點，因此，在卷取過程中，拖動系統(tǒng)的功率是恒定的，即PLF vconst機(jī)械能WPLtF vt式中 v卷取物的線速度，在卷取過程中，為了使張力大小保持不變，要求線速度也保持恒定。轉(zhuǎn)速越快則轉(zhuǎn)矩越小，轉(zhuǎn)速越慢則轉(zhuǎn)矩越大。卷取物

4、直徑越大則角速度越慢三、二次方率負(fù)載（平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載）1.轉(zhuǎn)矩特點負(fù)載的阻轉(zhuǎn)矩TL與轉(zhuǎn)速nL的二次方成正比，即2.功率特點負(fù)載的功率PL與轉(zhuǎn)速nL的三次方成正比，即式中，KT，KP二次方率負(fù)載的轉(zhuǎn)矩常數(shù)和功率常數(shù)。3.典型實例離心式風(fēng)機(jī)和水泵都屬于典型的二次方率負(fù)載。以風(fēng)扇葉片為例。事實上，即使在空載的情況下，電動機(jī)的輸出軸上，也會有損耗轉(zhuǎn)矩T0，如摩擦轉(zhuǎn)矩等。因此，嚴(yán)格地講，其轉(zhuǎn)矩表達(dá)式應(yīng)為功率表達(dá)式為功率表達(dá)式為：式中，P0空載損耗?！窘滩挠∷㈠e誤】【轉(zhuǎn)矩是轉(zhuǎn)速的二次方，功率是轉(zhuǎn)速的三次方】2-2 異步電動機(jī)的機(jī)械特性一、異步電動機(jī)的等效電路P27三相異步電動機(jī)的電路分析三相交流異步電動機(jī)的

5、每相等效電路類似于變壓器，定子繞組相當(dāng)于變壓器的原繞組，閉合的轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于的副繞組，其電磁關(guān)系也同變壓器類似，如下圖所示。變壓器：F 變化® eU1 »E1= 4.44 f N1F E2= 4.44 f N2FE1 、E2 頻率相同，都等于電源頻率。電動機(jī)：當(dāng)定子繞組接三相電源電壓時u1，則有三相電流i1通過。產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，并通過定子和轉(zhuǎn)子鐵心而閉合。旋轉(zhuǎn)磁場在定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組分別感應(yīng)產(chǎn)生電動勢e1和e2。此外，漏磁通產(chǎn)生的漏磁電動勢分別為e1和e2。定子電路1.旋轉(zhuǎn)磁場的磁通F異步電動機(jī)：旋轉(zhuǎn)磁場切割導(dǎo)體® e， U1 » E1= 4.44f1N1

6、F2.定子感應(yīng)電勢的頻率 f1感應(yīng)電勢的頻率與磁場和導(dǎo)體間的相對速度有關(guān)。旋轉(zhuǎn)磁場與定子導(dǎo)體間的相對速度為 n0 ，所以 f1= 電源頻率 f轉(zhuǎn)子電路1. 轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢頻率 f2定子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場間的相對速度固定，而轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場間的相對速度隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不同而變化旋轉(zhuǎn)磁場切割定子導(dǎo)體和轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的速度不同定子感應(yīng)電勢頻率 f1¹ 轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢頻率 f2轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢頻率 f2= s f 1 【， 轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)磁場相對速度為，轉(zhuǎn)子和定子的相對速度是n。異步的來由】2. 轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢E2E2= 4.44 f2N2F = 4.44s f 1N2F 當(dāng)轉(zhuǎn)速 n = 0(s=1)時， f2最高

7、，且 E2 最大，有E20= 4.44 f1N2F 即E2= s E20  3. 轉(zhuǎn)子感抗X2和阻抗Z2 當(dāng)轉(zhuǎn)速 n = 0(s =1)時， f 2最高，且 X2 最大，有X20= 2 pf1Ls2，即X2=sX20  4. 轉(zhuǎn)子電流 I2 5. 轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù) cosY2結(jié)論：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)子電路中的各量均與轉(zhuǎn)差率 s有關(guān)，即與轉(zhuǎn)速 n有關(guān)。作業(yè)：1. 根據(jù)力矩公式，線速度與角速度的關(guān)系，角速度與轉(zhuǎn)速的關(guān)系，以及功率與功的關(guān)系，推導(dǎo)公式。2. 根據(jù)上述內(nèi)容，說明為什么電動機(jī)啟動時啟動電流很大，但功率因數(shù)卻不大。二、固有機(jī)械特性電磁轉(zhuǎn)矩：電動機(jī)內(nèi)電流和磁場的相互作用的結(jié)

8、果。異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩的大小與電流和磁通量的乘積成正比。公式： （1-21）式中穩(wěn)定工作區(qū)：轉(zhuǎn)矩變大的時候轉(zhuǎn)速變小不穩(wěn)定工作區(qū)：轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速同方向變化（適用于風(fēng)機(jī)型負(fù)載）以最大轉(zhuǎn)矩為分界點當(dāng)電動機(jī)的電源電壓、頻率一定時，電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)差率有關(guān)，.三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性：把電磁轉(zhuǎn)矩T近似為輸出轉(zhuǎn)矩T2（忽略空載轉(zhuǎn)矩T0）作為橫坐標(biāo)，利用公式，把轉(zhuǎn)速代替轉(zhuǎn)差率s作為縱坐標(biāo)，將它畫成曲線。如果式121中各參數(shù)均處于額定狀態(tài)，電動機(jī)按規(guī)定的接線方式接線，定子及轉(zhuǎn)子電路中不外接電阻(電抗或電容)時所獲得的機(jī)械特性稱為異步電動機(jī)的固有機(jī)械特性，如圖126所示。 由圖l26可知，固有機(jī)械特性曲線的

