交流变频调速系统-PPT课件
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交流调速技术与系统ppt课件完整版
1.2.1.1变频调速
1. 变频调速的基本要求及机械性能 ⑴. 保持磁通为额定值 ① E1 f 1恒定
图1-1 异步电动机的稳态等效电路
转子电流
I 2
E2
x ( r2 ) 2
2 2
s
E1
x ( r2) 2
2 2
s
电磁功率
PM
m1
I
2
2
r 2
s
电磁转矩
2
T
PM 1
2
PM f1
P2 T 2n2 9550
Ps P1 P2 T 2 (n1 n2) 9550
离合器输出转矩为 T 2 9550Ps n1 n2
图1-20 电磁转差离合器的机械特性
4. 双馈调速及串级调速
（1）双馈调速 双馈调速是将定、转子三相 绕组分别接入两个独立的三相对称电源：定 子绕组接入工频电源；转子绕组接入频率、 幅值、相位都可以按照要求进行调节的交流 电源，即采用交-交变频器或交-直-交变频器 给定子绕组供电。其中，必须保证的是在任 何情况下转子外加电压的频率都要与转子感 应电动势的频率保持一致。当改变转子外加 电压的幅值和相位时就可以调节异步电动机 的转速，也可以调节定子侧的功率因数。
1 2 f1
(
1
2 f1
)2
( L1
L2
)2
可见，保持U1/f1恒定进行变频调 速时，最大转矩将随f1的降低而 降低。
图1-3 保持U1/f1恒定时，变频调速时的机械特性
（2）．保持电压为额定值
此时气隙磁通 将随着频率f1的升高而反比 例下降，类似于直流电动机的弱磁升速。
T
2 f1
m1 pNU12 r2 s
交流变频调速技术6PPT课件
2.对环境和寿命的要求（1）高温和潮湿等恶劣环境对电动机和变频器的容量
和寿命都有影响。 （2）电缆长短、电机噪声和对周边设备电磁兼容的要
求，使得在辅助配件时加以考虑。
（3）避免机械谐振问题，低速、低频时，次声波危害 问题。
（4）高速（超过额定转速）时，机械振动以及各部分 轴承磨损问题等。
.
4
§5-3 变频调速时电动机的有效n 转矩线
一.有效转矩线的概念
定义：电动机在某一频率下允许连续运行的最大转矩，称为：有效转矩。 电动机在不同的频率下工作对应不同的机械特性曲线，把各机械特 性曲线中的有效转矩点连在一起，就叫作电动机的“有效转矩线”
n n
n0
0
T
0
二.额定转速（频率）以下的有效转矩线
n
变频器在低转速（低频率）时，转矩的补偿（由 于磁通轻载饱和,补偿是受限制的）要满足电动机的 转矩线，低速时电动机风扇低速影响散热，实际有效 转矩线下降，因此要求低转速时变频器基本是恒转矩。
交流变频调速技术
.
