電力電子變頻器及PWM控制原理

第3章電力電子變頻器及PWM控制原理1對于異步電機的變壓變頻調(diào)速，必須具備能夠同時控制電壓幅值和頻率的交流電源，而電網(wǎng)提供的是恒壓恒頻的電源，因此應(yīng)該配置變壓變頻器，又稱VVVF〔VariableVoltageVariableFrequency〕裝置。最早的VVVF裝置是旋轉(zhuǎn)變頻機組，即由直流電動機拖動交流同步發(fā)電機，調(diào)節(jié)直流電動機的轉(zhuǎn)速就能控制交流發(fā)電機輸出電壓和頻率。自從電力電子器件獲得廣泛應(yīng)用以后，旋轉(zhuǎn)變頻機組已經(jīng)無例外地讓位給靜止式的變壓變頻器了。23.1電力電子變壓變頻器的主要類型3.1.1交-交變壓變頻器-直接變頻裝置交-交變壓變頻器只有一個變換環(huán)節(jié)，把恒壓恒頻〔CVCF〕的交流電源直接變換成VVVF輸出，因此又稱直接式變壓變頻器。有時為了突出其變頻功能，也稱作周波變換器交－交變壓變頻AC50HzACCVCFVVVF3交-交變壓變頻器的根本電路結(jié)構(gòu)1.整流器組合式交-交變壓變頻器常用的交-交變壓變頻器輸出的每一相都是一個由正、反兩組晶閘管可控整流裝置反并聯(lián)的可逆線路。即每一相都相當(dāng)于一套直流可逆調(diào)速系統(tǒng)的反并聯(lián)可逆線路。-VRVFId-Id+-+負(fù)載~50Hz~50Hzu04交-交變壓變頻器的控制方式(1)整半周控制方式正、反兩組按一定周期相互切換，在負(fù)載上就獲得交變的輸出電壓u0，u0的幅值決定于各組可控整流裝置的控制角，u0的頻率決定于正、反兩組整流裝置的切換頻率。如果控制角一直不變，那么輸出平均電壓是方波。正組通反組通正組通反組通tu0方波形平均輸出電壓波形5(2)

調(diào)制控制方式要獲得正弦波輸出，就必須在每一組整流裝置導(dǎo)通期間不斷改變其控制角。2A0w

ta=a=0

p

2a=

pBCDEFu0當(dāng)

角按正弦規(guī)律變化時，半周中的平均輸出電壓即為圖中藍(lán)線所示的正弦波。對反向組負(fù)半周的控制也是這樣。6(3)單相交-交變頻電路輸出電壓和電流波形

7(4)三相交-交變頻電路三相交交變頻電路可以由3個單相交交變頻電路組成三相橋式交-交變頻電路如果每組可控整流裝置都用橋式電路，含6個晶閘管〔當(dāng)每一橋臂都是單管時〕，那么三相可逆線路共需36個晶閘管，即使采用零式電路也須18個晶閘管。8交-交變壓變頻器雖然在結(jié)構(gòu)上只有一個變換環(huán)節(jié)，省去了中間直流環(huán)節(jié)，看似簡單，但所用的器件數(shù)量卻很多，總體設(shè)備相當(dāng)龐大。這類交-交變頻器的其他缺點是：輸入功率因數(shù)較低，諧波電流含量大，頻譜復(fù)雜，因此須配置諧波濾波和無功補償設(shè)備，其最高輸出頻率不超過電網(wǎng)頻率的1/3~1/2。交-交變壓變頻器的根本特點一般主要用于軋機主傳動、球磨機、水泥回轉(zhuǎn)窯等大容量、低轉(zhuǎn)速的調(diào)速系統(tǒng)，供電給低速電機直接傳動時，可以省去龐大的齒輪減速箱。92.矩陣式交-交變壓變頻器根本電路結(jié)構(gòu)采用自關(guān)斷全控型器件IGBT反向串聯(lián)的IGBT模塊構(gòu)成雙向開關(guān)電流霍爾傳感器10平安換流策略〔1〕換流時確保連接同一輸出相的各輸入相雙向開關(guān)不能同時導(dǎo)通，否那么將造成輸入兩相短路?！?〕換流時不允許三組開關(guān)同時斷開，即不允許有切換死區(qū)。四步換流策略11表3-14個單向開關(guān)的允許組合VT1pVT1nVT2pVT2niL方向11100+-20011+-31000+40100-50010+60001-71010+80101-12輸出電壓當(dāng)要求輸出電流為正弦波并采用高頻調(diào)制時，最高輸出電壓為輸入電壓的0.866倍。13矩陣式交-交變壓變頻器的特點〔1〕體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、效率較高；〔2〕輸入的相電流是連續(xù)的正弦波，其相位可控；〔3〕可以輸出正弦負(fù)載電壓，且輸出電壓頻率和幅值范圍連續(xù)可調(diào)；〔4〕可以實現(xiàn)能量雙向流動，便于電動機實現(xiàn)四象限運行。為了實現(xiàn)對18個IGBT進(jìn)行實時、適當(dāng)?shù)目刂疲枰_快速地檢測三相交流電源電壓、輸出電壓和三相負(fù)載電流，并構(gòu)成被控量大全數(shù)字化反響控制系統(tǒng)。14交-直-交變壓變頻器先將工頻交流電源通過整流器變換成直流，再通過逆變器變換成可控頻率和電壓的交流。1.交-直-交變壓變頻器變壓變頻(VVVF)中間直流環(huán)節(jié)恒壓恒頻(CVCF)逆變DCACAC~50Hz整流3.1.2交-直-交變壓變頻器-間接變頻裝置15

