異步電動機變頻調速系統(tǒng)教學課件

1、異步電動機變頻調速系統(tǒng)培訓課件 異步電動機變頻調速系統(tǒng) 第一節(jié) 變頻調速的基本工作原理第二節(jié)變頻調速的基本控制方式和機械特性簡介第三節(jié)調速用靜止式變頻器的類型及其特點對交流電機實現(xiàn)變頻調速的變頻電源裝置叫變頻器，其功能是將電網(wǎng)提供的恒壓恒頻交流電變換為變壓變頻交流電，變頻伴隨變壓。 變頻器的基本分類如下： 變頻器的分類變頻器 交-交變頻器 按相數(shù)分單相三相按輸出波形分正弦波方波脈沖寬度調制型 (PWM)交-直-交變頻器電流型 電壓型第一節(jié) 變頻調速的基本工作原理異步電動機的轉速基本公式： 可見，異步電動機的調速方案有：改變極對數(shù)p，改變轉速率s（即改變電動機機械特性的硬度）和改變電源頻率f1。

2、 第一節(jié) 變頻調速的基本工作原理交流調速的分類如下： 變頻調速通過改變定子供電頻率來改變同步轉速實現(xiàn)對異步電動機的調速，在調速過程中從高速到低速都可以保持有限的轉差率，因而具有高效率、寬范圍和高精度的調速性能?？梢哉J為，變頻調速是異步電動機的一種比較合理和理想的調速方法 。原理：利用電動機的同步轉速隨頻率變化的特性，通過改變電動機的供電頻率進行調速。保證U/f =定值，可以實現(xiàn)恒轉矩調速或恒功率調速。 在進行電機調速時，為了保持電動機的負載能力，應保持氣隙主磁通m不變，這就要求降低供電頻率的同時降低感應電動勢，保持E1/f1=常數(shù)，即保持電動勢與頻率之比為常數(shù)進行控制。 異步電動機的定子每相電

3、動勢： 式中：Eg 氣隙磁通在定子每相中感應電動勢的有效值，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。 f1N1kN1m 只要控制好Eg和f1，便可達到控制磁通m的目的，因此，需要考慮基頻（額定頻率）以下和基頻以上兩種情況。 為保持主磁通不變，在變頻時必須同時變壓，使得壓頻比為一常數(shù), 這也是VVVF控制又被稱為恒壓頻比控制的原因。2022/8/38對變頻調速的基本要求主磁通 保持不變鐵心過飽和不變繞組過熱結論是變頻同時要變壓磁回路飽和，嚴重時將燒毀電機氣隙磁通在定子繞組中感應電動勢由電機學知如果忽略定子上的電阻壓降，則有 第二節(jié)

4、變頻調速的基本控制方式和機械特性簡介一、變頻調速的基本控制方式1、基頻以下的變頻控制方式即：氣隙磁通感應電勢與頻率之比為常數(shù) 基頻以下常采用恒磁通變頻控制方式。（1）若要保持m不變，則當頻率f1從額定值f1e向下調節(jié)時，須同時降低Eg，使Eg/f1=常數(shù)。（2）因感應電勢難以直接控制，忽略定子壓降，認為定子相電壓U1Eg， 則U1/f1=常數(shù)。這就是恒壓頻比的變頻控制方式。 恒壓頻比控制在低頻時，由于U1和Eg都較小，定子阻抗壓降所占的份量比較顯著，不能忽略。這時，可人為地把電壓U1抬高一些，以便近似地補償定子壓降。 2、基頻以上的變頻控制方式在基頻以上時，頻率可從f1N往上增高，但電壓U1卻

5、不能增加得比額定電壓U1N大，一般保持U1=U1N，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。 下圖是異步電機變頻調速控制特性。在基頻以下，屬于“恒轉矩調速”；而在基頻以上，基本屬于“恒功率調速”。T一、 電動機的轉矩-轉速（T-n）曲線1. T-n曲線2. T-n曲線的含義機械特性的含義a）負載較輕 b）對應的工作點 c）負載較重fX(Hz)n0X(r/min)fX(Hz)n0X(r/min)5015005015002575075225051501003000變頻可以無級調速 改變頻率f的T-n曲線fXfN時的機械特性a)變頻調速 b)變頻機械特性1. V/F控制方式 在額定頻