1
第五章 变频调速拖动系统的构建
§5-1 变频调速拖动系统的组成
电源
内部设给定 变频器
交流电动机 传动机构 执行机构
辅助配件
外部设给定
负载 应 用 过 程
控制器设给定 调节控制器
传感器
接受任务
负载特性分析 电动机选择 变频器选择 辅助配件选择
变频调速拖动系统构成
系统设计、选择：
过程分析传感器选择
120%/1min.因此使用时注意工作频率≤额定频率，否则可能过载跳闸。 2.针对恒压供水等多台泵可能切换，设置“甩工频”切换输出信号功能。 3.针对有些泵、风机阶段性不调速状况，设置“睡眠”“唤醒”功能，及专用
《变频调速系统》课件
03
变频调速系统的控制策略
转矩控制
01
转矩控制是通过控制电机的输出转矩来满足系统的转矩需求。
02
在转矩控制中，电机的转速和转矩是独立控制的，可以根据负
载的需求精确地调整转矩。
转矩控制广泛应用于需要精确转矩控制的场合，如电梯、起重
03
机等。
速度控制
1
速度控制是通过控制电机的输出转速来满足系统 的速度需求。
群控管理
在多台电梯并存的场合，变频调速系统可以实现群控管理 ，根据乘客需求和电梯运行状态，智能调度和控制多台电 梯的运行，提高电梯的使用效率。
05
变频调速系统的维护与保养
日常维护与保养
01
02
03
每日检查
检查变频器是否有异常声 音、异常气味、过热等现 象。
清洁保养
定期清洁变频器的外壳和 散热风扇，保持其良好的 散热性能。
电力能源
用于风力发电、水力发 电等可再生能源设备的
控制和调节。
交通运输
应用于地铁、动车、船 舶和飞机等交通工具的
驱动和控制。
空调和制冷
变频空调和制冷设备能 够实现节能降耗，提高
舒适度。
变频调速系统的优缺点
节能降耗
根据实际需求调节电机速度，减少能源浪费。
精确控制
可以实现高精度的速度和位置控制。
变频调速系统的优缺点
定期检查与保养
定期检查
每季度或半年对变频器进行一次全面检查，包括 所有接线、元件、散热系统等。
保养内容
根据检查结果，对变频器进行必要的保养，如更 换元件、清洗散热系统等。
注意事项
在保养过程中，应遵循安全操作规程，确保人员 和设备安全。
06
交流电动机变频调速基础概要课件
——改变异步电动机的定子电压，即改变 电动机的转矩（T ∝ U 2）及机械特性，从而实 现调速。
12.2.1 采用晶闸管的交流调速电路 1. 单相交流调压电路
——应用最广的是反并联电路 1) 电阻性负载
注：在同一控制角 下，负载上 得到正负对称的交流电压。
l 电源电压正半周，VS1导通；负半周，VS2导通。 l i 波形与 u 波形同相。
第6章、交流电动机调速
三、转差频率控制的交流调速系统
Is
s
ASR
1
Us
U
sa
电
PWM
U
sb
压 型
M
1
U
sc
逆 变
3~
器
FBS
第6章、交流电动机调速
四、矢量控制的交流调速系统
A B C
iA iB iC
i 3/2 i
it1 等效直流
VR im1 电机模型
异步电动机
第6章、交流电动机调速
U / f 曲线
u 电压补偿设定 f
脉冲发生器
f
驱动电路
u
PWM产生
通用变频器是根据异步电动机稳态模型来涉及其控制系统， 为了实现电压－频率协调控制，它采用转速开环恒压频比 带低频电压补偿的控制方案。主要可以应用在和通用的笼 型异步电机配套使用，同时具有多种可供选择的功能，适 用于各种不同性质的负载。近年来自动控制功能的变频器 质量不断提高。
始换流阶段 →振荡换流阶段 → 振荡衰减阶段 → 反馈阶段 → 换流结束阶段。
1) VS1、VS2——主晶闸管，VS1´、VS2´ ——辅助换流晶闸 管，作为LC振荡电路的充放电开关。
2) 通过触发VS1´、VS2´，反向关断VS1、VS2。
12.2.1 采用晶闸管的交流调速电路 1. 单相交流调压电路
——应用最广的是反并联电路 1) 电阻性负载