9、形狀主要決定于以下三點：(1) 理想空載點E（TM0，nMn0） 理想空載點E的位置主要反映了理想空載轉(zhuǎn)速的大小。在異步電動機(jī)中，理想空載轉(zhuǎn)速就是旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速（同步轉(zhuǎn)速）：(2) 啟動點S(TMTs，nM0) 啟動點S主要說明當(dāng)電動機(jī)剛接通電源，尚未轉(zhuǎn)起來時啟動轉(zhuǎn)矩Ts的大小。啟動轉(zhuǎn)矩又稱為堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，(3) 最大轉(zhuǎn)矩點（TMTK，nMnK） 最大轉(zhuǎn)矩點的位置對于評價機(jī)械特性來說是十分重要的。1） 電動狀態(tài)最大轉(zhuǎn)矩點P（TP，nP） 是臨界轉(zhuǎn)矩，也叫最大轉(zhuǎn)矩，反映電動機(jī)的過載能力，是臨界轉(zhuǎn)速，它的大小決定了P點的最大電磁轉(zhuǎn)矩，反映了機(jī)械特性的硬度。2） 回饋發(fā)電制動最大轉(zhuǎn)矩P（TP，nP） 在

10、回饋制動時異步電動機(jī)的過載能力較電動狀態(tài)時大，即 【回饋制動P31】當(dāng)ssmr2/X02時，轉(zhuǎn)矩T達(dá)到最大值： 最大轉(zhuǎn)矩與電壓U1平方成正比，而與轉(zhuǎn)子電阻r2無關(guān)，轉(zhuǎn)差率Sm與r2成正比。如果增大電阻r2（繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串接電阻），可增大Sm，從而增大電動機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩，當(dāng)r2X02時，Sm1（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為零），電動機(jī)有最大的啟動轉(zhuǎn)矩TstTm，能重載啟動，但機(jī)械特性變軟。 籠型 繞線式(4) 額定運行點B（TMTN，nMnN）三相異步電動機(jī)在額定運行電B工作時，轉(zhuǎn)速、電磁轉(zhuǎn)矩、輸出功率、定子電流和轉(zhuǎn)子電流都是額定值。按照條件在額定運行點工作，能使電動機(jī)得到充分的利用。三、三相異步電動機(jī)的啟

11、動聲明：必須區(qū)分籠型和繞線式異步電動機(jī)?；\型異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子不能串接任何阻抗。繞線式則可以。要求： ·有不太大的起動電流 但是直接起動時情況恰恰相反·足夠大的起動轉(zhuǎn)矩·動態(tài)轉(zhuǎn)矩T很小1、三相籠型異步電動機(jī)的啟動（1）直接啟動 籠型轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)最簡單的啟動方法，就是將定子直接接到額定電壓、額定功率的電網(wǎng)上進(jìn)行啟動，這就是直接啟動。直接啟動的優(yōu)點是設(shè)備和操作簡單，缺點是啟動電流較大，可達(dá)額定電流的47倍，這樣會使線路的壓降明顯增大，造成電網(wǎng)電壓顯著下降，從而影響其他用電設(shè)備的正常工作。 （2）降壓啟動 凡是不允許直接啟動的籠型轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)，都要采取措施限制啟動電流

12、。由于籠型轉(zhuǎn)子不可能外接任何阻抗，所以限制啟動電流只能在定子電路中采取措施。可以在定子電路中串聯(lián)電阻或電抗，也可以用變壓器降低電壓，有時還可以改變定子繞組的連接方法來降低每相繞組上的電壓。這些方法都是靠降低電動機(jī)啟動時的電壓來限制啟動電流的，統(tǒng)稱為降壓啟動。1）定子串聯(lián)電阻或電抗器啟動 啟動電阻Rst(或啟動電抗器Xst)串聯(lián)在定子電路中，較大的啟動電流在啟動電阻Rst(或啟動電抗器Xst) 上產(chǎn)生較大的電壓降，從而降低了加在電動機(jī)定子上的電壓。Q1是主開關(guān)，起隔離電源的作用，Q2是轉(zhuǎn)換開關(guān)。首先Q2閉合，電動機(jī)串聯(lián)電阻(或電抗器)啟動。當(dāng)轉(zhuǎn)速升高到額定數(shù)值時，Q1閉合，切除啟動電阻(或電抗器

13、)，定子直接接到電網(wǎng)，在固有特性上繼續(xù)加速至穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，啟動過程的機(jī)械特性如圖1-2-8所示。轉(zhuǎn)矩正比于電源電壓，降壓啟動，使電壓降低，導(dǎo)致：最大轉(zhuǎn)矩變小，啟動轉(zhuǎn)矩也變小。機(jī)械特性變軟。2）自耦變壓器降壓啟動 自耦變壓器降壓啟動是利用自耦變壓器降低電動機(jī)定子繞組的電壓，以減小啟動電流。啟動過程：首先閉合Ql和Q3，電網(wǎng)電壓U1經(jīng)自耦變壓器降低為U2加到電動機(jī)的定子進(jìn)行啟動，當(dāng)轉(zhuǎn)速升高到一定數(shù)值時，斷開Q3，電動機(jī)按照串聯(lián)電抗器方式繼續(xù)加速，最后閉合Q2，電動機(jī)加上全電壓，在固有特性上繼續(xù)加速直至穩(wěn)定狀態(tài)。啟動結(jié)束，斷開Q1，將自稠變壓器從電網(wǎng)上切除。3）星三角降壓啟動（Y啟動） 當(dāng)籠型異步電動機(jī)

