變頻課件2(1)

1、第二章 晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng)2.1 轉(zhuǎn)速開環(huán)的變頻調(diào)速系統(tǒng) 轉(zhuǎn)速開環(huán)在生產(chǎn)機(jī)械對系統(tǒng)靜動態(tài)性能要求不高的情況下,如風(fēng)機(jī)泵類，可以采用,結(jié)構(gòu)比較簡單,成本低。一.交交- -直直- -交電壓型變頻調(diào)速系統(tǒng)交電壓型變頻調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速給定轉(zhuǎn)速給定：U/f協(xié)調(diào)控制分為兩個部分分別控制。轉(zhuǎn)速給定可以是階躍輸入,經(jīng)給定積分器實(shí)現(xiàn)軟給定,否則將引起較大沖擊,給系統(tǒng)帶來過大的超調(diào)。斜坡信號給定,使系統(tǒng)電壓電流、逆變器輸出頻率及電機(jī)轉(zhuǎn)速都平緩穩(wěn)步上升,提高系統(tǒng)可靠性。 n* 電機(jī)的升頻、減頻都要求軟過渡,以避免升頻時失步或減頻時再生制動。+GI 函數(shù)發(fā)生器觸 發(fā)電壓反饋 壓頻變換器環(huán)形分配器脈沖輸出 方波發(fā)生器 M3

2、AVR-電壓型逆變器頻率開環(huán)調(diào)速系統(tǒng) 若升頻過快，可能導(dǎo)致電機(jī)帶載起動不了（失步），因?yàn)檗D(zhuǎn)子升速慢，而頻率升高后的機(jī)械特性，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速上對應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩TL。給定電壓可正可負(fù),以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。對于電壓控制環(huán)節(jié),只需要根據(jù)給定信號的絕對值確定輸出電壓大小,故需在給定積分器之后增設(shè)絕對值變換器(在正負(fù)給定情況下)。比如1000rpm對應(yīng)的U1、f1相等,故頻率控制環(huán)節(jié)也是由絕對值大小確定頻率。至于正反轉(zhuǎn)控制,需通過鑒別極性來改變1#6# 晶閘管的脈沖觸發(fā)順序。nTLTTst電壓控制環(huán)節(jié)電壓控制環(huán)節(jié): : 通過函數(shù)發(fā)生器GF的U1/f1協(xié)調(diào)控制特性來實(shí)現(xiàn)。給定頻率低意味著對應(yīng)的f1和

3、U1低,由于低頻時需對定子電阻壓降加以補(bǔ)償,故使GF輸出電壓略有提升,從而控制整流輸出電壓略有增大,補(bǔ)償U(kuò)1?？捎眠\(yùn)放實(shí)現(xiàn),補(bǔ)償大小可調(diào)。電壓調(diào)節(jié)器電壓調(diào)節(jié)器AVR:AVR: PI環(huán)節(jié),電壓反饋取自DC側(cè)電壓Ud,經(jīng)隔離和調(diào)理環(huán)節(jié),作為負(fù)反饋信號。無電流反饋,對電壓型而言,對動態(tài)性能影響不大。PI參數(shù)需運(yùn)用DC調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計方法,還需要對VSI建模。函數(shù)發(fā)生器輸出直流信號大小，代表著U1給定的高低。函U1f1Nf1數(shù)發(fā)生器給定多少,則通過反饋調(diào)節(jié)觸發(fā)使可控整流輸出電壓Ud達(dá)到多高。+GI 函數(shù)發(fā)生器觸 發(fā)電壓反饋 壓頻變換器環(huán)形分配器脈沖輸出 方波發(fā)生器 M3AVR-電壓型逆變器頻率開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)

4、頻率控制環(huán)節(jié)頻率控制環(huán)節(jié)壓頻轉(zhuǎn)換器壓頻轉(zhuǎn)換器GVFGVF: 對應(yīng)每個給定電壓(0),都有相應(yīng)的頻率脈沖信號輸出,實(shí)際為壓控振蕩器(VCO)。要求線性度好(可用LM331)。比如Ui=010Vf1=050HZf=050*6=300HZ。每周需要6個脈沖觸發(fā)SCR(6拍)。f1max=50HZ, 對應(yīng)的GVF輸出頻率為6f1max。環(huán)形分配器環(huán)形分配器( (DRC):DRC):將一連串的脈沖序列,每6個一組,按順序分發(fā)給SCR1#6#。一路輸入,6路輸出,可用6個D觸發(fā)器組成(最好用CMOS器件,電平高，抗干擾能力強(qiáng))。比如循環(huán)移位計數(shù)器循環(huán)移位計數(shù)器: :一個周期中發(fā)6個脈沖,每隔60o移位一次