注：在同一控制角 下，负载上 得到正负对称的交流电压。
l 电源电压正半周，VS1导通；负半周，VS2导通。 l i 波形与 u 波形同相。
第6章、交流电动机调速
三、转差频率控制的交流调速系统
Is
s
ASR
1
Us
U
sa
电
PWM
U
sb
压 型
M
1
U
sc
逆 变
3~
器
FBS
第6章、交流电动机调速
四、矢量控制的交流调速系统
A B C
iA iB iC
i 3/2 i
it1 等效直流
VR im1 电机模型
异步电动机
第6章、交流电动机调速
U / f 曲线
u 电压补偿设定 f
脉冲发生器
f
驱动电路
u
PWM产生
通用变频器是根据异步电动机稳态模型来涉及其控制系统， 为了实现电压－频率协调控制，它采用转速开环恒压频比 带低频电压补偿的控制方案。主要可以应用在和通用的笼 型异步电机配套使用，同时具有多种可供选择的功能，适 用于各种不同性质的负载。近年来自动控制功能的变频器 质量不断提高。
始换流阶段 →振荡换流阶段 → 振荡衰减阶段 → 反馈阶段 → 换流结束阶段。
1) VS1、VS2——主晶闸管，VS1´、VS2´ ——辅助换流晶闸 管，作为LC振荡电路的充放电开关。
2) 通过触发VS1´、VS2´，反向关断VS1、VS2。
《交流调速系统概述》课件
交流调速系统的作用和优势
1 提高生产效率
2 节能环保
交流调速系统能根据生产工艺的需要精确调节电 机的转速，提高生产线的效率和生产质量。
通过控制电机的运行速度，交流调速系统能够实 现能源的节约和环境保护。
3 减少维护成本4 提源自自动化水平交流调速系统的运行稳定可靠，能够延长电机的 使用寿命，并减少维护和维修的成本。
对交流调速系统进行负载试 验，确认其运行稳定性和负 载能力。
交流调速系统的运行维护
1
定期检查
定期检查交流调速系统的各个组成部分，确保其正常运行。
2
润滑维护
对传动装置等关键部件进行润滑维护，延长使用寿命。
3
故障处理
及时排除交流调速系统的故障，保证生产线的正常运行。
交流调速系统的故障排除
1 检查电源
交流调速系统的基本组成部分
电机
交流调速系统中的核心组件，负责转动机械装置。
传感器
用于监测电机和机械装置的运行状态，并反馈给调 速器。
调速器
控制电机的转速，实现精确的调速功能。
控制电路
通过控制电压和频率，调节电机的运行速度。
交流调速系统的工作原理
交流调速系统基于电机的磁通变化原理，通过改变电压和频率以及电机的转 子电流，控制电机的转速。
交流调速系统与自动化控制系统的结合，实现了 工业生产的高度自动化和智能化。
交流调速系统的应用场景
工业生产线
交流调速系统广泛应用于各类工业 生产线，提高生产效率和质量。
输送带
交流调速系统可以实现输送带的平 稳运行，节约能源。
电梯
交流调速系统可控制电梯运行速度， 提高安全性和舒适度。
风电场
交流调速系统在风电场中用于调节 风力发电机组的转速，提高发电效 率。
章交流变频调速系统原理PPT课件
尽可能使电动机的输出达到额定转矩或最大转矩。如果磁通太弱，
没有充分利用电动机的铁芯，这是一种浪费；如果过分增大磁通，
又会使铁芯饱和，
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从而导致过大的励磁电流，严重时还会因绕组过热而损坏电动 机。对于直流电动机，因为励磁是独立的，所以只要对电枢反应的 补偿合适，保持Фm的不变是很容易做到的。但在交流异步电动机 中，磁通是定子和转子的磁动势合成产生的，怎样才能保持磁通恒 定，是需要进行认真研究的。
1）维持气隙磁通Фm的恒定
异步电动机定子绕组的感应电动势为
E f k
4.44
1
1 11 m
如果略去定子阻抗电压降，则感应电动势近似等于定子的外加
电压，即 U 1 E1 C1 f 1 m
上一页 下一页 返3 回