14、的定子繞組按三角形連接時，可以在啟動過程中先接成星形，以減小啟動電流。因為接成三角形時，加在每相繞組上的電壓是電網(wǎng)電壓，而接成星形時加在每相繞組上的電壓只有電網(wǎng)電壓的1/，所以是降壓啟動。啟動過程：首先閉合KM2和KM3，將定子繞組按成星形啟動，當(dāng)轉(zhuǎn)速升高到一定數(shù)值時，斷開Q3，閉合Ql，將定子繞組接成三角形，在固有特性上繼續(xù)加速到穩(wěn)定狀態(tài)，啟動過程結(jié)束。因為先按星形連接進(jìn)行降壓啟動，然后按三角形連接加全電壓繼續(xù)加速，所以稱星三角降壓啟動只適用于電動機(jī)是三角形聯(lián)接的情況。2.繞線式異步電動機(jī)的啟動三相繞線式異步電動機(jī)可有轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻及轉(zhuǎn)子串聯(lián)頻敏變阻器兩種啟動方法。 (1)轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻啟動 三

15、相繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻啟動時，要隨著轉(zhuǎn)速的升高，分段切除啟動電阻。以三級啟動為例，接線和機(jī)械特性如圖1-2-11所示，啟動開始時，圖中的加速接觸器節(jié)點1C，2C，3C均斷開，電源接觸器接點閉合，對應(yīng)于圖b中的a點。隨著轉(zhuǎn)速升高，在機(jī)械特性上b，d，f各點依次切除啟動電阻rc1，rc2，rc3，最后在h點穩(wěn)定運行，啟動過程結(jié)束。繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻分級啟動，雖然能夠限制啟動電流并增大啟動轉(zhuǎn)矩，但電阻逐段變化，轉(zhuǎn)矩變化較大，啟動不夠平滑，平均啟動轉(zhuǎn)矩也不夠大，所有控制設(shè)備占地面積較大，操作維護(hù)不便。如采用頻敏電阻器，則可克服上述缺點。(2)轉(zhuǎn)子串聯(lián)頻敏變阻器啟動 四、三相異步電動機(jī)

16、的制動在電動機(jī)中，凡電磁轉(zhuǎn)矩的方向和轉(zhuǎn)子的實際旋轉(zhuǎn)方向相反的狀態(tài)，統(tǒng)稱為制動狀態(tài)。（1）工作原理 當(dāng)異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速nM超過同步轉(zhuǎn)速n0時，電動機(jī)便處于回饋制動狀態(tài)。這時的異步電動機(jī)實際上處于發(fā)電的狀態(tài)，或者說，拖動系統(tǒng)的動能被“再生”成電能了。其基本特征是： 1) n0與nM同方向。 2) n0nM （2）機(jī)械特性 回饋制動的機(jī)械特性是電動狀態(tài)機(jī)械特性向第二象限的延伸。分析關(guān)鍵點：慣性存在，轉(zhuǎn)速不能突變。 當(dāng)起重機(jī)下放重物時，因為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超過了同步轉(zhuǎn)速，故工作點順著原機(jī)械特性曲線1向第二象限移動，直至電磁制動轉(zhuǎn)矩TM與重物的牽引轉(zhuǎn)矩TG相等，這時的工作點已移至G點(-TM=TG，nG)當(dāng)

17、變頻調(diào)速系統(tǒng)降速時，由于頻率降低，機(jī)械特性變成了曲線2。但由于拖動系統(tǒng)的慣性，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速不可能突變，因而工作點將從曲線1上的Q點(TQ，nQ)按轉(zhuǎn)速未變的原則“跳轉(zhuǎn)”到曲線2上。由于曲線2上與轉(zhuǎn)速nQ對應(yīng)的點是第二象限的B點，于是得到反方向的制動轉(zhuǎn)矩了TB，使拖動系統(tǒng)迅速降速。2.直流制動（能耗制動）(1)方法和原理 在定子繞組里通入直流電流，從而產(chǎn)生一個固定磁場。由于磁場不動，所以，轉(zhuǎn)子繞組按其旋轉(zhuǎn)方向切割磁力線，從而產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，直流制動的原理與再生制動十分類似，但它卻不能像再生制動那樣把拖動系統(tǒng)的動能再生成電能反饋回去，而只能讓拖動系統(tǒng)的動能完全消耗掉，放又稱為能耗制動。 (2)機(jī)械特性

18、 直流制動的原理與再生制動類似，所以，其機(jī)械特性實際上就是f0Hz再生制動的機(jī)械特性，如圖1214所示。當(dāng)系統(tǒng)直流制動時，由于拖動系統(tǒng)的慣性，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速不可能突變，因而工作點將從曲線1上的Q點(TQ，nQ)按轉(zhuǎn)速未變的原則“跳轉(zhuǎn)”到曲線2上。由于曲線2上與轉(zhuǎn)速nQ對應(yīng)的點是第二象限的B點，于是得到反方向的制動轉(zhuǎn)矩TB，使拖動系統(tǒng)迅速降速。3.反接制動 (1)狀態(tài)特征 電動機(jī)的實際旋轉(zhuǎn)方向與電磁轉(zhuǎn)矩的旋轉(zhuǎn)方向相反時的狀態(tài)即為反接制動動狀態(tài)。(2)定子兩相反接的反接制動 眾所周知，改變電動機(jī)電源進(jìn)線的相序(交換任意兩相進(jìn)線)，可使旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向相反，并最終導(dǎo)致電動機(jī)的反轉(zhuǎn)。由于反轉(zhuǎn)時電磁轉(zhuǎn)矩和