交-直-交PWM變壓變頻器變壓變頻(VVVF)中間直流環(huán)節(jié)恒壓恒頻(CVCF)PWM逆變器DCACAC~50Hz調(diào)壓調(diào)頻C具體整流和逆變電路種類很多，當(dāng)前應(yīng)用最廣的是由二極管組成不控整流器和由功率開關(guān)器件〔P-MOSFET，IGBT等〕組成的脈寬調(diào)制〔PWM〕逆變器--PWM變壓變頻器。16PWM變壓變頻器具有如下的一系列優(yōu)點：1〕在主電路整流和逆變兩個單元中，只有逆變單元可控，通過它同時調(diào)節(jié)電壓和頻率，結(jié)構(gòu)簡單。采用全控型的功率開關(guān)器件，只通過驅(qū)動電壓脈沖進(jìn)行控制，電路也簡單，效率高。2〕輸出電壓波形雖是一系列的PWM波，但由于采用了恰當(dāng)?shù)腜WM控制技術(shù)，正弦基波的比重較大，影響電機運行的低次諧波受到很大的抑制，因而轉(zhuǎn)矩脈動小，提高了系統(tǒng)的調(diào)速范圍和穩(wěn)態(tài)性能。3〕逆變器同時實現(xiàn)調(diào)壓和調(diào)頻，動態(tài)響應(yīng)不受中間直流環(huán)節(jié)濾波器參數(shù)的影響，系統(tǒng)的動態(tài)性能也得以提高。4〕采用不可控的二極管整流器，電源側(cè)功率因數(shù)較高，且不受逆變輸出電壓大小的影響。17受到開關(guān)器件額定電壓和電流的限制，對于特大容量電機的變壓變頻調(diào)速仍采用半控型的晶閘管〔SCR〕，并用可控整流器調(diào)壓和六拍逆變器調(diào)頻的交-直-交變壓變頻器?？煽卣髌髡{(diào)壓、六拍逆變器調(diào)頻的交-直-交變壓變頻器SCR可控整流器六拍逆變器DCACAC~50Hz調(diào)頻調(diào)壓18在交-直-交變壓變頻器中，按照中間直流環(huán)節(jié)直流電源性質(zhì)的不同，逆變器可以分成電壓源型和電流源型兩類，兩種類型的實際區(qū)別在于直流環(huán)節(jié)采用怎樣的濾波器。3.1.3電壓源型和電流源型逆變器LdIdUdUd++--Cda)電壓源逆變器b)電流源逆變器191.交-直-交電壓源型變頻器特點中間環(huán)節(jié)采用大電容濾波，直流電壓脈動很小，近似為電壓源，具有低阻抗特性。逆變器開關(guān)只改變電壓的方向，輸出的三相交流電壓波形為矩形波或正弦波，不受負(fù)載參數(shù)影響。交流側(cè)電流波形受負(fù)載阻抗的影響，其波形接近三角波或正弦波。因為中間直流環(huán)節(jié)有大電容鉗制著電壓的極性，不可能迅速反向，而電流受到器件單向?qū)щ娦缘闹萍s也不能反向，要實現(xiàn)回饋制動和四象限運行很困難，所以在原裝置上無法實現(xiàn)回饋制動。20根本原理主電路VT1VT3VT5VT4VT6VT2UdM～3交-直-交變壓變頻器中的逆變器一般接成三相橋式電路，以便輸出三相交流變頻電源，6個電力電子開關(guān)器件VT1~VT6組成的三相逆變器主電路如圖，其中用開關(guān)符號代表任何一種電力電子開關(guān)器件。21輸出波形控制各開關(guān)器件輪流導(dǎo)通和關(guān)斷，可使輸出端得到三相交流電壓。在某一瞬間，控制一個開關(guān)器件關(guān)斷，同時使另一個器件導(dǎo)通，就實現(xiàn)了兩個器件之間的換流。在三相橋式逆變器中，有180°導(dǎo)通型和120°導(dǎo)通型兩種換流方式。180°導(dǎo)通型控制方式同一橋臂上下兩管之間互相換流的逆變器稱作180°導(dǎo)通型逆變器。即，當(dāng)VT1關(guān)斷后，使VT4導(dǎo)通，而當(dāng)VT4關(guān)斷后，又使VT1導(dǎo)通。這時，每個開關(guān)器件在一個周期內(nèi)導(dǎo)通的區(qū)間是180°，其他各相亦均如此。由于每隔60°有一個器件開關(guān)，在180°導(dǎo)通型逆變器中，除換流期間外，每一時刻總有3個開關(guān)器件同時導(dǎo)通。22電壓型逆變電路的波形VT1VT3VT5VT4VT6VT2UdM～323應(yīng)當(dāng)注意，必須防止同一橋臂的上、下兩管同時導(dǎo)通，否那么將造成直流電源短路，謂之“直通〞。為此，在換流時，必須采取“先斷后通〞的方法，即先給應(yīng)關(guān)斷的器件發(fā)出關(guān)斷信號，待其關(guān)斷后留一定的時間裕量，叫做“死區(qū)時間〞，再給應(yīng)導(dǎo)通的器件發(fā)出開通信號。死區(qū)時間的長短視器件的開關(guān)速度而定，器件的開關(guān)速度越快時，所留的死區(qū)時間可以越短。為了平安起見，設(shè)置死區(qū)時間是非常必要的，但它會造成輸出電壓波形的畸變。24120°導(dǎo)通型控制方式VT1VT3VT5VT4VT6VT2UdM～3120°導(dǎo)通型逆變器的換流是在不同橋臂中同一排左、右兩管之間進(jìn)行的。例如，VT1關(guān)斷后使VT3導(dǎo)通，VT3關(guān)斷后使VT5導(dǎo)通，VT4關(guān)斷后使VT6導(dǎo)通等等。這時，每個開關(guān)器件一次連續(xù)導(dǎo)通120°，在同一時刻只有兩個器件導(dǎo)通，如果負(fù)載電機繞組是Y聯(lián)結(jié)，那么只有兩相導(dǎo)電，另一相懸空。25262.交-直-交電流源型變頻器特點中間環(huán)節(jié)采用大電感濾波，直流電壓脈動很小，近似為電流源，具有高阻抗特性。大電感起到緩沖負(fù)載無功能量的作用。逆變器開關(guān)只改變電流的方向，輸出的三相交流電流波形為矩形波或正弦波，不受負(fù)載參數(shù)影響。交流側(cè)電壓波形受負(fù)載阻抗的影響，其波形接近三角波或正弦波。27當(dāng)電動運行時，UCR的控制角

<90

，工作在整流狀態(tài)，直流回路電壓Ud

的極性為上正下負(fù)，電流Id由正端流入逆變器CSI，CSI工作在逆變狀態(tài)，輸出電壓的頻率

1>

，電動機以轉(zhuǎn)速

運行，電功率的傳送方向如圖示。晶閘管可控整流器UCR和電流源型串聯(lián)二極管式晶閘管逆變器CSI構(gòu)成的交-直-交變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)PωM3~+-UdIdLdCSIα<90o整流ω1>ω電動Te