式中：C1为常数，C1=4.44ω1k1 。 因此，若定子的供电电压U1保持不变，则气隙磁通Фm将会随 频率变化而变化。
'
U1 U 1 C
f 1
f' 1
式中：U’1、f’1为变化后的定子电压和频率；C为常数。
这就要求定子电压随频率成正比变化。上式就是恒磁通控制方
式所要遵循的协调控制条件。在满足这个条件的前提下，由异步电
动机的转矩表达式可知，I
2cos
等 于电动机的转子额定有功电流，当 2
Фm维持不变时，那么电动机的输出转矩也是恒定的，可以获得恒转
一般在电动机设计中，为了充分利用铁芯材料，通常把磁通的 数值选为接近磁路饱和值。如果频率f1从额定值（通常为50Hz）往 下降低，则磁通会增加，从而造成磁路过饱和，使励磁电流增加。 这将使电动机带负载能力降低，功率因数变坏，铁耗损增加，电动 机过热，这是不允许的。反之，如果频率从额定值往上升高，则磁
交流调速系统..课件
VS
详细描述
模糊控制策略通过将专家的知识和经验转 化为模糊规则，对系统的输入和输出进行 模糊化处理，并根据模糊逻辑进行决策。 这种控制策略能够处理不确定性和非线性 问题，但可能存在计算量大和鲁棒性不足 的问题。
控制策略的比较与选择
总结词
根据系统特性和应用需求，选择合适的控制 策略。
详细描述
在交流调速系统的实际应用中，需要根据电 机的类型、系统的性能要求、控制精度和动 态响应等要求，选择合适的控制策略。同时 ，需要对各种控制策略的优缺点进行比较， 以实现最佳的控制效果。
系统维护保养与故障排除
故障诊断
根据故障现象，分析可能的原因。
故障排除
根据诊断结果，采取相应措施排除故障。
预防措施
对故障进行分析，采取预防措施，避免类似故障再次发生。
系统性能测试与评估
要点一
转速控制精度
测试系统转速控制的准确性。
要点二
调速范围
测试系统调速范围是否满足要求。
系统性能测试与评估
• 稳定性：测试系统在各种工况下的稳定性。
02
交流调速系统的种类与特点
变频器调速系统
01
02
03
种类
交-直-交变频器、交-交变 频器
特点
调速范围宽、动态响应快 、运行效率高、节能效果 好、易于实现自动控制和 过程控制
应用领域
广泛应用于各行业的风机 、水泵、压缩机等通用机 械的调速和节能运行
串级调速系统
工作原理
通过改变电机转子回路电 阻来调节电机转子电流， 进而改变电机转速
行。
系统软件设计
控制算法选择
选择适合的控制系统算法，如PID控制、模 糊控制等。
软件架构设计
讲交流调速系统概述PPT课件
1）调速优良，易于控制
静态性能 性能
动态性能
静差度 精度误差 调速范围（深度） 动态响应快
13
易于控制：电枢和励磁线圈可以独立调节
天然解耦：DC MOTOR
Φm
Ia与Φm线性无关 是解耦的 T=Cm×Ia×Φm
Ia
数学模型简单：线性2阶＋1阶，经典控制论足 以应对
1阶：SCR整流器的数学模型
G(s) Kses K s
7
课程的性质、目的、任务
通过本课程的学习，使大家了解现代交流调速系统的技 术概况与发展趋势以及主要应用领域； 掌握现代交流调速系统工作原理与控制策略； 掌握变频器与感应电动机、变频器与同步电动机组成变频 调速系统等电力拖动系统的组成、工作原理、运行特性； 为今后工作和进一步深入应用和研究运动控制系统和电气 节能技术奠定坚实的理论基础。
11
历史回眸
由于这类机械均采用恒速交流电动机驱动， 应生产工艺流量的调节要求。
采用的主要调节措施有：
1）闸阀 2）挡板
3）放空 4）回流
大量电能无 谓的损耗
如果采用改变电机转速的办法来实现流量的调节，
则由于轴功率是与流量的三次方成正比的，因此，可收到
十分明显的节电效果。
12
2 直流调速系统的特点
因此，有效地利用电动机，改进其运行性能， 根据需要控制电动机的转速，降低运行中的消耗，是 节省电能的一个重要手段。
18
实例分析