19、轉(zhuǎn)速都是負(fù)的，故其機(jī)械特性在第三象限。設(shè)電動機(jī)正轉(zhuǎn)時工作點為曲線1上的Q點(TQ，nQ)，則在剛反接的瞬間，其工作點將從Q點跳轉(zhuǎn)到曲線2的B點(在第二象限)。然后，轉(zhuǎn)速迅速下降為0，并開始反轉(zhuǎn)。這里，從B點下降到nM0的那一段(即第二象限中的那一段)，電磁轉(zhuǎn)矩TM是負(fù)的，而轉(zhuǎn)速nM是正的。電動機(jī)處于反接制動狀態(tài)。開始反轉(zhuǎn)后又成為電動狀態(tài)。這種反接制動狀態(tài)在用作快速制動的方法時，具有不易操作、比較危險等缺點，故變頻調(diào)速系統(tǒng)中基本不用。(3)倒拉式反接制動 起重機(jī)在緩慢下放重物時，有時采用這樣的方法：電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩力圖使重物上升，但因“帶不動”，結(jié)果轉(zhuǎn)子的實際旋轉(zhuǎn)方向被重物倒拉成反轉(zhuǎn)了。其機(jī)械特

20、性如圖1216中曲線2所示的向第四象限延伸的部分，這時的工作點為Q點。電磁轉(zhuǎn)矩是正的，而轉(zhuǎn)速卻是負(fù)的。五、能量圖及其與機(jī)械特性的對應(yīng)關(guān)系1、異步電動機(jī)的能量圖（1）輸入功率P1是電動機(jī)從電源吸取的電功率。（2）輸出功率P2是電動機(jī)帶動負(fù)載時的機(jī)械功率。（3）電磁功率PM是電動機(jī)的定子側(cè)通過磁場傳遞到轉(zhuǎn)子側(cè)的功率。（4）損耗功率主要有：由于定子和轉(zhuǎn)子的鐵損已另行計算，故式124和式l一25算出的電磁功率是相等的。因此，圖12一17所示的定轉(zhuǎn)子繞組可以不必畫出，能量圖可簡化為圖1218所示。公式表示：2、機(jī)械特性與轉(zhuǎn)子側(cè)能量圖的關(guān)系在圖l219中，P2籠統(tǒng)地代表了轉(zhuǎn)子側(cè)所有的損耗功率。由圖可知，轉(zhuǎn)

21、子側(cè)損耗功率P2的大小是和轉(zhuǎn)差n成正比的，故常常統(tǒng)稱之為轉(zhuǎn)差功率。六、三相異步電動機(jī)的調(diào)速異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速表達(dá)式要調(diào)節(jié)異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，可從改變下列三個參數(shù)入手：(1)改變定子繞組的極對數(shù)p。(2)改變供電電源電壓的頻率f1。(3)改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率s。1、變極調(diào)速改變定子繞組的極對數(shù)，可使異步電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速改變，從而使電動機(jī)轉(zhuǎn)速得到調(diào)節(jié)。改變定子極對數(shù)，通常用改變定子繞組連接的方法，這種電動機(jī)一般是采用籠型轉(zhuǎn)子。其轉(zhuǎn)子的極對數(shù)能自動與定子的極對數(shù)相對應(yīng)。改變定子繞組連接的方法有YYY和YY兩種。變極調(diào)速的平滑性不高，【有極調(diào)速】，調(diào)速范圍約等于2。2、改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速(1)繞線異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子

22、串聯(lián)電阻調(diào)速從圖中的機(jī)械特性可以看出，改變轉(zhuǎn)子的串聯(lián)電阻可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻越大，轉(zhuǎn)速越低，因為改空轉(zhuǎn)子的串聯(lián)電阻不影響同步轉(zhuǎn)速，只改變轉(zhuǎn)差率，因此屬于轉(zhuǎn)差率調(diào)速。電動機(jī)在某一轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運行時，由于串聯(lián)電阻增大，必然引起轉(zhuǎn)子電流減小，從而引起電磁轉(zhuǎn)矩減小，使電動機(jī)轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動機(jī)減速，轉(zhuǎn)差率增大。 (2)串級調(diào)速 異步電動機(jī)的串級調(diào)速就是在異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路內(nèi)引入感應(yīng)電動勢Ef，以調(diào)節(jié)異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。引入電動勢的方向，可與轉(zhuǎn)子電動勢方向相同或相反，其頻率與轉(zhuǎn)子頻率相同。·因為電動機(jī)的工作電壓不允許超過額定值，所以調(diào)節(jié)電壓只能在額定電壓以下進(jìn)行。所以調(diào)壓調(diào)速也稱為降壓調(diào)

23、速。因為改變電壓不影響同步轉(zhuǎn)速，所以調(diào)壓調(diào)速屬于改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速這一類。普通籠型異步電動采用調(diào)壓調(diào)速的機(jī)械特性如圖1225所示。由圖可知，其調(diào)速范圍很小，且電壓越低，機(jī)械特性直線部分的硬度越小，這就限制了調(diào)壓調(diào)速的范圍，為了克服這個缺點，通常采用閉環(huán)來增大調(diào)速范圍。3、變頻調(diào)速變極調(diào)速只用于籠型異步電動機(jī)，設(shè)備簡單，但是平滑性不好?！窘滩挠∷㈠e誤】?；\型異步電動機(jī)調(diào)壓調(diào)速即改變定子電壓調(diào)速。屬于改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速范疇，它的轉(zhuǎn)差功率消耗在轉(zhuǎn)子中，效率低，發(fā)熱嚴(yán)重。只適用于較小容量的生產(chǎn)機(jī)械。繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，其低速特性軟、調(diào)速范圍小、效率低、平滑性差、串級調(diào)速其轉(zhuǎn)差功率能夠回饋電網(wǎng)、調(diào)速