5、,即觸發(fā)一個SCR。若初態(tài)Q1,Q2,Q3=1,則產(chǎn)生的6分頻脈沖均為正負(fù)各180o,即SCR導(dǎo)通180o,適用于180o導(dǎo)通型；若初態(tài)Q1,Q2=1,則適合120o導(dǎo)通型。 0 1 1 0 0 0 0Q1Q2Q3Q4Q5Q6CP移向控制循環(huán)移位計數(shù)初態(tài) 1 2 3 4 5 6 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0循環(huán)移位正序: 1#2#6#1# 正轉(zhuǎn)循環(huán)移位負(fù)序: 1#6#5#2#1#6#反轉(zhuǎn)脈沖放大器脈沖放大器( (AP):AP):為SCR提供足夠大的電流電壓幅度,由于AP的輸出一般用脈沖

6、變壓器實(shí)現(xiàn)與逆變器隔離,而脈沖變壓器傳輸?shù)皖l寬脈沖需要較大鐵心,故經(jīng)方波發(fā)生器調(diào)制成窄脈沖列,反復(fù)對SCR觸發(fā)。調(diào)制頻率一般為數(shù)kHZ。兩晶體管T1、T2實(shí)現(xiàn)“與”操作。D3為續(xù)流二極管，在兩管關(guān)斷時,使下正上負(fù), 的反電勢不會過高,以保護(hù)晶體管不會過壓擊穿。 若無R3,則脈沖變壓器原邊電流在關(guān)斷后經(jīng)D3續(xù)流產(chǎn)生的壓降近為0,磁通釋放慢,不能磁通復(fù)位,造成磁通積累,經(jīng)多次脈沖作用后會磁飽和。變壓器原邊電壓u1=Ldi1/dt, u1小則i1下降很慢,不能很快復(fù)位到0。+12VD1D2D3R3R1R2T1T2D5D4R5GK二、交二、交- -直直- -交電流型變頻調(diào)速系統(tǒng)交電流型變頻調(diào)速系統(tǒng) C

7、SI多用串聯(lián)二極管型,與電壓型相比，整流輸出用大電抗濾波，同樣分為電壓/頻率控制兩部分。多了一個電流閉環(huán)，電壓調(diào)節(jié)器AVR輸出作為電流環(huán)的給定，一個為電流內(nèi)環(huán)，一個為電壓外環(huán)。 對于電流型，電流環(huán)比在電壓型中更重要，因?yàn)殡妷盒椭须娙轂V波使中間DC環(huán)節(jié)的Ud本身較平穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)U/f=Const維持m恒定較容易，而電流型中實(shí)現(xiàn)對應(yīng)于每一個f1的U1穩(wěn)定較困難，效果差。引入電流內(nèi)環(huán)，使對應(yīng)于一定f1及負(fù)載下的定子電流近似恒定，受外界擾動影響小，從而使U1穩(wěn)定性提高，Uf比值穩(wěn)定性得以改善?？傊娏鲀?nèi)環(huán)協(xié)助電壓外環(huán)穩(wěn)壓，使壓頻比和m恒定，對改善加減速動態(tài)性能有利，保證在動態(tài)過程中恒流加減速。給定積分絕

8、對值運(yùn)算器瞬態(tài)校正 壓頻變換器 環(huán)形分配器脈沖輸出方波發(fā)生器邏輯開關(guān)電流反饋觸發(fā)電壓反饋 +AVRACR-+M3TVTA -電流型變頻調(diào)速系統(tǒng)函數(shù)發(fā)生器在AVR輸出即電流環(huán)給定不變或最大限幅情況下，AVR使主電路電流限定于最大值，能夠抑制電流過大，提高系統(tǒng)可靠性。 電壓環(huán)的電壓檢測不再取自DC環(huán)節(jié)，Ud也不是恒定直流，而是頻繁周期性脈動。U是電壓環(huán)的控制目標(biāo)。 系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性問題：系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性問題：負(fù)載變化時反應(yīng)最直接的是電流，因?yàn)樗鼪Q定著轉(zhuǎn)矩T。電流內(nèi)環(huán)反應(yīng)較快（很?。?，故負(fù)載擾動會引起端電壓波動，而由于頻率f開環(huán)，不會隨之波動，故造成U/f比值波動，電機(jī)過、欠勵交替，轉(zhuǎn)矩T大幅度脈動，系統(tǒng)振蕩不穩(wěn)。在電壓型系統(tǒng)中Ud變化較慢，故U1/f1變化基本同步。瞬態(tài)校正環(huán)節(jié)瞬態(tài)校正環(huán)節(jié)( (GFC):GFC):加快頻率控制，使U/f變化快慢基本一致，同步變化。GFC一般為微分校正，故只對瞬態(tài)起作用，對穩(wěn)態(tài)無影響。電路由運(yùn)放微分電路構(gòu)成。絕對值變換器（絕對值變換器（GABGAB）：）：輸入為正負(fù)極性信號，輸出為單極性，該單元電路實(shí)為精密整流電路。在正、反轉(zhuǎn)給定時，給定電壓可正可負(fù)，但對于電壓控制環(huán)節(jié)，只需根據(jù)給定信號的絕對值確定輸出電壓大小和頻率大小