以大型轧机的传动系统为例，一套2050mm的热连 轧板机，精轧部分采用交流传动，比直流传动可节电1150 万kWh／年，节水30％，转动惯量减少77％，响应时间缩短 30％，设备投资节省很多，停机维修时间缩短75％。
交流机若达到直流机的调速水平，对调速器提出了极 高的要求：功率器件？微处理器？控制理论与方法？
第六章交流异步电动机变频调速系统PPT课件
电动势值较高时，可以忽略定子绕组的漏磁阻
抗压降，而认为定子相电压 Us ≈ Eg，
8
则得 U s 常值
这是恒压频f1 比的控制方式。
（6-3）
但是，在低频时 Us 和 Eg 都较小，定子阻 抗压降所占的份量就比较显著，不再能忽略。
这时，需要人为地把电压 Us 抬高一些，以便 近似地补偿定子压降。
3
第一节 变频调速的基本控制方式和机械特性 通过改变定子供电频率来改变同步转速实现
对异步电动机的调速，在调速过程中从高速到 低速都可以保持有限的转差率，因而具有高效 率、宽范围和高精度的调速性能。可以认为， 变频调速是异步电动机的一种比较合理和理想 的调速方法 。
原理：利用电动机的同步转速随频率变化的特 性，通过改变电动机的供电频率进行调速。保
带定子压降补偿的恒压频比控制特性示于下
图中的 b 线，无补偿的控制特性则为a 线。
2. 基频以上调速
在基频以上调速时，频率应该从f1N向上升高，
但定子电压Us 却不可能超过额定电压
9
UsN ，最多只能保持Us = UsN ，这将迫使磁通
与频率成反比地降低，相当于直流电机弱磁升 速的情况。
Us UsN
11
Us Φm
恒转矩调速
UsN ΦmN
Us
恒功率调速
Φm
O
f1N
f1
图6-2 异步电机变压变频调速的控制特性
异步电动机的变压变频调速是进行分段控制的：
基频以下，采取恒磁恒压频比控制方式；
基频以上，采取恒压弱磁升速控制方式。
12
U Te
P
N
UN
Te
U
P
O
变电压调速
第六章交流异步电动机变频调速系统ppt课件
气隙磁 通在定 子绕组 中感应 电动势
U 1E 14 .4f4 1N 1 kw 1 m
f1
m
铁心过饱和 I 0
cos1
f1
m
T
I2
I1
T Z 不变
变频同时要变压
绕组过热
5
中国历史上吸烟的历史和现状、所采 取的措 施以及 由此带 来的痛 苦和灾 难，可 以进一 步了解 吸烟对 人民健 康的危 害，提 高师生 的控烟 意识
中国历史上吸烟的历史和现状、所采 取的措 施以及 由此带 来的痛 苦和灾 难，可 以进一 步了解 吸烟对 人民健 康的危 害，提 高师生 的控烟 意识
中国历史上吸烟的历史和现状、所采 取的措 施以及 由此带 来的痛 苦和灾 难，可 以进一 步了解 吸烟对 人民健 康的危 害，提 高师生 的控烟 意识
中国历史上吸烟的历史和现状、所采 取的措 施以及 由此带 来的痛 苦和灾 难，可 以进一 步了解 吸烟对 人民健 康的危 害，提 高师生 的控烟 意识
第一节 变频调速的基本控制方式和机械特性 通过改变定子供电频率来改变同步转速实现
对异步电动机的调速，在调速过程中从高速到 低速都可以保持有限的转差率，因而具有高效 率、宽范围和高精度的调速性能。可以认为， 变频调速是异步电动机的一种比较合理和理想 的调速方法 。
中国历史上吸烟的历史和现状、所采 取的措 施以及 由此带 来的痛 苦和灾 难，可 以进一 步了解 吸烟对 人民健 康的危 害，提 高师生 的控烟 意识
n0
60 1 2np
（6-7）
带负载时的转速降落为
nsn0
60
2np
s1
（6-8）
在式（6-5）所表示的机械特性近似直线段上，
《交流调速系统》PPT课件
交流调速系统
第15讲
5.1 引言
1、交直流调速系统的格局
20世纪60年代以前 80% —— 交流定速运行 18% —— 直流可调速运行 2% —— 交流可调速运行
70年代以前直流占统治地位。
