交流电动机变频调速基础概要

、L ls
L
' lr
Lm 为定子每相漏感和折合到定子侧的转子每相漏感；
为定子每相绕组产生气隙主磁通的等效电感，即励磁电感；
Us
、1 为定子相电压和供电角频率；
s为转差率。
4
第6章、交流电动机调速
TeP m m 13n1pIr'2R sr'
3npUs2Rr' /s
1RsR sr' 2
12LlsL'lr 2
T em ax
Te
图2-10 恒Eg /
控制时变频调速的机械特性
11
第6章、交流电动机调速
s
恒 Er /1 控 制
0
c
a
b
恒 Eg /1 控 制
恒 Us /1 控 制
10
Te
图2-11 不同电压频率协调控制方式时的机械特性
12
Eg 1
第6章、交流电动机调速
在正弦波供电时，按不同规律实现电压－频率协调控制可得不同 类型的机械特性。
Rs
Lls
L’lr
、
Is
Us
1
Es
L'lr
Eg Lm
I’r
I0
Er
R’r /s
Lm
、
3
第6章、交流电动机调速
图中，
Eg
为气隙（或互感）磁通在定子每相绕组中的感应电动势；
Es
为定子全磁通在定子每相绕组中的感应电动势； Er 为转子全磁通在转子绕组中的感应电动势折合到定子边。
、 R s
R
' r
为定子每相电阻和折合到定子侧的转子每相电阻；
特性还是非线性的，产生转矩的能力仍受到限制。 ③恒 Er 1 控制可以得到和直流他励电机一样的线性机械特性，比 较理想。按照转子全磁通恒定进行控制，即得＝恒值，在动态中 也尽可能保持恒定是矢量控制系统要实现的目标，当然实现起来 是比较复杂的。
13
第6章、交流电动机调速
3．基频以上恒压变频时的机械特性
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
Us Φm
恒转矩调速
U sN Φ mN
Us
恒功率调速
Φm
9
O
f1N
f1
第6章、交流电动机调速
ns n0 0
sm
T em ax
Te
0
1
T em ax
Te
图2-8 恒压恒频时异步电动机的机械特性
10
第6章、交流电动机调速
n
n0N n 01
n 02
n
03
1
O
1N 11
12 13
1N 11 12 13
6
第6章、交流电动机调速
一、变压变频调速控制基础 （一）变压变频的基本控制方式
E g4.4f4 1N skN SΦ m
1．基频以下调速
E g 常值 f1
恒压频比的控制方式
U s 常值
f1
7
第6章、交流电动机调速
但是不，再在能低忽频略时。这U时和s ，需E要g 都人较为小地，把定电子压阻抗压U降抬s所高占的一份些量，就以比近较显著，
三、三相异步电动机的机械特性
恒转矩负载特性
n
n0
A
D
sm
来自百度文库
CB
E
0.5U sN
0.7 U sN
F
U sN
风机类负载特性
O
TL
5
T emax T e
第6章、交流电动机调速
sm
Rr'
Rs2 12(Lls L'lr)2
Tema x
21[Rs
3npUs2 Rs212(LlsL'lr)2]
第四节 三相异步电动机的调速
似地补偿定子压降。
Us U sN
b —带定子压降补偿
a —无补偿
O
f 1N
f1
8
第6章、交流电动机调速
2．基频以上调速
在基频以上调速时，频率应该从向上升高，但定子电 压却不可能超过额定电压，最多只能保持，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。把基频以下和基频以上两种情况的控制特性 画在一起
~
给定
i*m1
i*1
i*A
信号
控制器i*t1 +
VR-1i*1
2/3
i*B i*C
iA 电流控制 iB 变频器 iC
1
i1
im1
等效直流
3/2 iβ1 VR
电机模型
异步电动机 it1
反馈信号
图2-18 矢量控制系统原理结构图
18
第6章、交流电动机调速
AC DC
DC AC
PWM
电流 速度
控制器
传感 传感
质量不断提高。
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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
Usa 电
PWM Usb
压 型
M
1
Usc
逆 变
3~
器
FBS 16
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
17
第6章、交流电动机调速
1) 同步电动机的调速——通过改变供电电 压的频率来改变其同步转速。
20
2) 异步电动机的调速（利用晶闸管控制技术）
l 调压调速——控制加于电动机定子绕组的电压； l 串级调速——控制附加在转子回路的电势； l 变频调速——控制定子的供电电压与频率； l 异步电动机矢量变换控制系统； l 无换向器电机调速系统； l 电磁转差离合器调速系统等。
①恒压频比（Us 1＝恒值）控制最容易实现，它的变频机械特性
基本上是平行下移，硬度也较好，能够满足一般的调速要求，但 低速带载能力有限，须对定子压降实行补偿。 ②恒 Eg 1控制是通常对恒压频比控制实行电压补偿的标准，可以 在稳态时达到为恒值，从而改善了低速性能。线性调节范围比恒
压频比宽，为恒值时，恒定不变，稳态性能优于恒 Us 1，但机械
ω r*
速度 调节
器
器
+
器
T*
磁链
iT
* 1
旋转
iP
* 1
iA*
iA
-
观测
变换
2/3 iB*
iB
函数
器
iM1* VR
iQ1*
iC*
iC
发生
器
sin cos
向量 分析 VA
积分
ω1
ω s*
ωr
19
图2-19 电流和转速闭环的矢量控制系统
6 交流传动控制系统
7.1 概述 1. 交流电动机的调速方法
n
n0c
1c
n0b
1b
n0a
1a
n0N
1N
1N < 1a < 1b < 1c 恒功率调速
O Te
14
图2-12 基频以上恒压变频调速时的机械特性
第6章、交流电动机调速
二、转速开环恒压频比交流调速系统－通用变频器
斜 坡 函 数
f*
t 工 作 频 率 设 定升 降 速 时 间 设 定
U /f曲 线
动车组传动与控制
--交流电动机变频调速
1
第6章、交流电动机调速
第一节 概述
一、交流电动机调速的优越性
交流调速的应用主要有三个方面： （1）一般性能的节能调速 （2）高性能的交流调速系统和伺服系统 （3）特大容量、极高转速的交流调速
二、交流电动机原理及结构
2
第6章、交流电动机调速
第二节 交流电动机控制基础