6、率fN以下，若電壓E1不變，根據(jù) E1=4.44f1N1 則： f1磁路飽和，為保持1不變，在額定轉速nN以下，在改變f 的同時，也要改變E1，即保持 E1/f =常數(shù) 在頻率較高時，轉子電阻r的影響可忽略，此時，U1=E1，則 U1/f =常數(shù) 在頻率較低時，轉子電阻r的影響不可忽略，此時，若繼續(xù)保持U1/f=常數(shù)，則電磁轉矩要降低很多。 因為變頻的同時還要改變電壓，所以稱為V/F控制，也稱為VVVF（ Variable Voltage Variable Frequency ）。 機械特性 當 s 為以上兩段的中間數(shù)值時，機械特性從直線段逐漸過渡到雙曲線段，如圖所示。smnn0sTe010T

7、eTemaxTemax恒壓恒頻時異步電機的機械特性當Eg/1為恒值時，Temax恒定不變，隨著頻率的降低，恒Eg/1控制的機械特性是一組形狀與恒壓恒頻機械特性相同，且平行下移的特性。這就是說，在恒壓頻比的條件下改變頻率 1 時，機械特性基本上是平行下移，它們和直流他勵電機變壓調速時的情況基本相似所不同的是:當轉矩增大到最大值以后，轉速再降低，特性就 折回來了。而且頻率越低時最大轉矩值越小。二、變頻調速的機械特性簡介1.恒Eg/1控制（Eg/1=恒值） 因Eg是電機內(nèi)部參數(shù)，恒Eg/1控制難以實現(xiàn)，工程上常用恒壓頻比控制（U1/1=恒值）。其機械特性見下圖所示。在恒壓頻比條件下變頻時，機械特性基

8、本上平行移動，而Temax隨1降低而減小。低頻時，Temax將限制調速系統(tǒng)的帶負載能力。需采用定子阻抗電壓補償以增強帶負載能力。右圖中虛線特性就是采用提高定子電壓后的特性。2、恒壓頻比控制（U1/1=恒值）電壓補償（轉矩補償、轉矩提升）50380f/HzU/V50380f/HzU/V補償量fxTn補償前補償后 額定頻率fN（額定轉速nN）以上的調速 在額定頻率時，電壓為額定電壓，若再要升速，即nnN，則f，按U1/f的控制策略，則U1受額定電壓的限制不能再往上調了，因此，必須保持U1=U1N不變。根據(jù)U1N=4.44f1N1 U1N不變，f（ffN）TM（TM） 因為轉速與轉矩成比例的上升和下

9、降，則電動機的輸出功率保持不變，即額定轉速以上調速為恒功率調速。 恒功率調速3.基頻以上變頻調速時的機械特性 可見，當頻率1提高時，同步轉速n0隨之提高，最大轉矩減小，機械特性上移；轉速降落隨頻率的提高而增大，特性斜率稍變大，其它形狀基本相似。如右圖所示。 在基頻f1e以上變頻時，電壓U1=U1e不變。其機械特性見下圖所示。 交-直-交變頻器的主要構成環(huán)節(jié)如圖（a）所示。它先把交流電轉換為直流電，經(jīng)中間直流環(huán)節(jié)后再把直流電逆變成變頻變壓的交流電，又稱為間接變頻器。按不同的控制方式，間接變頻器有下圖中幾種情況。三、調速用靜止型常規(guī)變頻器及特點（一）間接（交-直-交）變壓變頻裝置 間接變壓變頻裝置

10、的不同結構形式交-交變頻器的主要構成環(huán)節(jié)如下圖所示。交-交變頻器沒有明顯的中間濾波環(huán)節(jié)，交流電被直接變成頻率和電壓可調的交流電，故又稱為直接變頻器。（二）交-交變壓變頻裝置 （二） 交-交變頻電路交-交變頻器主要用于交流調速系統(tǒng)中，因此實際使用的主要是三相交-交變頻器。三相交-交變頻器電路是由三組輸出電壓相位互差的單相交-交變頻電路組成的。電路的接線方式:三相交-交變頻電路主要有兩種接線方式，即公共交流母線進線方式和輸出星形聯(lián)結方式。主電路如圖（a）所示，圖中負載由正組與反組晶閘管整流電路輪流供電，角不變時，輸出為矩形交流電壓，如圖（b）所示。改變正反組切換頻率可以調節(jié)輸出交流電的頻率，而改變