70年代开始电力电子技术的应用开创了交流可调速传的新纪元 。
▪ 目前，交流调速是调速领域的主要发展方向。
VT1
U
R
VT4
VT3
R
V
VT6
VT5 R
W
VT2
图5-6 三 三相相全全波波 星形星联形结的联调结压的电路调压电路
电路正常工作的条件： （1） 要求采用宽脉冲或双窄脉冲触发电路，与电源电压同步。 （2）要求U、V、W三相电路中正向晶闸管的触发信号相位互差120°，三相 电路中反向晶闸管的触发信号相位也互差120°。 （3）同一相中反并联的两个正、反向晶闸管的触发脉冲相位应互差 180°。 根据上面的结论，可得出三相调压电路中各晶闸管触发的次序为VT1 、VT2、 VT3、VT4、VT5、VT6、VT1……，相邻两个晶闸管的触发信号相位差为60°。
特点：系统的效率低，结构简单。调压调速、绕线式异步电动机转子串电阻调 速、电磁转差离合器调速系统属于此类。 （2）转差功率回馈型调速系统——转差功率的少部分被消耗掉，大部分通过变 流装置回馈给电网或者转化为机械能予以利用。
特点：效率高。串级调速属该类系统。 （3）转差功率不变型调速系统——调速过程中，转差功率基本不变。
2、交流调速的特点
直流调速系统特点： 控制对象：直流电动机 控制原理简单，一种调速方式 性能优良，对硬件要求不高 电机有换向电刷（换向火化） 电机设计功率受限 电机易损坏，不适应恶劣现场 需定期维护
交流调速系统特点： 控制对象：交流电动机 控制原理复杂，有多种调速方式 电机无电刷，无换向火化问题 转速高、耐压高 容量大（交流电机本身容量大） 电机不易损坏，适应恶劣现场 体积小、重量轻，基本免维护 节能显著
第15讲
5.1 引言
1、交直流调速系统的格局
20世纪60年代以前 80% —— 交流定速运行 18% —— 直流可调速运行 2% —— 交流可调速运行
70年代以前直流占统治地位。
70年代开始电力电子技术的应用开创了交流可调速传的新纪元 。
▪ 目前，交流调速是调速领域的主要发展方向。
VT1
U
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VT4
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V
VT6
VT5 R
W
VT2
图5-6 三 三相相全全波波 星形星联形结的联调结压的电路调压电路
电路正常工作的条件： （1） 要求采用宽脉冲或双窄脉冲触发电路，与电源电压同步。 （2）要求U、V、W三相电路中正向晶闸管的触发信号相位互差120°，三相 电路中反向晶闸管的触发信号相位也互差120°。 （3）同一相中反并联的两个正、反向晶闸管的触发脉冲相位应互差 180°。 根据上面的结论，可得出三相调压电路中各晶闸管触发的次序为VT1 、VT2、 VT3、VT4、VT5、VT6、VT1……，相邻两个晶闸管的触发信号相位差为60°。
特点：系统的效率低，结构简单。调压调速、绕线式异步电动机转子串电阻调 速、电磁转差离合器调速系统属于此类。 （2）转差功率回馈型调速系统——转差功率的少部分被消耗掉，大部分通过变 流装置回馈给电网或者转化为机械能予以利用。
特点：效率高。串级调速属该类系统。 （3）转差功率不变型调速系统——调速过程中，转差功率基本不变。
2、交流调速的特点
直流调速系统特点： 控制对象：直流电动机 控制原理简单，一种调速方式 性能优良，对硬件要求不高 电机有换向电刷（换向火化） 电机设计功率受限 电机易损坏，不适应恶劣现场 需定期维护
交流调速系统特点： 控制对象：交流电动机 控制原理复杂，有多种调速方式 电机无电刷，无换向火化问题 转速高、耐压高 容量大（交流电机本身容量大） 电机不易损坏，适应恶劣现场 体积小、重量轻，基本免维护 节能显著
第5章 交流变频调速系统
5.2.1 基本控制方式