逆變UCR28如果降低變壓變頻器的輸出頻率1，或從機械上抬高電機轉(zhuǎn)速，使1<，同時使UCR的控制角>90，那么異步電機轉(zhuǎn)入發(fā)電狀態(tài)，逆變器轉(zhuǎn)入整流狀態(tài)，而可控整流器轉(zhuǎn)入有源逆變狀態(tài)，此時直流電壓Ud立即反向，而電流Id方向不變，電能由電機回饋給交流電網(wǎng)。PωM3~-+UdIdLdCSIα>90o有源逆變ω1<ω發(fā)電Te

整流UCRP29根本原理主電路輸出波形30電流型三相橋式逆變電路的輸出波形tOtOtOtOIdiViWuUViU313.兩種變頻器性能比較兩類逆變器在主電路上雖然只是濾波環(huán)節(jié)的不同，在性能上卻帶來了明顯的差異，主要表現(xiàn)如下：〔1〕無功能量的緩沖在調(diào)速系統(tǒng)中，逆變器的負(fù)載是異步電機，屬感性負(fù)載。在中間直流環(huán)節(jié)與負(fù)載電機之間，除了有功功率的傳送外，還存在無功功率的交換。濾波器除濾波外還起著對無功功率的緩沖作用，使它不致影響到交流電網(wǎng)。因此，兩類逆變器的區(qū)別還表現(xiàn)在采用什么儲能元件〔電容器或電感器〕來緩沖無功能量?！?〕能量的回饋用電流源型逆變器給異步電機供電的電流源型變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)有一個顯著特征，就是容易實現(xiàn)能量的回饋，從而便于四象限運行，適用于需要回饋制動和經(jīng)常正、反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機械。32〔3〕動態(tài)響應(yīng)正由于交-直-交電流源型變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的直流電壓可以迅速改變，所以動態(tài)響應(yīng)比較快，而電壓源型變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)就慢得多?！?〕輸出波形電壓源型逆變器輸出的電壓波形為方波，電流源型逆變器輸出的電流波形為方波?！?〕應(yīng)用場合電壓源型逆變器屬恒壓源，電壓控制響應(yīng)慢，不易波動，所以適于做多臺電機同步運行時的供電電源，或單臺電機調(diào)速但不要求快速起制動和快速減速的場合。采用電流源型逆變器的系統(tǒng)那么相反，不適用于多電機傳動，但可以滿足快速起制動和可逆運行的要求。33表3-1兩種逆變器輸出波形比較34為了改善交流電動機變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的性能，在出現(xiàn)了全控式電力電子開關(guān)器件之后，科技工作者在20世紀(jì)80年代開發(fā)了應(yīng)用PWM技術(shù)的逆變器。由于它的優(yōu)良技術(shù)性能，當(dāng)今國內(nèi)外各廠商生產(chǎn)的變壓變頻器都已采用這種技術(shù)，只有在全控器件尚未能及的特大容量時才屬例外。PWM〔PulseWidthModulation〕稱為脈寬調(diào)制PWM控制方式就是對逆變電路開關(guān)器件的通斷進(jìn)行控制，使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或所需要的波形。即在輸出波形的半個周期中產(chǎn)生多個脈沖，使各脈沖的等值電壓為正弦波狀，輸出平滑且低次諧波少。按一定的規(guī)那么對各脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，既可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可以改變輸出頻率。3.2PWM控制根底35把正弦半波波形分成N等份，看成由N個彼此相連的脈沖所組成的波形。這些脈沖寬度相等，為/N，但幅值不等，脈沖頂部不是水平直線，而是曲線，各脈沖的幅值按正弦規(guī)律變化。上述脈沖序列用同樣數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖序列代替，使矩形脈沖的中點和相應(yīng)正弦等分的中點重合，且使矩形脈沖和相應(yīng)正弦局部面積相等。得到的脈沖序列，就是PWM波形。3.2.1PWM調(diào)制的根本原理36以正弦波作為逆變器輸出的期望波形，以頻率比期望波高得多的等腰三角波作為載波〔Carrierwave〕，并用頻率和期望波相同的正弦波作為調(diào)制波〔Modulationwave〕，當(dāng)調(diào)制波與載波相交時，由它們的交點確定逆變器開關(guān)器件的通斷時刻，從而獲得在正弦調(diào)制波的半個周期內(nèi)呈兩邊窄中間寬的一系列等幅不等寬的矩形波。給出正弦波頻率、幅值和半個周期內(nèi)的脈沖數(shù)，PWM波形各脈沖的寬度和間隔就可以準(zhǔn)確計算出來。按照計算結(jié)果控制電路中各開關(guān)器件的通斷，就可以得到所需要的PWM波形。37調(diào)制波載波倒相信號PWM脈沖序列38調(diào)制比Urm-正弦調(diào)制波的幅值Ucm-三角載波的幅值M一般在0～1之間變化，取最大值為SPWM調(diào)制——按照波形面積相等的原那么，每一個矩形波的面積與相應(yīng)位置的正弦波面積相等，因而這個序列的矩形波與期望的正弦波等效。這種調(diào)制方法稱作正弦波脈寬調(diào)制〔SinusoidalPulseWidthModulation，簡稱SPWM〕，這種序列的矩形波稱作SPWM波。393.2.2PWM變頻器4041PWM型變頻電路的主要特點：①可以得到相當(dāng)接近正弦波的輸出電壓；②整流電路采用二極管，提高了變頻電源對交流電網(wǎng)的功率因數(shù)，可獲得接近1的功率因數(shù)；③電路結(jié)構(gòu)簡單，使裝置的體積變小，重量減輕，造價下降，可靠性提高。④改善了系統(tǒng)的動態(tài)性能和電機運行性能，通過對輸出脈沖寬度的控制，可改變輸出電壓，加快了變頻過程的動態(tài)響應(yīng)，提高了調(diào)節(jié)速度，使調(diào)節(jié)過程中電壓與頻率的配合好。42載波比——載波頻率fc與調(diào)制信號頻率

fr

之比N，

N=fc

/fr

3.2.3PWM調(diào)制方法根據(jù)載波和信號波是否同步及載波比的變化情況，PWM調(diào)制方式分為異步調(diào)制和同步調(diào)制?！?〕異步調(diào)制—載波信號和調(diào)制信號不同步的調(diào)制方式通常保持fc固定不變，當(dāng)fr變化時，載波比N是變化的；在信號波的半周期內(nèi)，PWM波的脈沖個數(shù)不固定，相位也不固定，正負(fù)半周期的脈沖不對稱，半周期內(nèi)前后1/4周期的脈沖也不對稱；當(dāng)fr