24、效率高、特性硬、能實現(xiàn)無級調(diào)速，但低速時過載能力較低、功率因數(shù)不高，而變頻調(diào)速最大限度地克服了上述調(diào)速方法的缺點。在各種異步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，效率最高，性能也最好，可實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，且保持電動機(jī)過載能力不變，調(diào)速范圍大，低速特性硬?？蓪崿F(xiàn)無級調(diào)速。 (1)在基本頻率(基頻)flN以下調(diào)速 在基本頻率flN以下調(diào)速時，采用的是U/f恒定控制方式。在恒壓頻比條件下改變頻率時，機(jī)械特性基本上是平行下移的，如圖1226所示。當(dāng)轉(zhuǎn)矩增大到最大值以后，特性曲線就折回來了。如果電動機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下都具有額定電流，則電動機(jī)都能在溫升允許條件下長期運行，這時轉(zhuǎn)矩基本上隨磁通變化，由于在基頻以下調(diào)速時磁通恒定，所以

25、轉(zhuǎn)矩也恒定。在基頻以下調(diào)速屬于“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速”的性質(zhì)。（2）在基本頻率(基頻) flN以上調(diào)速 在基頻以上調(diào)速時，頻率可以從flN往上增高，但電壓U1卻不能超過額定電壓UIN，最多只能保持U1UIN。 在基頻flN以上變頻調(diào)速時，由于電壓U1UIN不變，不難證明，當(dāng)頻率提高時，同步轉(zhuǎn)速隨之提高，最大轉(zhuǎn)矩減小，機(jī)械特性上移，如圖l227所示。由于頻率提高而電壓不變，氣隙磁動勢必然減弱，導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩減小。由于轉(zhuǎn)速升高了，可以認(rèn)為輸出功率基本不變：所以基頻以上變頻調(diào)速屬于弱磁恒功率調(diào)速。 把基頻以上調(diào)速和基頻以下調(diào)速兩種情況結(jié)合起來，可得圖1228所示的異步電動機(jī)變頻調(diào)速控制特性。應(yīng)該注意，以上所分析的機(jī)

26、械特性都是在正弦波電壓供電下的情況。如果電壓源含有諧波，將使機(jī)械特性受到扭曲變形，并增加電動機(jī)中的損耗。因此在選購變頻器時，變頻器輸出的諧波越小越好。通過分析得出如下結(jié)論：當(dāng)flflN時，變頻裝置必須在改變輸出頻率的問時改變輸出電壓的幅值，才能滿足對異步電動機(jī)的變頻調(diào)速的基本要求。這樣的裝置通稱變壓變頻(VVVF)裝置，其中VVVF是Variable Voltage Variable Frequency的縮寫。這是通用變頻器工作的最基本原理，也是設(shè)計變頻器時應(yīng)滿足的最基本要求。后面章節(jié)將詳細(xì)介紹通用變頻器是如何實現(xiàn)變壓變頻的。2-3 SPWM控制技術(shù)變頻器按調(diào)制方式來分有脈幅調(diào)制PAM和脈寬調(diào)

27、制PWM。兩種方法的共同特點是變頻器在改變輸出頻率的同時改變輸出電壓，只不過PAM改變的是輸出電壓的振幅值，而PWM改變的是輸出電壓的脈寬占空比(振幅值不變)。不論是PAM還是PWM，其輸出電壓和電流的波形都是非正弦波，具有許多諧波成分。正弦脈寬調(diào)制(SPWM)可以使輸出電壓的波形接近于正弦波。本節(jié)重點講述SPWM方式。一、 SPWM原理所謂正弦脈寬調(diào)制波形，就是與正弦波等效的一系列等幅不等寬的矩形脈沖波形，如圖l229所式。等效的原則是每一區(qū)間的面積相等。如果把一個正弦半波分成n等份(在圖1229中，n12)，然后把每一等份的正弦曲線與橫軸所包圍的面積都用一個與此面積相等的矩形脈沖來代替，矩

28、形脈沖的幅值不變，各脈沖的中點與正弦波每一等份的中點相重合；這樣，由n個等幅不等寬的矩形脈沖所組成的波形就與正弦波的半周波形等效，稱為SPWM波形。同樣正弦波的負(fù)半周也可用相同的方法與一系列負(fù)脈沖等效。這種正弦波正負(fù)半周分別用正負(fù)脈沖等效的SPWM波形稱為單極式SPWM。圖1230所示為SPWM變壓變頻器主電路原理圖。在SPWM脈沖系列中，各脈沖的寬度以及相互間的間隔是由正弦波(基準(zhǔn)波或調(diào)制波)和等腰三角波(載波)的交點來決定的。二、單極性SPWM技術(shù)1、調(diào)制波和載波ut是載波，采用了等腰三角波，其周期決定于載波頻率，振幅不變，和電動機(jī)的電壓為額定電壓時的調(diào)制波的振幅相同，每半個周期內(nèi)，所有三

29、角波的極性均相同(單極性)；ura是正弦調(diào)制波，其周期決定于所需要電壓波形的頻率，其振幅決定于所需要的電壓波形的振幅，即ura是所希望得到的電壓波形。調(diào)制情況：當(dāng)希望得到的電壓ura高于三角波電壓ut時，相應(yīng)比較器的輸出電壓uda為“正”電平，反之則產(chǎn)生“零”電平。只要正弦調(diào)制波的最大值低于三角波的幅值。由圖l231a的調(diào)制結(jié)果必然形成圖123lb所示的等幅不等寬，而且兩側(cè)窄中間寬的SPWM脈寬調(diào)制波形。負(fù)半周是用同樣的方法調(diào)制后再倒相而成。調(diào)制波和載波的交點，決定了SPWM脈沖系列的寬度和脈沖間的間隔寬度，每半周期內(nèi)的脈沖系列是單極性的。2、單極性調(diào)制的工作特點每半個周期內(nèi)，逆變橋同一橋臂的