在额定频率以下 调速时，保持磁通 恒定的同时转矩也 是恒定的，因而具 有“恒转矩调速” 性质；而在额定频 率以上调速时，转 速升高的同时转矩 降低，基本上具有 “恒功率调速”的 性质。将这两种变 频调速控制的特性 画在一起，见图51所示。
图5-1异步电动机变压 变频调速的控制特性
5.2.2
机械特性
1．恒压恒频时的机械特性
异步电动机的电磁转矩为
Te
2 3npU1 R2 s 2 2 2 πf1 R1 R2 s X 1 X 2
(5－6)
当定子电压U1和频率 f1恒定时，上式可以 改写成如下形式:
5.1.1 交流变频调速技术应用
(10) 拉丝机类负载 (12) 电梯高架游览车类负载 (14) 堆取料机类负载 (16) 搅拌机类负载 (18) 特种电源负载 (20)聚酯切片类负载 (11) 运送车类负载 (13) 给料机类负载 (15) 破碎机类负载 (17) 纺丝机类负载 (19)造纸机类负载
5.2.2
机械特性
由 dTe ds 0 得电动机临界转差率和最大转矩：
sm R2
2
2 R1 X 1 X 2
(5－12)
3np U1 Temax 4π f1 R 1 f1
2
1
2 R1 2 4π Ll1 Ll2 f 1 2
5.2.2
机械特性
4．恒电流控制方式下的机械特性
则电磁转矩为
3I 2 R2 s Te 2 πf1 np 6 πnp f1 Lm I 1
2 2 2
2
R2 s 2 R2 4 π 2 f1 s 2 Lm Ll2
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- 反组
负 载 U0
~50Hz +
U0 正组通
反组通
t
（a）电路原理图
（b）方波形平均输出电压波形
图5-9 单相交-交变频器的主电路及输出电压波形
2、正弦波交-交变频器 正弦波型交-交变频器的主电路与方波型的主电路相同，
但可以输出平均值按正弦规律变化的电压。
输出电压
输出电压平均值
控制角α由大到小再变
统的带负载能力。需采用定 子阻抗电压补偿以增强带负
n02
载能力。右图中虚线特性就 n03
1N 1N 11 12 13
11
12
13
补偿定子压降后的特性
是采用提高定子电压后的特 性。
0 Te
图 5-3 恒 压 频 比 控 制 变 频
调速时的机械特性பைடு நூலகம்
3.基频以上变频调速时的机械特性
大，如π/2→0→π/2如
右图（a）所示。
t
（a）整流状态波形
控制角由小变大再 变小，如 π/2→π→π/2如右图 （b）所示。
t
（b）逆变状态波形
图5-10 正弦型交-交变频器的输出电压波形
（1）输出正弦波形的获得方法
常用的方法是余弦交点法，该方法的原则是：触发角的变 化和切换应使得整流输出电压的瞬时值与理想正弦电压的 瞬时值误差最小。
正弦波型交-交变频器适合于低频大功率的电气传动系统， 最高输出频率是输入频率的1/3或1/2。
图5-7
调压调频 (d)
间接变压变频装置的不同结构形式
（二）直接（交-交）变压变频装置
交-交变频器的主要构成环节如图5-8所示。交-交变频器没 有明显的中间滤波环节，交流电被直接变成频率和电压可 调的交流电，故又称为直接变频器。
~50Hz
AC CVCF
AC 交-交变压变频
VVVF
图5-8 交交变频器的主要构成环节
第五章 交流变频调速系统
第一节 变频调速的基本控制方式和机械特性简介 第二节 变频调速系统无逆变电路 第三节 晶闸管变频调速系统 第四节 正弦波脉宽调制的变频调速系统
第一节 变频调速的基本控制方式和机械特性简介 一、变频调速的基本控制方式
由电机学知 Eg4.44f1N1KN1m
Te CmmI2/ cos2
1a
恒功率调速
1N
Te 图5-4 基频以上变频调速
第二节 变频调速系统中的无源逆变电路
