实验四-异步电动机转速开环变压变频调速系统

实验四基于SVPWM及SPWM的交流变频调速系统

一、实验目的

1.加深理解异步电动机变压变频调速的基本工作原理。

2.熟悉PWM变频器主回路结构和异步电动机转速开环变压变频调速系统的基本结构。

3.异步电动机转速开环变压变频调速系统机械特性。

二、实验系统组成及工作原理

异步电动机变压变频调速实验系统如图4-1所示，主回路由不可控整流桥、直流滤波环节、全控型电力电子器件IGBT或POWER-MOSFET构成的逆变桥组成，M为三相异步电动机，G为负载直流发电机。控制器包括驱动电路、微机数字控制器、控制键盘和运行显示等几部分。

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实验图4-1 异步电动机转速开环变压变频调速系统

三、实验设备及仪器

1. NMCL-32主控制

2.三相异步电动机-负载直流发电机组

3. NMCL-13A挂箱

4.双踪示波器

5.万用表，电压表，电流表

四、实验内容

1.用SPWM变频器给三相异步电动机供电，实现变频调速运行。

2.观测在不同频率和不同负载下的输出电流波形，测试开环机械特性。

3.改变V/f曲线，观察变频器在不同低频补偿条件下的低速运行情况。

4.改变加速时间，观察加速过程。

五、实验步骤及方法

1. 实验系统的连接

按实验图4-1连接系统，合上控制电源开关，电源指示灯亮，表示微机系统处于等待接受指令状态，按“运行”或“停止”按钮可启动或停止调速系统的运行。

2. 变频调速

将负载直流发电机输出电路断开，按“运行”按钮使调速系统进入运行状态，通过给定电位器或键盘改给定频率，记录不同频率下三相异步电动机的空载转速和空载定子电流，并

3.测试开环机械特性 (1) 基频开环机械特性测试

接通负载直流发电机输出电路，并将负载电阻调到最大，按“运行”按钮使变频器进入运行，将频率给定设定为50Hz ，逐步减小负载电阻，记录异步电动机的转速、定子电流和负载直流发电机的输出电压和电流。实验过程中应使定子电流小于1.2倍的额定电流，如调速系统不能带载启动，可先断开负载直流发电机励磁，待启动后再接通励磁。

(2) 基频以下和基频以上开环机械特性测试

在基频以下和基频以上各选择一个频率作为给定，重复上述实验。

(3) 机械特性)(e T f n =的绘制

由于一般的实验装置不带有负载转矩检测仪，故采用间接方法计算电磁转矩，以便绘制机械特性。

忽略机组的摩擦损耗和负载直流发电机的铜耗，异步电动机的输出功率约等于负载直流发电机的输出功率，即d d I V P ≈2，则电磁转矩n

I V T d

d e π260≈

。 4. 在不同低频补偿下的低速运行情况

选择一个较低的给定频率（2Hz或5Hz），测试不加低频补偿的机械特性，再加上低频补偿，测试加低频补偿后的机械特性，比较两者的差异。

5. 异步电动机的变频起动和加速过程

改变加速时间，用慢扫描示波器或存储示波器观察不同参数设置下，电动机的起动和加速过程。

六、实验注意事项

1.观察、记录各处波形时，要注意观察点的参考地（地线）选择，注意微机系统的数字地和变频器主电路的功率地之间的区别。

2.如出现过流保护，一般按“复位”键后，再按“运行”键，可让系统继续运行。如果运行时又立即出现过流故障,则应关机检查原因。在低频补偿与加速时间配合不当时，也会出现过流现象。出现严重故障时，应先按“复位”键,恢复缺省状态，再断开功率电源,以确保故障不扩大。

3. 为了观测系统的过载能力，可使异步电动机的电流达到1.2或1.5倍的额定电流，具体的数值应实验装置而异。做过载能力测试的实验时，动作应快些，以免变频器长期工作在过流状态。

4.注意控制电源和功率电源的开关顺序：开机时，应先合上控制电源，后合功率电源；停机时，应先断开功率电源，后断控制电源。

七、思考题

1.加载后，转速为什么会下降？分析转速下降的原因。

2.PWM的开关频率很高，一般为几千赫兹，而电流频率却不高，等于给定频率，这时什么原因？

3.加低频补偿的机械特性与不加低频补偿的机械特性有何差异，为什么？

4.低频补偿与加速时间对异步电动机的起动有何影响？低频补偿是不是越大越好？