30、兩個逆變器件中，只有一個器件按脈沖系列的規(guī)律時通時斷地工作，另一個完全截止；而在另半個周期內(nèi)，兩個器件的工作情況正好相反。流經(jīng)負(fù)載Z的便是正、負(fù)交替的交變電流，如圖1232所示。三、雙極性SPWM技術(shù)1、調(diào)制波和載波ut是載波，采用了雙極性的等腰三角波，其周期決定于載波頻率，振幅不變，和電動機(jī)的電壓為額定電壓時的調(diào)制波的振幅相同。ura是正弦調(diào)制波，其周期決定于所需要電壓波形的頻率，其振幅決定于所需要的電壓波形的振幅，即ura是所希望得到的電壓波形。2雙極性調(diào)制的工作特點逆變橋在工作時，同一橋臂的兩個逆變器件總是按相電壓脈沖系列的規(guī)律交替地導(dǎo)通和關(guān)斷，而流過負(fù)載Z的電流是按線電壓規(guī)律變化的交變

31、電流。 四、SPWM的軟件控制法 軟件控制法是由微型計算機(jī)來實現(xiàn)SPWM控制的方法，是目前經(jīng)常采用的主要有如下幾種： 1表格法(又稱ROM法) 這種方法是預(yù)先將SPWM波的數(shù)據(jù)計算出來，存入ROM中，然后根據(jù)調(diào)頻指令再將這些數(shù)據(jù)順序取出，由輸出口輸出，控制逆變器的開關(guān)動作。表格法的缺點是占用大量的內(nèi)存，且無實時處理功能.。2隨時計算法(又稱RAM法)3. 實時計算法脈沖寬度調(diào)制技術(shù)的概念1脈沖寬度調(diào)制（縮寫為PWM）：是通過按照一定的規(guī)則和要求對一系列脈沖寬度進(jìn)行調(diào)制，來得到所需要的等效波形。2以變頻調(diào)速常用的電路結(jié)構(gòu)為例來說明PWM含義：一般異步電動機(jī)需要的是正弦交流電，而逆變電路輸出的往往

32、是脈沖。PWM控制的目的就是通過對逆變電路輸出脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，使之與正弦波等效。這樣，雖然電動機(jī)的輸入信號仍為脈沖，但它是與正弦波等效的調(diào)制波，那么電動機(jī)的輸入信號也就等效為正弦交流電了。PWM技術(shù)的基本原理1PWM技術(shù)的理論基礎(chǔ)：采樣控制理論中的一個重要結(jié)論面積等效控制原理2SPWM原理：將一個正弦半波電壓分為N等份，并把正弦曲線每一等份所包圍的面積都用一個與其面積相等的等幅矩形脈沖來代替，且矩形脈沖的中點與相應(yīng)正弦等份的中點重合，得到脈沖列，這就是PWM波。正弦波的另外半波也用同樣的辦法來等效，就可以得到與正弦波等效的脈寬調(diào)制波，又稱其為SPWM。SPWM波在變頻電路中被廣泛采用。根據(jù)

33、采樣控制理論，N值越高（即脈沖頻率越高），SPWM越接近正弦波，但脈沖頻率一方面受變頻器中開關(guān)器件工作頻率的限制，另一方面頻率太高，電磁干擾增大，要帶來一些新的問題。3實際應(yīng)用中SPWM波的形成：調(diào)制方法 調(diào)制波ur 所希望生成的正弦波載波uT 等腰三角波或鋸齒波利用載波和調(diào)制波相的比較方式來確定脈寬和間隔。4按照調(diào)制脈沖的極性關(guān)系，PWM逆變電路的控制方式分 單極性控制雙極性控制三、單相橋式SPWM逆變電路分析。1單極性SPWM控制設(shè)定載波uT、調(diào)制波ur，如圖所示。在ur正半周，讓VT1一直保持通態(tài)，VT4保持?jǐn)鄳B(tài)。當(dāng)uruT時，控制VT3為通態(tài)，負(fù)載輸出電壓uo=Ud；當(dāng)uruT時，控制

34、VT3為斷態(tài)，負(fù)載輸出電壓uo=0，此時負(fù)載電流可以經(jīng)過VT1與VD2續(xù)流。在ur負(fù)半周，讓VT4一直保持通態(tài)，VT1保持?jǐn)鄳B(tài)。當(dāng)uruT時，控制VT2為通態(tài)，負(fù)載輸出電壓uo=-Ud；當(dāng)uruT時，控制VT2為斷態(tài)，負(fù)載輸出電壓uo=0，此時負(fù)載電流可以經(jīng)過VT4與VD3續(xù)流。這樣，就得到了SPWM波uo ，uof為uo的基波分量?？梢姡谌我话雮€周期中，SPWM波只能在一個方向變化，故稱為單極性SPWM控制方式。由于改變ur的幅值時，調(diào)制波的脈寬將隨之改變，從而改變輸出電壓的大??；而改變ur的頻率時，則輸出電壓的基波頻率也隨之改變，所以這就實現(xiàn)了既可調(diào)壓又可調(diào)頻的目的。2雙極性SPWM控制

35、設(shè)定調(diào)制波ur、載波uT，載波uT改為正負(fù)兩個方向變化的等腰三角波，如圖1-17a所示。當(dāng)uruT時，給VT1和VT3導(dǎo)通信號，而給VT2和VT4關(guān)斷信號，負(fù)載輸出電壓uo=Ud；當(dāng)uruT時，給VT2和VT4導(dǎo)通信號，而給VT1和VT3關(guān)斷信號，負(fù)載輸出電壓uo=-Ud。這樣，就得到了SPWM波uo?？梢姡谌我话雮€周期中，SPWM波在正、負(fù)兩個方向交替，故稱為雙性SPWM控制方式。改變ur的幅值和頻率，即可達(dá)到調(diào)壓、調(diào)頻的目的。四、變頻器的三相橋式SPWM逆變電路由電路結(jié)構(gòu)可見，其控制方式為用雙極性控制。電路的開關(guān)器件采用IGBT，負(fù)載為感性。其工作原理如下：1調(diào)頻原理U、V、W三相載波信