一、变频器的分类 对交流电机实现变频调速的变频电源装置叫变频器，其功能 是将电网提供的恒压恒频交流电变换为变压变频交流电，变 频伴随变压。 变频器的基本分类如下：
变频器
交-交变频器
单相 按相数分 三相 按输出波形分
如果忽略定子上的电阻压降，则有
U 1 R 1 I 1 E g E g 4 .4f1 N 4 1 K N 1m
m4.4f4 E 1N g1K N 14.4f4 U 1N 11K N 1
1、基频以下的变频控制方式
基频以下常采用恒磁通变频控制方式。
（1）若要保持Φm不变，则当频率f1从额定值f1e向下调节 时，须同时降低Eg，使Eg/f1=常数。
AC
~50Hz
整流
恒压恒频 （CVCF）
DC 中间直流环节
(a)
AC 逆变
变压变频 （VVVF）
AC
可控
~50Hz
整流
调压
DC (b)
AC 逆变
（VVVF） 调频
AC ~50Hz
不控 DC 整流
DC 斩波器
AC 逆变
调压 (c)
VVVF 调频
AC 不控
DC
~50Hz
整流
AC PWM 逆变
（VVVF）
即：气隙磁通感应电势与频率之比为常数
（2）因感应电势难以直接控制，忽略定子压降，认为定子 相电压U1≈Eg， 则U1/f1=常数。这就是恒压频比的变频控制 方式。
恒压频比控制在低频时，由于U1和Eg都较小，定子阻抗 压降所占的份量比较显著，不能忽略。这时，可人为地把 电压U1抬高一些，以便近似地补偿定子压降。
脉冲宽度调制型 (PWM) 电流型
交-直-交变频器 电压型
正弦波 方波
二、静止型常规变频器及特点
（一）间接（交-直-交）变压变频装置
交-直-交变频器的主要构成环节如图（a）所示。它先把交 流电转换为直流电，经中间直流环节后再把直流电逆变成 变频变压的交流电，又称为间接变频器。按不同的控制方 式，间接变频器有图5-7中b、c、d三种情况。
U1 U 1N
b a
0
f1N f1
2、基频以上的变频控图制5 - 0方恒 式压 频 比 控 制 特 性
在基频以上时，频率可从f1N往上增高，但电压U1却不能 增加得比额定电压U1N大，一般保持U1=U1N，使磁通与 频率成反比地降低，相当于直流电机弱磁升速的情况。
m4.44U f11N N1KN1 f1f1N
在基频f1e以上变频时，电压U1=U1e不变。其机械特性 见下图所示。
可见，当频率ω1提高 n
时 ， 同 步 转 速 n0 随 之 提 高，最大转矩减小，机
n0c
械特性上移；转速降落 n0b
随频率的提高而增大， n0a
特性斜率稍变大，其它 n0N 形状基本相似。如右图
所示。
0
1c
1b
1N 1a 1b 1c
下图是异步电机变频调速控制特性。在基频以下，属于
“恒转矩调速”；而在基频以上，基本属于“恒功率调
速”。
U1 Φm 恒转矩调速
恒功率调速制
U 1N Φ mn U1
Φm
0
f1N
f1
图 5-1 鼠 笼 式 异 步 电 动 机
二、变频调速的机械特性简介
1.恒Eg/ω1控制（Eg/ω1=恒值）
当 Eg/ω1 为 恒 值 时 ， Temax恒定不变，随着频 率 的 降 低 ， 恒 Eg/ω1 控 制的机械特性是一组形 状与恒压恒频机械特性 相同，且平行下移的特 性。见右图所示。
2、恒压频比控制（U1/ω1=恒值）
因Eg是电机内部参数，恒Eg/ω1控制难以实现，工程上常用 恒压频比控制（U1/ω1=恒值）。其机械特性见下图所示。
在恒压频比条件下变频时， n
机械特性基本上平行移动，
而 Temax 随 ω1 降 低 而 减 小 。 n0 N
低频时，Temax将限制调速系 n01
三、交-交变频电路
（一）单相交-交变频电路 1、方波型交-交变频器
主电路如图5-9（a）所示，图中负载由正组与反组晶闸管整 流电路轮流供电，α角不变时，输出为矩形交流电压，如图 5-9（b）所示。改变正反组切换频率可以调节输出交流电的 频率，而改变α的大小即可调节矩形波的幅度。
正组 +
~50Hz
-