較低時，N較大，一周期內(nèi)脈沖數(shù)較多，脈沖不對稱產(chǎn)生的不利影響都較??；當(dāng)fr

增高時，N減小，一周期內(nèi)的脈沖數(shù)減少，PWM脈沖不對稱的影響就變大。43〔2〕同步調(diào)制——N等于常數(shù)，并在變頻時使載波和信號波保持同步。根本同步調(diào)制方式，fr變化時N不變，信號波半個周期內(nèi)輸出脈沖數(shù)固定；三相電路中公用一個三角波載波，且取N為3的整數(shù)倍，使三相輸出對稱；為使一相的PWM波正負(fù)半周鏡對稱，N應(yīng)取奇數(shù)；fr

很低時，fc

也很低，由調(diào)制帶來的諧波不易濾除；fr

很高時，fc

會過高，使開關(guān)器件難以承受。44〔3〕分段同步調(diào)制把fr范圍劃分成假設(shè)干個頻段，每個頻段內(nèi)保持N恒定，不同頻段N不同；在fr高的頻段采用較低的N，使載波頻率不致過高；在fr低的頻段采用較高的N，使載波頻率不致過低?！?〕混合調(diào)制可在低頻輸出時采用異步調(diào)制方式，高頻輸出時切換到同步調(diào)制方式，這樣把兩者的優(yōu)點結(jié)合起來，和分段同步方式效果接近。45如果在正弦調(diào)制波的半個周期內(nèi)，三角載波只在正或負(fù)的一種極性范圍內(nèi)變化，所得到的SPWM波也只處于一個極性的范圍內(nèi)，叫做單極性控制方式。如果在正弦調(diào)制波半個周期內(nèi)，三角載波在正負(fù)極性之間連續(xù)變化，那么SPWM波也是在正負(fù)之間變化，叫做雙極性控制方式。3.2.4單極性和雙極性PWM調(diào)制46〔1〕單極性PWM控制方式47〔2〕雙極性PWM控制方式48三相橋式PWM逆變器主電路原理圖調(diào)制電路V1V2V3V4VD1VD2VD3VD4ucV6VD6V5VD5VUWOO'C+C+urAurBurC2Ud2UdVT1VT4VT3VT6VT5VT249OOOOw1

tUd2-Ud2w1

tw1

tw1

tw1

turaurburcutuAO’-Ud2Ud2-Ud2-UdUd2UduCO’uBO’uAB50ura、urb

、urc為A，B，C三相的正弦調(diào)制波，uc為雙極性三角載波；uAO’、uBO’、uCO’

為A，B，C三相輸出與電源中性點N’之間的相電壓矩形波形；

uAB為輸出線電壓矩形波形，其脈沖幅值為+Ud和-Ud；uAO為三相輸出與電機中點N之間的相電壓。513.2.5PWM控制的性能指標(biāo)523.3PWM控制技術(shù)變頻器的PWM控制可以用微處理器通過軟件生成，也可以用電子電路或者是專用的大規(guī)模集成電路等硬件實現(xiàn)。模擬電子電路----采用正弦波發(fā)生器、三角波發(fā)生器和比較器實現(xiàn)SPWM控制。53數(shù)字控制電路硬件電路軟件實現(xiàn)采用數(shù)字電路的SPWM逆變器，可使用以軟件為根底的控制模式。它的優(yōu)點是：所用硬件較少，靈活性好，智能性強；它的缺點是：需要通過計算來確定SPWM的脈沖寬度，有一定的延時和響應(yīng)時間。自然采樣法——只是把同樣的方法數(shù)字化，自然采樣法的運算比較復(fù)雜。規(guī)那么采樣法——在工程上更實用的簡化方法，由于簡化方法的不同，衍生出多種規(guī)那么采樣法。54此方法與采用模擬電路由硬件自然確定SPWM脈沖寬度的方法很相似，故稱為自然取樣法。然而微機是采用計算的方法，尋找三角載波uΔ與參考正弦波uR的交點，從而確定SPWM脈沖寬度。3.3.1自然采樣法55用UR和UΔ近似交點的A和B代替實際的交點Aˊ和Bˊ。用以確定SPWM脈沖信號。這種方法雖然有一定的誤差，但卻大大減小了計算工作量。。3.3.2規(guī)那么采樣法56三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一周期的中點〔即負(fù)峰點〕重合，規(guī)那么采樣法使兩者重合，每個脈沖的中點都以相應(yīng)的三角波中點為對稱，使計算大為簡化。在三角波的負(fù)峰時刻tD對正弦信號波采樣得D點，過D作水平直線和三角波分別交于A、B點，在A點時刻tA和B點時刻tB控制開關(guān)器件的通斷。脈沖寬度

和用自然采樣法得到的脈沖寬度非常接近57正弦調(diào)制信號波M－調(diào)制幅度，0≤M<1；

r－正弦調(diào)制信號波角頻率。從圖中可得因此可得三角波一周期內(nèi)，脈沖兩邊間隙寬度58根據(jù)上述采樣原理和計算公式，可以用計算機實時控制產(chǎn)生SPWM波形，具體實現(xiàn)方法有：查表法——可以先離線計算出相應(yīng)的脈寬

等數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存中，然后在調(diào)速系統(tǒng)實時控制過程中通過查表和加、減運算求出各相脈寬時間和間隙時間。實時計算法——事先在內(nèi)存中存放正弦函數(shù)和T