11、的大小即可調節(jié)矩形波的幅度。 1、方波型交-交變頻器二、交-交變頻電路（一）單相交-交變頻電路單相交交變頻電路原理圖和輸出電壓波形電路構成由P組和N組反并聯(lián)的晶閘管變流電路構成，和直流電動機可逆調速用的四象限變流電路完全相同變流器P和N都是相控整流電路單相交交變頻電路工作原理P組工作時，負載電流io為正N組工作時，io為負兩組變流器按一定的頻率交替工作，負載就得到該頻率的交流電改變兩組變流器的切換頻率，就可改變輸出頻率w改變變流電路的控制角a，就可以改變交流輸出電壓的幅值 單相交交變頻電路原理圖和輸出電壓波形單相交交變頻電路為使uo波形接近正弦波，可按正弦規(guī)律對a 角進行調制在半個周期內(nèi)讓P組

12、 a 角按正弦規(guī)律從90減到0或某個值，再增加到90，每個控制間隔內(nèi)的平均輸出電壓就按正弦規(guī)律從零增至最高，再減到零。另外半個周期可對N組進行同樣的控制uo由若干段電源電壓拼接而成，在uo的一個周期內(nèi)，包含的電源電壓段數(shù)越多，其波形就越接近正弦波單相交交變頻電路2、正弦波交-交變頻器 正弦波型交-交變頻器的主電路與方波型的主電路相同，但可以輸出平均值按正弦規(guī)律變化的電壓。 控制角由大到小再變大，如/20/2如右圖（a）所示?？刂平怯尚∽兇笤僮冃?，如/2/2如右圖（b）所示。tuuuuuu電感性負載tuuvuuwuvwuvuuwuuwvuuv060時三相橋式全控 電感性負載3652uvRudid

13、L14wuvwvuwvuwvuwvu控制角3016125654343216t16125654343216控制角60三相橋式全控 電感性負載3652uvRudideL14w控制角90tuuvuuwuvwuvuuwuuwvuuvtuuuuuu60時60uv三相交交變頻電路由三組輸出電壓相位各差120的單相交交變頻電路組成。1) 電路接線方式公共交流母線進線方式輸出星形聯(lián)結方式交交變頻電路主要應用于大功率交流電機調速系統(tǒng)，使用的是三相交交變頻電路。 （1）公共交流母線進線方式 它由三組彼此獨立、輸出電壓相位互差120度的單相交-交變頻電路組成，其電源進線通過電抗器接在公共的交流母線上。由于電源進線端

14、公用，所以三組單相變頻電路的輸出端必須隔離。為此，交流電機的三個繞組必須拆開，共引出六根線。 (2) 輸出星形聯(lián)結方式三組的輸出端是星形聯(lián)結，電動機的三個繞組也是星形聯(lián)結電動機中點不和變頻器中點接在一起，電動機只引出三根線即可輸出星形聯(lián)結方式三相交交變頻電路a）簡圖 b）詳圖三組的輸出端是星形聯(lián)結，電動機的三個繞組也是星形聯(lián)結。電動機中點不和變頻器中點接在一起，電動機只引出三根線即可。三相交交變頻電路圖4-25 輸出星形聯(lián)結方式三相交交變頻電路a）簡圖 b）詳圖和整流電路一樣，同一組橋內(nèi)的兩個晶閘管靠雙觸發(fā)脈沖保證同時導通。兩組橋之間則是靠各自的觸發(fā)脈沖有足夠的寬度，以保證同時導通。三相交交變