36、號公用一個三角載波uT，三相調(diào)制信號urU、urV、urW為相位依次相差1200的正弦波。改變?nèi)嗾{(diào)制信號urU、urV、urW的頻率，即可變頻器的輸出頻率，達(dá)到變頻之目的。U、V、W三相的IGBT控制規(guī)律相同，現(xiàn)以U相為例來說明電路的控制過程。當(dāng)urUuT時，給VT1導(dǎo)通信號，給VT4關(guān)斷信號，則U相相對于電源假想中點N¹的輸出電壓uUN=Ud/2；當(dāng)urUuT時，給VT4導(dǎo)通信號，給VT1關(guān)斷信號，則U相相對于電源假想中點N¹的輸出電壓uU N=-Ud/2。VT1和VT4的驅(qū)動信號始終是互補(bǔ)的。當(dāng)給VT1（VT4）加導(dǎo)通信號時，可能是VT1（VT4）導(dǎo)通，也可能是二極管

37、VD1（VD4）續(xù)流導(dǎo)通，這要由感性負(fù)載中原來電流的方向和大小來決定，和單相橋式PWM逆變電路雙極性控制時的情況相同。V相和W相的控制方式和U相相同。uUN、uVN和uWN的波形如圖所示。線電壓uUV的波形可由uUN-uVN得出。若求負(fù)載的相電壓可由式uUN =uUN-(uUN+uVN+uWN)/3求得，其波形略。2調(diào)壓原理變頻器的調(diào)壓和調(diào)頻是同時進(jìn)行的。當(dāng)將三相調(diào)制信號urU、urV、urW的頻率調(diào)低（高）時，三個信號的幅度也相應(yīng)調(diào)?。ù螅沟谜{(diào)制信號的U/為常數(shù)，或按照設(shè)定的要求變化。若調(diào)制信號的幅度變小，則變頻器的輸出脈沖寬度變窄，等效電壓變低；若調(diào)制信號的幅度變大，則變頻器的輸出脈沖

38、寬度變寬，等效電壓變高。綜上所述，變頻器的調(diào)壓調(diào)頻過程是通過控制三相調(diào)制信號進(jìn)行的。在雙極性SPWM控制方式中，理論上要求同一相上下兩個橋臂的驅(qū)動信號互補(bǔ)，但實際上為了防止上下兩個橋臂直通而造成電源短路，通常要求先加關(guān)斷信號，再延遲t時間，才給另一個施加導(dǎo)通信號。延遲時間t的長短主要由功率開關(guān)器件的關(guān)斷時間決定。由于這個延時將會給輸出PWM波帶來不利影響，使其偏離正弦波，所以在保證電路可靠工作的前提下，延遲時間要盡可能短2-4 U/f控制方式變頻器按控制方式來分，有U/f控制變頻器、轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器。一、 U/f控制原理相異步電機(jī)定子每相電動勢的有效值是：式中 氣隙磁通在定子

39、每相中感應(yīng)電動勢的有效值 定于頻率，Hz； Nl 定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)； 與繞組結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)； 每極氣隙磁通量，Wb。 如果定子每相電動勢的有效值不變，改變定子頻率時就會出現(xiàn)下面兩種情況： (1)如果大于電動機(jī)的額定頻率，那么氣隙磁通量就會小于額定氣隙磁通量。其結(jié)果是：盡管電動機(jī)的鐵心沒有得到充分利用是一種浪費，但是在機(jī)械條件允許的情況下長期使用不會損壞電動機(jī)。 (2)如果小于電動機(jī)的額定頻率，那么氣隙磁通量就會大于額定氣隙磁通量。其結(jié)果是：電動機(jī)的鐵心產(chǎn)生過飽和，從而導(dǎo)致過大的勵磁電流，嚴(yán)重時會因繞組過熱而損壞電動機(jī)： 要實現(xiàn)變頻調(diào)速，在不損壞電動機(jī)的條件下，充分利用電動機(jī)鐵心，發(fā)揮電動機(jī)

40、轉(zhuǎn)矩的能力，最好在變頻時保持每極磁通量為額定值不變。 要保持不變，當(dāng)頻率從額定值向下調(diào)節(jié)時，必須同時降低，使得為常數(shù)，即采用電動勢與頻率之比恒定的控制方式。然而，繞組中的感應(yīng)電動勢是難以直接控制的，當(dāng)電動勢的值較高時，可以忽略定子繞組的漏磁阻抗壓降，而認(rèn)為定子相電壓，則得常數(shù) 這就是U/f控制方式。在恒壓頻比條件下改變頻率時，機(jī)械特性基本上是平行下移的。低頻時，和都較小，定子阻抗壓降所占的分量就比較顯著，不能再忽略，結(jié)果是，電動機(jī)的臨界轉(zhuǎn)矩隨之減小。為此，在低頻時，可以人為地把電壓抬高一些，以便近似地補(bǔ)償定子壓降。這種方法稱為轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，也叫轉(zhuǎn)矩提升。二、 U/f控制的應(yīng)用1、 普通型U/f控制

41、通用變頻器普通型U/f控制通用變頻器是轉(zhuǎn)速開環(huán)控制，無需速度傳感器，控制電路比較簡單，電動機(jī)選擇通用標(biāo)準(zhǔn)異步電動機(jī)，因此其通用性比較強(qiáng)，性價比比較高，是目前通用變頻器產(chǎn)品中使用較多的一種控制方式。日本SAMCO公司生產(chǎn)的SVF系列變頻器是一種典型的普通型U/f通用變頻器，此系列通用變頻器是以單片機(jī)為主，配以脈寬調(diào)制發(fā)生器組成的SPWM控制系統(tǒng)。該通用變頻器輸出電壓為SPWM正弦脈寬調(diào)制波，電流近似為正弦波，達(dá)到了輸出給電動機(jī)的電流為正弦波的要求。有興趣的讀者可查找其說明書。2、 具有恒定磁通功能的U/f通用變頻器通用變頻器驅(qū)動不同類型的異步電動機(jī)時，根據(jù)電動機(jī)的特性對壓頻比的值進(jìn)行恰當(dāng)?shù)恼{(diào)整是