/2值，控制時先查出正弦值，與調(diào)速系統(tǒng)所需的調(diào)制度M作乘法運算，再根據(jù)給定的載波頻率查出相應(yīng)的T

/2值，由計算公式計算脈寬時間和間隙時間。由于PWM變壓變頻器的應(yīng)用非常廣泛，已制成多種專用集成電路芯片作為SPWM信號的發(fā)生器，后來更進(jìn)一步把它做在微機芯片里面，生產(chǎn)出多種帶PWM信號輸出口的電機控制用的8位、16位微機芯片和DSP。59應(yīng)用PWM控制技術(shù)的變壓變頻器一般都是電壓源型的，可以按需要方便地控制輸出電壓，前面所述的PWM控制技術(shù)都是以輸出電壓近似正弦波為目標(biāo)的。但是，在交流電機中，實際需要保證的應(yīng)該是正弦波電流，因為在交流電機繞組中只有通入三相平衡的正弦電流才能使合成的電磁轉(zhuǎn)矩為恒定值，不含脈動分量。因此，假設(shè)能對電流實行閉環(huán)控制，以保證其正弦波形，將比電壓開環(huán)控制能夠獲得更好的性能。常用的一種電流閉環(huán)控制方法是電流滯環(huán)跟蹤PWM〔CurrentHysteresisBandPWM——CHBPWM〕控制。3.3.3電流滯環(huán)跟蹤PWM(CHBPWM)控制技術(shù)60〔1〕滯環(huán)比較方式電流跟蹤控制原理具有電流滯環(huán)跟蹤PWM控制的PWM變壓變頻器A相控制原理電流控制器是帶滯環(huán)的比較器，環(huán)寬為2h。將給定電流i*a與輸出電流ia進(jìn)行比較，電流偏差ia超過h時，經(jīng)滯環(huán)控制器HBC控制逆變器A相上〔或下〕橋臂的功率器件動作。61如果ia<i*a，且i*a-ia≥h，滯環(huán)控制器HBC輸出正電平，驅(qū)動上橋臂功率開關(guān)器件VT1導(dǎo)通，變壓變頻器輸出正電壓，使ia增大。當(dāng)ia增長到與i*a相等時，雖然ia=0，但HBC仍保持正電平輸出，VT1保持導(dǎo)通，使ia繼續(xù)增大直到到達(dá)ia=i*a+h，ia=–h，使滯環(huán)翻轉(zhuǎn)，HBC輸出負(fù)電平，關(guān)斷VT1，并經(jīng)延時后驅(qū)動VT462但此時VT4未必能夠?qū)ǎ伸峨姍C繞組的電感作用，電流不會反向，而是通過二極管VD4續(xù)流，使VT4受到反向鉗位而不能導(dǎo)通。此后，ia逐漸減小，直到t=t2時，ia=i*a-h，到達(dá)滯環(huán)偏差的下限值，使HBC再翻轉(zhuǎn)，又重復(fù)使VT1導(dǎo)通。這樣，VT1與VD4交替工作，使輸出電流ia與給定值i*a之間的偏差保持在h范圍內(nèi)，在正弦波i*a上下作鋸齒狀變化。輸出電流ia十分接近正弦波。在半個周期內(nèi)輸出電流ia圍繞正弦波作脈動變化，不管在的上升段還是下降段，輸出電流波形都是指數(shù)曲線中的一小局部，其變化率與電路參數(shù)和電機的反電動勢有關(guān)。輸出相電壓波形呈PWM狀，但與兩側(cè)窄中間寬的SPWM波相反，兩側(cè)增寬而中間變窄，這說明為了使電流波形跟蹤正弦波，應(yīng)該調(diào)整一下電壓波形。63〔2〕三相電流跟蹤型PWM逆變電路+-iUi*UV4+-iVi*V+-iWi*WV1V6V3V2V5UdUVWVT1VT4VT6VT2VT3VT564〔3〕三相電流跟蹤型PWM逆變電路輸出波形65

電流跟蹤控制的精度與滯環(huán)的環(huán)寬有關(guān)，同時還受到功率開關(guān)器件允許開關(guān)頻率的制約。當(dāng)環(huán)寬選得較大時，可降低開關(guān)頻率，但電流波形失真較多，諧波分量高；如果環(huán)寬太小，電流波形雖然較好，卻使開關(guān)頻率增大了。這是一對矛盾的因素，實用中，應(yīng)在充分利用器件開關(guān)頻率的前提下，正確地選擇盡可能小的環(huán)寬。電流滯環(huán)跟蹤控制方法的精度高，響應(yīng)快，且易于實現(xiàn)。但受功率開關(guān)器件允許開關(guān)頻率的限制，僅在電機堵轉(zhuǎn)且在給定電流峰值處才發(fā)揮出最高開關(guān)頻率，在其他情況下，器件的允許開關(guān)頻率都未得到充分利用。為了克服這個缺點，可以采用具有恒定開關(guān)頻率的電流控制器，或者在局部范圍內(nèi)限制開關(guān)頻率，但這樣對電流波形都會產(chǎn)生影響。663.3.4電壓空間矢量PWM(SVPWM)控制技術(shù)〔或稱磁鏈跟蹤控制技術(shù)〕1.問題的提出經(jīng)典的SPWM控制主要著眼于使變壓變頻器的輸出電壓盡量接近正弦波，并未顧及輸出電流的波形。而電流滯環(huán)跟蹤控制那么直接控制輸出電流，使之在正弦波附近變化，這就比只要求正弦電壓前進(jìn)了一步。然而交流電動機需要輸入三相正弦電流的最終目的是在電動機空間形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場，從而產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩。對準(zhǔn)這一目標(biāo)，把逆變器和交流電動機視為一體，按照跟蹤圓形旋轉(zhuǎn)磁場來控制逆變器的工作，其效果應(yīng)該更好。這種控制方法稱作“磁鏈跟蹤控制〞，由于磁鏈的軌跡是交替使用不同的電壓空間矢量得到的，所以又稱“電壓空間矢量PWM〔SVPWM，SpaceVectorPWM〕控制〞。672.空間矢量的定義

交流電動機繞組的電壓、電流、磁鏈等物理量都是隨時間變化的，分析時常用時間相量來表示，但如果考慮到它們所在繞組的空間位置，也可以定義為空間矢量uA0，uB0，uC0。68定子電壓空間矢量：uA0、uB0、uC0的方向始終處于各相繞組的軸線上，而大小那么隨時間按正弦規(guī)律脈動，時間相位互相錯開的角度也是120°?！?-39〕合成空間矢量：由三相定子電壓空間矢量相加合成的空間矢量us