15、頻電路交-交變頻器的特點交-交變頻器由于其直接變換的特點，效率較高，可方便地進行可逆運行。主要缺點是：功率因數(shù)低。主電路使用晶閘管元件數(shù)目多，控制電路復雜。變頻器輸出頻率受到其電網(wǎng)頻率的限制，最大變頻范圍在電網(wǎng)二分之一。 交-交變頻器一般只適用于球磨機、礦井提升機、電動車輛、大型軋鋼設備等低速大容量拖動場合。 四、交-直-交變頻電路（一）交-直-交電壓源型、電流源型變頻器及其比較根據(jù)交-直-交變頻器的中間濾波環(huán)節(jié)是采用電容性元件或是電感性元件，可將其分為電壓源型變頻器和電流源型變頻器。 1、電壓源型變頻器采用大電容濾波，輸出直流電壓恒定，類似于恒壓源。這類變頻器叫電壓源型變頻器，見圖（a）所示

16、。電壓源型變頻器 2、電流源型變頻器 采用大電感濾波，輸出直流電流恒定，類似于恒流源。這類變頻裝置叫電流源型變頻器，見圖（b）所示。電流源型變頻器 由電流型變頻器構成的調速系統(tǒng)易實現(xiàn)回饋制動。繪出了變頻調速系統(tǒng)的電動和回饋制動兩種運行狀態(tài)。 電動狀態(tài)如圖（a）所示。整流電壓極性為上正下負，電流由Ud的正端流入逆變器，電能由交流電網(wǎng)經(jīng)變頻器傳送給電機，電機處于電動狀態(tài)。（3）電壓型和電流源型變頻器的回饋制動比較 回饋制動狀態(tài)如圖b示。降低變頻器的輸出頻率，使轉速降低，同時使整流器UR的90，則整流電壓Ud立即反向，而電流Id方向不變。于是，逆變器CSI變成整流器，而整流器UR轉入有源逆變狀態(tài)，電

17、能由電機回饋給交流電網(wǎng)。PWM控制技術PWM (Pulse Width Modulation)：脈寬調制.脈寬調制技術：通過對一系列脈沖的寬度進行調制，來等效的獲得所需要的波形（含形狀和幅值）PWM控制的思想源于通信技術，全控型器件的發(fā)展使得實現(xiàn)PWM控制變得十分容易。PWM技術的應用十分廣泛，它使電力電子裝置的性 能大大提高，因此它在電力電子技術的發(fā)展史上占有十分重要的地位。PWM控制技術正是有賴于在逆變電路中的成功應用，才確定了它在電力電子技術中的重要地位?，F(xiàn)在使用的各種逆變電路都采用了PWM技術。 PWM控制的基本思想1）重要理論基礎面積等效原理沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)

18、節(jié)上時，其效果基本相同。沖量窄脈沖的面積效果基本相同環(huán)節(jié)的輸出響應波形基本相同圖 形狀不同而沖量相同的各種窄脈沖d)單位脈沖函數(shù)f (t)d (t)tOa)矩形脈沖b)三角形脈沖c)正弦半波脈沖tOtOtOf (t)f (t)f (t)OutSPWM波.1 PWM控制的基本思想Out如何用一系列等幅不等寬的脈沖來代替一個正弦半波Out PWM控制的基本思想若要改變等效輸出正弦波幅值，按同一比例改變各脈沖寬度即可。OutSPWM波Out如何用一系列等幅不等寬的脈沖來代替一個正弦半波Out正弦半波N等分，可看成N個彼此相連的脈沖序列，寬度相等，但幅值不等用矩形脈沖代替，等幅，不等寬，中點重合，面積

19、（沖量）相等寬度按正弦規(guī)律變化PWM波形和正弦半波是等效的SPWM波形脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形要改變等效輸出正弦波幅值，按同一比例改變各脈沖寬度即可 用PWM波代替正弦半波用PWM波代替正弦半波PWM控制技術 對于正弦波的負半周，采取同樣的方法，得到PWM波形，因此正弦波一個完整周期的等效PWM波為：OwtUd-Ud 根據(jù)面積等效原理，正弦波還可等效為下圖中的PWM波，而且這種方式在實際應用中更為廣泛。OwtUd-Ud PWM控制技術等幅PWM波輸入電源是恒定直流 不等幅PWM波輸入電源是交流或不是恒定的直流 OwtUd-UdUot調制法根據(jù)正弦波頻率、幅值和半周期脈沖

