变频调速技术PPT课件

控制电压
控制电压
载波
载波
PWM调制
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交流调速的控制核心是： 只有保持电机磁通恒定才能保证电机出力，才能获得理想的调速效果
V/F控制－－－－简单实用，性能一般，使用最为广泛 只要保证输出电压和输出频率恒定就能近似保持磁通保持恒定
例: 对于380V 50Hz电机，当运行频率为40HZ时，要保持V/F 恒定，则 40HZ时电机的供电电压:380×（40/50)＝304V
低频时，定子阻抗压降会导致磁通下降，需将输出电压适当提高 矢量控制－－－性能优良，可以与直流调速媲美，技术成熟较晚 模仿直流电机的控制方法，采用矢量坐标变换来实现对异步电机定子励磁电
流分量和转矩电流分量的解耦控制，保持电机磁通的恒定，进而达到良好的 转矩控制性能，实现高性能控制。性能优良，控制相同复杂，直到90代计算 机技术迅速发展才真正大范围使用
V
U
UVW 561 612 123 234 345 456 561 612
S4 S6 S2
UVW
缺点： 输出电压的谐波分量太大 电机谐波损耗增加，发热严重甚至烧坏电机 转矩脉动较大，低速运行时影响转速的平稳 直到从通信技术中采用PWM调制才大大的缓解了以上问题
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PWM（Pulse Width Moduration）调制
意可调的交流电，而且转换前后的相数相同，又称直接
式变频器。
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变频器的电路结构
通用变频器的构造 主回路包括整流部分、直流环节、逆变部分、制动或
回馈环节等部分。
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交流低压交直交通用变频器系统框图
～
整流部分
储能环节
逆变部分
M
交流
直流
直流
交流
控制系统源自文库
整流电路将交流电变换成直流电， 直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波， 逆变电路将直流电再逆变成交流电。
n＝n1(1－s)＝6p0f1(1－s)
调速方式主要有： 1、变极调速 2、变频调速 3、变转差率调速 4、转子串电阻调速（绕线式）
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表面看来，只要改变定子电压的频率f就可以调节转速大小 了，但是事实上只改变，并不能正常调速．为什么呢?
假设现在只改变f调速．设f上升，则φ将下降，于是拖动转矩T下降，这样 电动机的拖动能力会降低，对恒转矩负载会因拖不动而堵转；倘若调节f下 降，则φ上升．会引起主磁通饱和，这样励磁电流急剧升高．会使定子铁芯 损耗I2R急剧增加。这两种情况都是实际运行中所不允许的。
磁生电：旋转磁场切割转子
导体感应电动势和电流。
电磁力：转子载流（有功分
量电流）体在磁场作用下受电 磁力作用，形成电磁转矩，驱 动电动机旋转，将电能转化为 机械能。
•V2
W1
•
n1 •
•
•n
U1
•
U2
W2 V1
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三、交流异步电机的变频调速
当定子绕组中通入三相电流后，它们共同产生的合成磁场是随 着电流的交变而在空间不断地旋转着，这就是旋转磁场。
由上可知，只改变频率f实际上并不能正常凋速。在许多场合，要求在调 节定子供电频率的同时，调节定子供电电压U的大小，通过u和f的配台实现 不同类型的调频凋速。
所以，变频的同时也必须变压，这也就是变频器常被简称为 VVVF(Variable Voltage Variable Frequency) 的原因。
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二、 三相感应电动机的工作原理及结构
1、三相感应电动机的结构
（1）定子部分 定子铁心：由导磁性能很好的硅钢片叠成——导磁部分。 定子绕组：放在定子铁心内圆槽内——导电部分。 机座：固定定子铁心及端盖，具有较强的机械强度和刚度。
（2）转子部分 转子铁心：由硅钢片叠成，也是磁路的一部分。 转子绕组： 1）鼠笼式转子：转子铁心的每个槽内插入一根裸 导条，形成一个多相对称短路绕组。2）绕线式转子：转子绕组 为三相对称绕组，嵌放在转子铁心槽内。
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变频器的分类与特点
根据变频器的变流环节的不同进行分类 ：
（1）交直交变频器
交直交变频器是先将频率固定的交流电"整流"成直流电， 再把直流电"逆变"成频率任意可调的三相交流电，又称 间接式变频器。目前应用广泛的通用型变频器都是交直 交变频器。
（2）交交变频器
交交变频器就是把频率固定的交流电直接转换成频率任
提升机、风机等
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交（直）流电气传动系统的特点
直流电气传动系统特点： 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
交流电气传动系统特点： 控制对象：交流电动机 控制原理复杂，有多种调速方式 性能较差，对硬件要求较高 电机无电刷，无换向火化问题 电机功率设计不受限 电机不易损坏，适应恶劣现场 基本免维护
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单相逆变电路工作原理
U1
S1,S3导通
S1 Ed
S4
S2 U1
S3
S2,S4导通 S1,S3导通
f1
Ed S1,S3导通
S2,S4导通
S2,S4导通
f2
逆变器的功能：
通过改变开关管导通时间改变输出电压的频率
通过改变开关管导通顺序改变输出电压的相序
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S1 S3 S5 电机
Ed UUV
W
Ed
变频调速技术及应用
殷鹏
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一、电气传动系统概述
定义 以交流（直流）电动机为动力拖动各种生产机械的系统我们称之为交流（直流） 电气传动系统，也称交流（直流）电气拖动系统 构成
交流电源 输入
直流 调速 装置
直流输出 直流 电机
中间传动机构
终端机械
变频 器
交流 调速 装置
交流输出
交流 电机
减速箱等
执行机构
（3）其它部分 包括端盖、风扇等。
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按转子结构分： 笼型感应电动机
绕线型感应电动机
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右图是一台三相笼型感应电动 机的外形图。
下面是它主要部件的拆分图。
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笼型转子铁 心和绕组结 构示意图
三相绕线型 转子结构图
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2、三相感应电动机的工作原理
（1）转动原理
电生磁：三相对称绕组通往
三相对称电流产生圆形旋转磁 场。
PWM控制是利用半导体开关器件的导通与关断把直流电压变为一系列等幅(幅 值等于输入直流电压)电压脉冲序列，控制电压脉冲宽度和脉冲序列的周期以达 到变压变频的目的。改变开关通断时间比就可以改变输出电压的大小。
逆变器的输出 脉冲的幅度取决于逆变器直流电压，脉冲的宽度取决于控制电压 uc，而脉冲宽度的变化周期就是控制信号的周期1／f。