是一個旋轉(zhuǎn)的空間矢量，它的幅值不變，是每相電壓值的3/2倍。當(dāng)電源頻率不變時，合成空間矢量us以電源角頻率

1為電氣角速度作恒速旋轉(zhuǎn)。當(dāng)某一相電壓為最大值時，合成電壓矢量us就落在該相的軸線上。69三相的電壓平衡方程式相加，即得用合成空間矢量表示的定子電壓方程式為

us—定子三相電壓合成空間矢量；Is—定子三相電流合成空間矢量；Ψs—定子三相磁鏈合成空間矢量。近似關(guān)系（6-40）

當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速不是很低時，定子電阻壓降在式〔6-39〕中所占的成分很小，可忽略不計，那么定子合成電壓與合成磁鏈空間矢量的近似關(guān)系為（6-41）

（6-42）

或3.電壓與磁鏈空間矢量的關(guān)系

70

磁鏈軌跡當(dāng)電動機由三相平衡正弦電壓供電時，電動機定子磁鏈幅值恒定，其空間矢量以恒速旋轉(zhuǎn)，磁鏈?zhǔn)噶宽敹说倪\動軌跡呈圓形〔磁鏈圓〕。這樣的定子磁鏈旋轉(zhuǎn)矢量可表示為：（6-43）

其中Ψm是磁鏈Ψs的幅值，

1為其旋轉(zhuǎn)角速度。由式〔4-28〕和式〔4-30〕可得（6-44）

上式說明，當(dāng)磁鏈幅值一定時，us的大小與1〔或供電電壓頻率f1〕成正比，其方向那么與磁鏈?zhǔn)噶空?，即磁鏈圓的切線方向，71

磁場軌跡與電壓空間矢量運動軌跡的關(guān)系當(dāng)磁鏈?zhǔn)噶吭诳臻g旋轉(zhuǎn)一周時，電壓矢量也連續(xù)地按磁鏈圓的切線方向運動2

弧度，其軌跡與磁鏈圓重合。這樣，電動機旋轉(zhuǎn)磁場的軌跡問題就可轉(zhuǎn)化為電壓空間矢量的運動軌跡問題。旋轉(zhuǎn)磁場與電壓空間矢量的運動軌跡72〔1〕電壓空間矢量運動軌跡在常規(guī)的PWM變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)中，異步電動機由六拍階梯波逆變器供電，電壓空間矢量運動軌跡是怎樣的呢？4.六拍階梯波逆變器與正六邊形空間旋轉(zhuǎn)磁場

開關(guān)工作狀態(tài)逆變器采用180°導(dǎo)通型，功率開關(guān)器件共有8種工作狀態(tài)，6種有效開關(guān)狀態(tài)；2種無效狀態(tài)〔因為逆變器這時并沒有輸出電壓〕：上橋臂開關(guān)VT1、VT3、VT5全部導(dǎo)通下橋臂開關(guān)VT2、VT4、VT6全部導(dǎo)通73

開關(guān)控制模式對于六拍階梯波的逆變器，在其輸出的每個周期中6種有效的工作狀態(tài)各出現(xiàn)一次。逆變器每隔/3時刻就切換一次工作狀態(tài)〔即換相〕，而在這/3時刻內(nèi)那么保持不變。開關(guān)狀態(tài)表74〔a〕開關(guān)模式分析設(shè)工作周期從100狀態(tài)開始，這時VT6、VT1、VT2導(dǎo)通，其等效電路如下圖。各相對直流電源中點的電壓都是幅值為UAO’=Ud/2UBO’=UCO’=-Ud/2O+-iCUdiAiBidVT1VT6VT275〔b〕工作狀態(tài)100的合成電壓空間矢量由圖可知，三相的合成空間矢量為u1，其幅值等于Ud，方向沿A軸〔即X軸〕。u1uAO’-uCO’-uBO’ABC〔c〕工作狀態(tài)110的合成電壓空間矢量u1存在的時間為/3，在這段時間以后，工作狀態(tài)轉(zhuǎn)為110，和上面的分析相似，合成空間矢量變成圖中的u2，它在空間上滯后于u1的相位為/3弧度，存在的時間也是/3。u2uAO’-uCO’uBO’ABC76〔d〕每個周期的六邊形合成電壓空間矢量u1u2u3u4u5u6u7

u8依此類推，隨著逆變器工作狀態(tài)的切換，電壓空間矢量的幅值不變，而相位每次旋轉(zhuǎn)/3，直到一個周期結(jié)束。這樣，在一個周期中6個電壓空間矢量共轉(zhuǎn)過2

弧度，形成一個封閉的正六邊形。77〔2〕定子磁鏈?zhǔn)噶慷它c的運動軌跡電壓空間矢量與磁鏈?zhǔn)噶康年P(guān)系設(shè)在逆變器工作開始時定子磁鏈空間矢量為

1，在第一個/3期間，電動機上施加的電壓空間矢量為u1。（6-45）

也就是說，在/3所對應(yīng)的時間

t內(nèi)，施加u1的結(jié)果是使定子磁鏈

1產(chǎn)生一個增量

，其幅值與|u1|成正比，方向與u1一致，最后得到新的磁鏈，而（6-46）

78依此類推，可以寫成

的通式（6-47）

（6-48）

總之，在一個周期內(nèi)，6個磁鏈空間矢量呈放射狀，矢量的尾部都在O點，其頂端的運動軌跡也就是6個電壓空間矢量所圍成的正六邊形。一個由電壓空間矢量運動所形成的正六邊形軌跡也可以看作是異步電動機定子磁鏈?zhǔn)噶慷它c的運動軌跡。79磁鏈?zhǔn)噶吭隽颗c電壓矢量、時間增量的關(guān)系