20、數(shù)，準確計算PWM 波各脈沖寬度和間隔，據(jù)此控制逆變電路開關器件的通 斷，就可得到所需PWM波形本法較繁瑣，當輸出正弦波的頻率、幅值或相位變化 時，結果都要變化計算法PWM控制技術把希望輸出的波形作為調制信號，把接受調制的信號作為載波，經(jīng)過信號波的調制得到所期望的PWM波形。在載波與調制波的交點時刻對電路中開關器件的通斷進行控制，得到寬度正比于調制信號波幅值的脈沖。計 算 法根據(jù)正弦波頻率、幅值和半周期脈沖數(shù)，準確計算PWM波各脈沖寬度和間隔，據(jù)此控制逆變電路開關器件的通斷，就可得到所需PWM波形繁瑣，當輸出正弦波的頻率、幅值或相位變化時，結果都要變化計算法中一種較有代表性的方法通過安排適當?shù)?/p>

21、開關角，在滿足輸出基波電壓的條件下，消除不希望有的諧波分量。以消去PWM波形中某些主要的低次諧波為目的，通過計算來確定各個脈沖的開關時刻，目的仍是使輸出波形盡可能接近正弦波。用模擬電路難以實現(xiàn)把希望輸出的波形作調制信號，把接受調制的信號作為載波，通過調制得到所期望的PWM波通常采用等腰三角波或鋸齒波作為載波等腰三角波應用最多，其任一點水平寬度和高度成線性關系且左右對稱等腰三角波與任一平緩變化的調制信號波相交，在交點控制器件通斷，就得寬度正比于信號波幅值的脈沖，符合PWM的要求 調 制 法 調制法分為以下兩種1.自然采樣法： 按照SPWM控制的基本原理產(chǎn)生的PWM波的方法,其求解復雜,難以在實時

22、控制中在線計算,工程應用不多。2.規(guī)則采樣法 工程實用方法,效果接近自然采樣法,計算量小得多。規(guī)則采樣法 規(guī)則采樣法三角波兩個正峰值之間為一個采樣周期Tc 。自然采樣法中,脈沖中點不和三角波(負峰點)重合。規(guī)則采樣法使兩者重合,使計算大為減化。如圖所示確定A、B點,在tA和tB時刻控制開關器件的通斷。脈沖寬度d 和用自然采樣法得到的脈沖寬度非常接近。 規(guī)則采樣法原理 規(guī)則采樣法 PWM控制技術SPWM是指按正弦波規(guī)律調制輸出脈沖列電壓中的各脈沖寬度，使輸出脈沖列電壓在斬控周期內(nèi)的平均值對時間按正弦規(guī)律變化。SPWM技術采用等腰三角波電壓作為載波信號，正弦波電壓作為調制信號，通過正弦波電壓與三角

23、波電壓信號相比較的方法，確定各分段矩形脈沖的寬度。由于三角波兩腰間的寬度隨其高度線性變化，當任一條不超過三角波幅值的光滑曲線與三角波相交時，都會得到脈沖寬度正比于該曲線值的一組等幅，等距的矩形脈沖列。故用正弦波電壓信號作為調制信號時，可獲得脈寬正比于正弦值等幅等距的矩形脈沖列。根據(jù)三角波和正弦波相對極性不同，可分為單極性SPWM和雙極性SPWM。調制信號波為正弦波時，得到的就是SPWM波調制信號不是正弦波，而是其他所需波形時，也能得到等效的PWM波調 制 法單相橋式PWM逆變電路用模擬電路構成三角形載波ur和正弦信號波uc發(fā)生電路，用比較器來確定它們的交點在ur和uc的交點時刻控制IGBT的通

24、斷，產(chǎn)生SPWM波形工作時V1和V2通斷互補，V3和V4通斷也互補控 制 規(guī) 律uo正半周，V1通，V2斷，V3和V4交替通斷負載電流為正的區(qū)間，V1和V4導通時，uoUd；V4關斷時，負載電流io通過V1和VD3續(xù)流，uo= 0負載電流為負的區(qū)間，V1和V4導通（其實io是從VD1和VD4 流過）時，uoUd；V4關斷、 V3開通后，io通過V3和VD1續(xù)流，uo= 0uo負半周，讓V2保持通，V1保持斷，V3和V4交替通斷，uo可得-Ud和零兩種電平ur正弦波； uc在ur正半周為正極性的三角波，在ur負半周為負極性的三角波ur正半周，V1保持通，V2保持斷當uruc時，使V4通，V3斷，