42、十分困難的。一旦出現(xiàn)電壓不足，電動機(jī)的特性與負(fù)載特性就會沒有穩(wěn)定運行交點，可能出現(xiàn)過載或跳閘。 要想使電動機(jī)特性在最大轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)與負(fù)載特性處處都有穩(wěn)定運行交點，就應(yīng)當(dāng)讓轉(zhuǎn)子磁通恒定而不隨負(fù)載發(fā)生變化。如果采用磁通反饋控制讓異步電動機(jī)所輸入的三相正弦電流在空間產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場，那么就會產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩。這樣的控制方法就叫作“磁鏈跟蹤控制”c由于磁鏈的軌跡是靠電壓空間矢量相加得到的，所以有人把“磁鏈跟蹤控制”稱為“電壓空間矢量控制”?？紤]到這種功能的實現(xiàn)是通過控制定子電壓和頻率之間的關(guān)系來實現(xiàn)的，所以恒定電磁轉(zhuǎn)矩的控制方法仍然屬于Uf控制方式。采用這種控制方式，可使電動機(jī)在極低的速度下轉(zhuǎn)矩過載能

43、力達(dá)到或超過150；頻率設(shè)定范圍達(dá)到1：30；電動機(jī)的靜態(tài)機(jī)械特性的硬度高于在工頻電網(wǎng)上運行的自然機(jī)械特性的硬度。在動態(tài)性能要求不高的情況下，這種通用變頻器甚至可以替代某些閉環(huán)控制，實現(xiàn)閉環(huán)控制的開環(huán)化。這種具有恒定磁通功能的通用變頻器，由于限流功能比較好，一般不會出現(xiàn)過流跳閘現(xiàn)象，因此有人把這種通用變頻器稱為“無跳閘變頻器”。當(dāng)生產(chǎn)工藝提出具有較高的靜態(tài)、動態(tài)性能指標(biāo)要求時，可以采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制構(gòu)成轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)來滿足許多工業(yè)應(yīng)用中的要求。2-5 轉(zhuǎn)差頻率控制方式對交流異步電動機(jī)進(jìn)行控制時，如果能像控制直流電動機(jī)那樣，用直接控制電樞電流的方法控制轉(zhuǎn)矩，就可以用異步電動機(jī)來得到與直流電動機(jī)同

44、樣的靜、動態(tài)特性。轉(zhuǎn)差頻率控制就是一種直接控制轉(zhuǎn)矩的方法。異步電動機(jī)穩(wěn)態(tài)運行時所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為：由上式可知：當(dāng)轉(zhuǎn)差頻率fs較小時，如果E1/f1常數(shù)，則電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩基本上與轉(zhuǎn)差頻率fs成正比，即在進(jìn)行控制E1/f1的基礎(chǔ)上，只要對電動機(jī)的轉(zhuǎn)差頻率fs進(jìn)行控制，就可以達(dá)到控制電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的目的。這是轉(zhuǎn)差頻率控制的基本出發(fā)點。轉(zhuǎn)差頻率fs是施加于電動機(jī)的交流電壓頻率f1(變頻器的輸出頻率)與以電動機(jī)實際速度nn作為同步轉(zhuǎn)速所對應(yīng)的電源頻率fn的差頻率，即f1fs+fn。在電動機(jī)轉(zhuǎn)子上安裝測速發(fā)電機(jī)等速度檢出器可以得出fn，并根據(jù)希望得到的轉(zhuǎn)矩(對應(yīng)于轉(zhuǎn)差頻率設(shè)定值fs0)調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率f

45、1，就可以輸出電動機(jī)具有設(shè)定的轉(zhuǎn)差頻率fs0，即使電動機(jī)具有所需的輸出轉(zhuǎn)矩。這是轉(zhuǎn)差頻率控制的基本控制原理。 控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)差頻率還可以達(dá)到控制電動機(jī)轉(zhuǎn)子電流的目的，從而起到保護(hù)電動機(jī)的作用。為了控制轉(zhuǎn)差頻率，雖然需要檢測電動機(jī)的速度，但系統(tǒng)的加減速特性比開環(huán)的U/f獲得了提高，過電流的限制效果也更好。但是，當(dāng)生產(chǎn)工藝提出更高的靜態(tài)、動態(tài)性能指標(biāo)要求時，轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)還是不如轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。為了解決這個問題，需要采用矢量控制的變壓變頻通用變頻器。2-6 矢量控制方式一、矢量控制的控制原理矢量控制是一種高性能異步電動機(jī)的控制方式，它基于電動機(jī)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型，分別控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流和勵磁電流，具有直流電動機(jī)相類似的控制性能。矢量控制的基本思想是仿照直流電動機(jī)的調(diào)速特點，把異步電動機(jī)的定子電流，即變頻器輸出電流分解為產(chǎn)生磁場的電流分量(勵磁電流)和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量(轉(zhuǎn)矩電流)。因此，通過控制電動機(jī)定子電流的大小和相位(即定子電流矢量)就可以分別對電動機(jī)的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的，進(jìn)而控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。二、異步電動機(jī)的坐標(biāo)變換交流電動機(jī)的轉(zhuǎn)子能夠產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的原因，是因為交流電動機(jī)的定子能夠產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動勢。而旋轉(zhuǎn)磁動勢是交流電動機(jī)三相對稱的靜止繞組A，B，C，通過三相平衡的正弦電流所產(chǎn)生的。但是，旋轉(zhuǎn)磁動勢并不一定非要