如果u1的作用時間t小于/3，那么i的幅值也按比例地減小。在任何時刻，所產(chǎn)生的磁鏈增量的方向決定于所施加的電壓，其幅值那么正比于施加電壓的時間。805.電壓空間矢量的線性組合與SVPWM控制如果交流電動機僅由常規(guī)的六拍階梯波逆變器供電，磁鏈軌跡便是六邊形的旋轉(zhuǎn)磁場，這顯然不象在正弦波供電時所產(chǎn)生的圓形旋轉(zhuǎn)磁場那樣能使電動機獲得勻速運行。如果想獲得更多邊形或逼近圓形的旋轉(zhuǎn)磁場，就必須在每一個期間內(nèi)出現(xiàn)多個工作狀態(tài)，以形成更多的相位不同的電壓空間矢量。為此，必須對逆變器的控制模式進(jìn)行改造。PWM控制可以適應(yīng)上述要求。怎樣控制PWM的開關(guān)時間才能逼近圓形旋轉(zhuǎn)磁場？科技工作者已經(jīng)提出過多種實現(xiàn)方法，例如線性組合法，三段逼近法，比較判斷法等。81逼近圓形旋轉(zhuǎn)磁場線的方法——線性組合法根本思路如果要逼近圓形，可以增加切換次數(shù)，設(shè)想磁鏈增量由圖中的11，12，13，144段組成。這時，每段施加的電壓空間矢量的相位都不一樣，可以用根本電壓矢量線性組合的方法獲得。82設(shè)在一段換相周期時間T0中，可以用兩個矢量之和表示由兩個矢量線性組合后的電壓矢量us，新矢量的相位為

。線性組合方法由電壓空間矢量和的線性組合構(gòu)成新的電壓矢量。83〔1〕線性組合公式根據(jù)各段磁鏈增量的相位求出所需的作用時間t1和t2〔6-49〕

〔2〕相電壓合成公式用相電壓表示合成電壓空間矢量的定義，把相電壓的時間函數(shù)和空間相位分開寫，得〔6-50〕式中

=12084〔3〕線電壓組合公式改用線電壓表示〔6-51〕幾種表示法的比較：當(dāng)各功率開關(guān)處于不同狀態(tài)時，線電壓可取值為Ud、0或–Ud，比用相電壓表示時要明確一些。作用時間確實定這樣，根據(jù)各個開關(guān)狀態(tài)的線電壓表達(dá)式可以推出〔6-52〕85比較式〔6-52〕和式〔6-49〕，令實數(shù)項和虛數(shù)項分別相等，那么解t1和t2，得〔6-53〕〔6-54〕零矢量的使用換相周期T0應(yīng)由旋轉(zhuǎn)磁場所需的頻率決定，T0與t1+t2未必相等，其間隙時間可用零矢量u7或u8來填補。為了減少功率器件的開關(guān)次數(shù)，一般使u7和u8各占一半時間，因此〔6-55〕86電壓空間矢量的扇區(qū)劃分為了討論方便起見，可把逆變器的一個工作周期用6個電壓空間矢量劃分成6個區(qū)域，稱為扇區(qū)〔Sector〕，如下圖的Ⅰ、Ⅱ、…、Ⅵ，每個扇區(qū)對應(yīng)的時間均為/3。由于逆變器在各扇區(qū)的工作狀態(tài)都是對稱的，分析一個扇區(qū)的方法可以推廣到其他扇區(qū)。在常規(guī)六拍逆變器中一個扇區(qū)僅包含兩個開關(guān)工作狀態(tài)。實現(xiàn)SVPWM控制就是要把每一扇區(qū)再分成假設(shè)干個對應(yīng)于時間T0的小區(qū)間。按照上述方法插入假設(shè)干個線性組合的新電壓空間矢量us，以獲得優(yōu)于正六邊形的多邊形〔逼近圓形〕旋轉(zhuǎn)磁場。87開關(guān)狀態(tài)順序原那么在實際系統(tǒng)中，應(yīng)該盡量減少開關(guān)狀態(tài)變化時引起的開關(guān)損耗，因此不同開關(guān)狀態(tài)的順序必須遵守下述原那么：每次切換開關(guān)狀態(tài)時，只切換一個功率開關(guān)器件，以滿足最小開關(guān)損耗。插值舉例：為了使電壓波形對稱，把每種狀態(tài)的作用時間都一分為二，因而形成電壓空間矢量的作用序列為：12788721，其中1表示作用u1，2表示作用u2，…。這樣，在這一個時間內(nèi)，逆變器三相的開關(guān)狀態(tài)序列為100，110，111，000，000，111，110，100。

每一個T0相當(dāng)于PWM電壓波形中的一個脈沖波。例如：圖6-32所示扇區(qū)內(nèi)的區(qū)間包含t1，t2，t7和t8共4段，相應(yīng)的電壓空間矢量為u1，u2，u7和u8，即100，110，111和000共4種開關(guān)狀態(tài)。88按照最小開關(guān)損耗原那么進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)上述1278的順序是不適宜的。為此，應(yīng)該把切換順序改為81277218，即開關(guān)狀態(tài)序列為000，100，110，111，111，110，100，000，這樣就能滿足每次只切換一個開關(guān)的要求了。虛線間的每一小段表示一種工作狀態(tài)T0

區(qū)間的電壓波形

89SPWM控制模式的特點(1)逆變器的一個工作周期分成6個扇區(qū)，每個扇區(qū)相當(dāng)于常規(guī)六拍逆變器的一拍。為了使電動機旋轉(zhuǎn)磁場逼近圓形，每個扇區(qū)再分成假設(shè)干個小區(qū)間T0，T0越短，旋轉(zhuǎn)磁場越接近圓形，但T0的縮短受到功率開關(guān)器件允許開關(guān)頻率的制約。(2)在每個小區(qū)間內(nèi)雖有屢次開關(guān)狀態(tài)的切換，但每次切換都只涉及一個功率開關(guān)器件，因而開關(guān)損耗較小。(3)每個小區(qū)間均以零電壓矢量開始，又以零矢量結(jié)束。(4)利用電壓空間矢量直接生成三相PWM波，計算簡便。(5)采用SVPWM控制時，逆變器輸出線電壓基波最大值為直流側(cè)電壓，這比一般的SPWM逆變器輸出電壓提高了15%。903.4基于穩(wěn)態(tài)模型的變壓變頻調(diào)速直流電機的主磁通和電樞電流分布的空間位置是確定的，而且可以獨立進(jìn)行控制，交流異步電機的磁通那么由定子與轉(zhuǎn)子電流合成產(chǎn)生，它的空間位置相對于定子和轉(zhuǎn)子都是運動的，除此以外，在籠型轉(zhuǎn)子異步電機中，轉(zhuǎn)子電流還是不可測和不可控的。因此，異步電機的動態(tài)數(shù)學(xué)模型要比直流電機模型復(fù)雜得多，人們對它的精確表述不得要領(lǐng)?？梢灾挥秒姍C的穩(wěn)態(tài)模型來設(shè)計其控制系統(tǒng)。異步電機的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型在4.2中已經(jīng)討論，為了實現(xiàn)電壓-頻率協(xié)調(diào)控制，可以采用轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比帶低頻電壓補償?shù)目刂品桨?，這就是常用的通用變頻器控制系統(tǒng)。如果要求更高一些的調(diào)速范圍和起制動性能，可以采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制的方案。913.4.1轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制調(diào)速系統(tǒng)——通用變頻器-異步電動機調(diào)速系統(tǒng)概述現(xiàn)代通用變頻器大都是采用二極管整流和由快速全控開關(guān)器件IGBT或功率模塊IPM組成的PWM逆變器，構(gòu)成交-直-交電壓源型變壓變頻器，已經(jīng)占領(lǐng)了全世界0.5~500kV·A中、小容量變頻調(diào)速裝置的絕大局部市場。所謂“通用〞，包含著兩方面的含義：〔1〕可以和通用的籠型異步電機配套使用；〔2〕具有多種可供選擇的功能，適用于各種不同性質(zhì)的負(fù)載。92系統(tǒng)介紹