25、uo=Ud當uruc時，使V4斷，V3通，uo=0單極性PWM控制方式ur負半周，V1保持斷，V2保持通當uruc時，使V3斷，V4通，uo=0虛線uof表示uo的基波分量單極性PWM波形在ur的半個周期內(nèi)，PWM波形只在正極性或負極性一種極性范圍內(nèi)變化單極性PWM控制方式在ur的半個周期內(nèi)，三角波載波有正有負，所得PWM波也有正有負在ur一周期內(nèi)，輸出PWM波只有Ud兩種電平，沒有零電平仍在調制信號ur和載波信號uc的交點控制各開關器件的通斷雙極性PWM控制方式ur正負半周，對各開關器件的控制規(guī)律相同當ur uc時，給V1和V4導通信號，給V2和V3關斷信號。如io 0，V1和V4通，如io

26、 0，VD1和VD4通， uo = ud當ur uc時，給V2和V3導通信號，給V1和V4關斷信號。如io 0，VD2和VD3通，uo = -Ud雙極性PWM控制方式正弦波脈寬調制原理tTtuSPWM變頻調速輸出的電壓波形 脈寬調制電壓在感性負載（電機）中形成的正弦電流采用雙極性控制方式三相的PWM控制公用一個三角波載波uc三相的調制信號urU、urV和urW依次相差120各相開關器件的控制規(guī)律相同三相橋式PWM逆變器U相的控制規(guī)律當urU uc時，V1導通，V4關斷，uUN=Ud/2當urU uc時， V4導通，V1關斷， uUN=Ud/2uUN、uVN和uWN的PWM波形只有Ud/2兩種電

27、平uUVuUNuVN，輸出線電壓PWM波由Ud和0三種電平構成負載相電壓uUN的PWM波由(2/3)Ud、(1/3)Ud和0共5種電平組成三相橋式PWM逆變器同步調制和異步調制同步調制和異步調制同步調制和異步調制2.2 分段同步調制方式5.1 轉速開環(huán)恒壓頻比控制變頻調速系統(tǒng) 采用電壓頻率協(xié)調控制時，異步電機在不同的頻率下（基頻以下）都能獲得較硬的機械特性線性段。如果生產(chǎn)機械對調速系統(tǒng)的靜、動態(tài)性能要求不高，可以采用轉速開環(huán)恒壓頻比帶低頻電壓補償?shù)目刂品桨?，即前面介紹過的Eg/1常數(shù)的控制方案 。5.1 電壓源型晶閘管變頻器異步電機調速系統(tǒng) 轉速開環(huán)的交-直-交電壓源型變頻器-異步電機調速系統(tǒng)

28、原理圖UR可控整流器GI給定積分器 GAB絕對值變換器 VSI電壓源型逆變器調速系統(tǒng)分析 UR是可控整流器，用電壓控制環(huán)節(jié)控制它的輸出直流電壓。VSI(Voltage Souce Inverter)是電壓源型逆變器，用頻率控制環(huán)節(jié)控制它的 輸出頻率。 電壓和頻率控制采用同一個控制信號Uabs，以保證二者之間的協(xié)調。 設置了積分器GI將階躍信號轉變成按設定的斜率逐漸變化的斜坡信號，從而使電壓和轉速都能平穩(wěn)升高或降低。由于Ugi是可逆的，而電機的旋轉方向只能取決于變頻電壓的相序，并不需要在電壓和頻率的控制信號上反映極性。因此設置絕對值變換器GAB 。 電壓控制環(huán)節(jié) 電壓源型變頻器調速系統(tǒng)的電壓控制