〔1〕系統(tǒng)組成93〔2〕電路分析主電路——由二極管整流器UR、PWM逆變器UI和中間直流電路三局部組成，一般都是電壓源型的。大電容C

濾波和起無功功率交換的作用；限流電阻R0為了防止大電容C在通電瞬間產(chǎn)生過大的充電電流。通上電源時，先限制充電電流，再延時用開關(guān)SA將短路，以免長期接入時影響變頻器的正常工作，并產(chǎn)生附加損耗。泵升限制電路Rb和VTb——由于二極管整流器不能為異步電機的再生制動提供反向電流的通路，所以除特殊情況外，通用變頻器一般都用電阻吸收制動能量。在變頻器快速降頻的過程中，異步電動機處于發(fā)電制動狀態(tài)，電能通過逆變橋開關(guān)元件反并聯(lián)的二極管回送到中間電容，引起電容電壓異常升高，此時觸發(fā)VTb導(dǎo)通，電容器中的過量儲能通過電阻Rb釋放掉，維持直流母線電壓根本不變，保證逆變器和電解電容的平安。為了便于散熱，Rb一般裝在變頻器的外部，作為單獨附件供用戶選購；VTb裝在變頻器的內(nèi)部，有端子與外部相連。94進(jìn)線電抗器Lm

二極管整流器雖然是全波整流裝置，但由于其輸出端有濾波電容存在，因此輸入電流呈脈沖波形。這樣的電流波形具有較大的諧波分量，使電源受到污染。為了抑制諧波電流，對于容量較大的PWM變頻器，都應(yīng)在輸入端設(shè)有進(jìn)線電抗器，有時也可以在整流器和電容器之間串接直流電抗器。還可用來抑制電源電壓不平衡對變頻器的影響。95控制電路——現(xiàn)代PWM變頻器的控制電路大都是以微處理器為核心的數(shù)字電路，其功能主要是接受各種設(shè)定信息和指令，再根據(jù)它們的要求形成驅(qū)動逆變器工作的PWM信號。微機芯片主要采用8位或16位的單片機，或用32位的DSP，現(xiàn)在已有應(yīng)用RISC的產(chǎn)品出現(xiàn)。PWM信號產(chǎn)生——可以由微機本身的軟件產(chǎn)生，由PWM端口輸出，也可采用專用的PWM生成電路芯片。檢測與保護(hù)電路——各種故障的保護(hù)由電壓、電流、溫度等檢測信號經(jīng)信號處理電路進(jìn)行分壓、光電隔離、濾波、放大等綜合處理，再進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器，輸入給CPU作為控制算法的依據(jù)，或者作為開關(guān)電平產(chǎn)生保護(hù)信號和顯示信號。96信號設(shè)定——需要設(shè)定的控制信息主要有：U/f特性、工作頻率、頻率升高時間、頻率下降時間等，還可以有一系列特殊功能的設(shè)定。低頻或負(fù)載的性質(zhì)和大小不同時，靠改變U/f函數(shù)發(fā)生器的特性來補償，使系統(tǒng)到達(dá)Eg/f1恒定的功能。在通用產(chǎn)品中稱作“電壓補償〞或“轉(zhuǎn)矩補償〞。實現(xiàn)補償?shù)姆椒ㄓ袃煞N：在微機中存儲多條不同斜率和折線段的U/f函數(shù)，由用戶根據(jù)需要選擇最正確特性；霍爾電流傳感器檢測定子電流或直流回路電流，按電流大小自動補償定子電壓。由于系統(tǒng)本身沒有自動限制起制動電流的作用，因此，頻率設(shè)定信號必須通過給定積分算法產(chǎn)生平緩升速或降速信號。升速和降速的積分時間可以根據(jù)負(fù)載需要由操作人員分別選擇。

97tff*ufu斜坡函數(shù)U/f曲線脈沖發(fā)生器驅(qū)動電路工作頻率設(shè)定升降速時間設(shè)定電壓補償設(shè)定PWM產(chǎn)生PWM變壓變頻器的根本控制作用如下圖。近年來，許多企業(yè)不斷推出具有更多自動控制功能的變頻器，使產(chǎn)品性能更加完善，質(zhì)量不斷提高。98問題的提出3.4.2轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速開環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)可以滿足平滑調(diào)速的要求，但靜、動態(tài)性能都有限，要提高靜、動態(tài)性能，首先要用轉(zhuǎn)速反響閉環(huán)控制。轉(zhuǎn)速閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性比開環(huán)系統(tǒng)強，是否能夠提高系統(tǒng)的動態(tài)性能呢？任何電力拖動自動控制系統(tǒng)都服從于根本運動方程式提高調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)性能主要依靠控制轉(zhuǎn)速的變化率d/dt，根據(jù)根本運動方程式，控制電磁轉(zhuǎn)矩就能控制d/dt，因此，歸根結(jié)底，調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能就是控制轉(zhuǎn)矩的能力。99在異步電機變壓變頻調(diào)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(zhuǎn)矩，這是尋求提高動態(tài)性能時需要解決的問題?！?〕轉(zhuǎn)差頻率控制的根本概念直流電機的轉(zhuǎn)矩與電樞電流成正比，控制電流就能控制轉(zhuǎn)矩，因此，把直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出信號當(dāng)作電流給定信號，也就是轉(zhuǎn)矩