29、環(huán)節(jié) 電壓調節(jié)器AVR用以控制變頻器的輸出電壓。 電流調節(jié)器ACR用以限制動態(tài)電流兼起保護作用。 函數(shù)發(fā)生器GF把電壓給定信號相對 的提高一些，以補 償定子阻抗壓降，改善系統(tǒng)調速時（特別是低速時）的機械 特性，提高帶負載能力。 頻率控制環(huán)節(jié) 晶閘管逆變器的頻率控制環(huán)節(jié)AP脈沖放大環(huán)節(jié) DPI-極性鑒別器動態(tài)校正器GFC一階慣性環(huán)節(jié)，用以延緩頻率的變化，希望頻率和電壓的變化一致起來。壓頻變換器GVF電壓控制的振蕩器，將電壓信號轉變成一系列脈沖信號，脈沖列的頻率與控制電壓的大小成正比，從而得到恒壓頻比的控制作用。 環(huán)形分配器DRC（具有6分頻作用的環(huán)形計數(shù)器），將脈沖分成6個一組相互間隔60的具有

30、適當寬度的脈沖觸發(fā)信號。 5.2 轉速閉環(huán)轉差頻率控制的變頻調速系統(tǒng) 提高調速系統(tǒng)動態(tài)性能主要依靠控制轉速的變化率 d / dt ，根據(jù)基本運動方程式，控制電磁轉矩就能控制 d / dt ，因此，歸根結底，調速系統(tǒng)的動態(tài)性能就是控制轉矩的能力。 在異步電機變壓變頻調速系統(tǒng)中，需要控制的是電壓（或電流）和頻率，怎樣能夠通過控制電壓（電流）和頻率來控制電磁轉矩，這是尋求提高動態(tài)性能時需要解決的問題。 直流電機的轉矩與電樞電流成正比，控制電流就能控制轉矩，因此，把直流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)轉速調節(jié)器的輸出信號當作電流給定信號，也就是轉矩給定信號。如果能夠保持氣隙磁通m不變，異步電機的轉矩就近似與轉差角頻率s

31、 成正比。這就是說，在異步電機中控制s ，就和直流電機中控制電流一樣，能夠達到間接控制轉矩的目的。 結論： 控制轉差頻率就代表控制轉矩，這就是轉差頻率控制的基本概念。5.2. 轉差頻率控制的基本概念 5.2. 轉差頻率控制的變壓變頻調速系統(tǒng) 轉差頻率控制的變壓變頻調速系統(tǒng)結構原理圖 5.3.交流電動機矢量控制 前面提到，三相籠型異步電動機具有堅固耐用、便于維護、價格便宜等諸多優(yōu)點，在工業(yè)上得到了廣泛應用但其調速性能長期以來遠不如直流電動機。其根本原因在于直流電動機的數(shù)學模型簡單，具有良好的轉矩控制特性，而異步電動機的數(shù)學模型要復雜得多，其轉矩控制特性很差。一 、矢量控制的基本思想直流電動機的動

32、態(tài)數(shù)學模型只有一個輸入變量電樞電壓和一個輸出變量轉 速勵磁電流（磁通）與電樞電流可分別獨立控制SNABabf1f2cdA,B 為電刷（1）交流電機繞組的物理模型 眾所周知，交流電機三相對稱的靜止繞組 A 、B 、C ，通以三相平衡的正弦電流時，所產(chǎn)生的合成磁動勢是旋轉磁動勢F，它在空間呈正弦分布，以同步轉速 1 （即電流的角頻率）順著 A-B-C 的相序旋轉。這樣的物理模型繪于下圖a中。 然而，旋轉磁動勢并不一定非要三相不可，除單相以外，二相、三相、四相、 等任意對稱的多相繞組，通以平衡的多相電流，都能產(chǎn)生旋轉磁動勢，當然以兩相最為簡單。直流電機磁通關系分析dqFACifiaic勵磁繞組電樞繞組補償繞組二極直流電機的物理模型 ABCABCiAiBiCF1a）三相交流繞組 （2）等效的兩相交流電機繞組Fii1b）兩相交流繞組 圖b中繪出了兩相靜止繞組 和 ，它們在空間互差90，通以時間上互差90的兩相平衡交流電流，也產(chǎn)生旋轉磁動勢 F 。 當圖a和b的兩個旋轉磁動勢大小和轉速都相等時，即認為圖b的兩相繞組與圖a的三相繞組等效。 現(xiàn)在的問題是：兩相直流電流，能否產(chǎn)生相同