2.4 转速开环的变频调速系统解读
《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
变频调速原理及概述
变频调速原理及概述异步电机调速系统的种类很多，但是效率最高、性能最好、应用最广的是变频调速，它可以构成高动态性能的交流调速系统来取代直流调速系统，是交流调速的主要发展方向。
变频调速是以变频器向交流电机供电，并构成开环或闭环系统，从而实现对交流电机的宽范围内无极调速。
变频器可把固定电压、固定频率的交流电压变换为可调电压、可调频率的交流电。
在变换过程中。
没有直流环节的称为交-交变频器，有中间直流环节的称为交-直-交变频器。
由直流电变为交流电的变换器称为逆变器。
目前应用最广的是交-直-交变频器，通常由整流器、中间直流储能电路和逆变器三部分组成。
人们所说的交流调速传动，主要是指采用电子式电力变换器对交流电动机的变频调速传动，除变频以外的另外一些简单的调速方案，例如变极调速、定子调压调速、转差离合器调速等，由于其性能较差，终将会被变频调速所取代。
交流调速传动控制技术之所以发展的如此迅速，和如下一些关键性技术的突破性进展有关，它们是电力电子器件（包括半控型和全控型器件）的制造技术、基于电力电子电路的电力变换技术、交流电动机的矢量变换控制技术、直接转矩控制技术、PWM（Pulse Width Modulation）技术以及以微型计算机和大规模集成电路为基础的全数字化控制技术等。
变频器的发展：近二十年来，以功率晶体管GTR为逆变器功率元件、8位微处理器为控制核心、按压频比U/f控制原理实现异步机调速的变频器，在性能和品种上出现了巨大的技术进步。
其一，是所用的电力电子器件GTR以基本上为绝缘栅双极晶体管IGBT所替代，进而广泛采用性能更为完善的智能功率模块IPM，使得变频器的容量和电压等级不断地扩大和提高。
其二，是8位微处理器基本上为16位微处理器所替代，进而有采用功能更强的32位微处理器或双CPU，使得变频器的功能从单一的变频调速功能发展为含有逻辑和智能控制的综合功能。
其三，是在改善压频比控制性能的同时，推出能实现矢量控制和转矩直接控制的变频器，使得变频器不仅能实现调速，还可进行伺服控制。
2.4 转速开环的变频调速系统
性能评价（续）
Us = f (1 , Is) 函数关系中只抓住了定子电流的 幅值，没有控制到电流的相位，而在动态中电
流的相位也是影响转矩变化的因素。
本章主要内容
交-交变频器
交-直-交变频器
PWM控制基础 PWM控制技术 三相SPWM专用集成电路 单片机和DSP用于PWM信号生成 转速开环的U/f控制变频调速系统 转速闭环转差频率控制的变频调速系统
2. 7 转速开环的U/f控制变频调速系统
所谓“通用”，包含着两方面的含义： （1）可以和通用的笼型异步电机配套使用； （2）具有多种可供选择的功能，适用于各种 不同性质的负载。
系统介绍 下图绘出了一种典型的数字控制通用变 频器-异步电动机调速系统原理图。
1. 系统组成
• 性能评价
转差角频率 s*与实测转速信号 相加后得到定子频率
输入信号 1* 这一关系是转差频率控制系统突出的特点或优 点。它表明，在调速过程中，实际频率1随着实际转速 同 步地上升或下降，因此加、减速平滑而且稳定。
同时，由于在动态过程中转速调节器ASR饱和，系 统能用对应于 sm 的限幅转矩Tem 进行控制，保证了在允 许条件下的快速性。具有较好的静、动态性能，是一个 比较优越的控制策略，结构也不算复杂。
2. 7 转速开环的U/f控制变频调速系统
工作频 升降速 率设定 时间设定 斜坡函数
f*
电压补偿设定
PWM产生
U / f 曲线
u f
脉冲发生器
u
t
f
驱动 电路
2. 7 转速开环的U/f控制变频调速系统
开环U/f控制变频器发展的特点是
变频调速系统控制
§5.1变频调速的主要技术指标
二、主要技术指标
评价系统调速性能的技术指标可分为静态指标和动态指标
1、静态性能指标
（1）调速范围D （a）定义：指电动机在额定负载运行时最高转速nmax与最低 转速nmin之比，即D= nmax / nmin （b）不同的生产机械对调速范围要求不同
例：车床调速范围：20~120，钻床：2~12，铣床：20~30 （c）一般情况下电气调速范围要大于机械调速范围，对于一 般的变频器，其最低工作频率可达到0.5Hz，即在额定频率（ f1e=50Hz）以下调速时调速范围D= 50/0.5=100
，因此异步电动机无法象直流电动机那样能直接对Φ、I2 独立分开控制
§5.3闭环控制
二、矢量控制
2、直流电动机和异步电动机调速特征
（3）对异步电动机调速的思考
（a）直流电动机之所以具有良好的动、静态调速性能，是
因为具有一个能独立控制的、空间位置固定的励磁磁通，
和一个经电刷换向器引入的电枢电流。
（b）既然直流电动机的调速有那么多的优势，调速后电动
§5.1变频调速的主要技术指标
一、概述
4、在闭环控制中如果仅仅采用简单的速度负反馈控制，只能 保证一定的调速精度，不能控制转矩，无法保证良好的动态 调速性能，当系统急剧加减速时电动机容易滑入不稳定区， 造成电动机不稳定甚至停止工作。因此需要采用较复杂的闭 环反馈控制技术如转差频率控制、矢量控制及直接转矩控制 5、20世纪90年代以来随着大规模集成电路和计算机技术在变 频调速领域中应用，控制系统开始向全数字控制、智能控制 方向发展，进一步保证了系统的调速性能 6、为了衡量变频调速控制系统的控制质量，需要建立系统的 技术评价体系和指标，为评价系统的调速性能提供一个统一 的衡量标准
交流电机变频调速原理及应用
变频时, 输出电压也要配合改变，因此，变频调速系统常更 0
I mN
全面地被称为变压变频（VVVF）调速系统。
1
s
s
r2
H Im
2．基频以下调速时的电压控制方式
异步电动机在变频调速时，主导变量是频率 f1
常用的电压配合控制方式有如下三种：
（1）恒压频比控制 U1 f1C
20世纪70年代，研究开发高性能的交流调速系统，期望用它来节约能源。 同期，电力电子技术、大规模集成电路、各种控制理论、计算机控制技术的 飞速发展，为交流调速电力拖动的发展创造了有利条件。
20世纪80年代，原有的交直流调速拖动系统的分工格局被逐渐打破。
20世纪90年代，交流调速系统已经占到了调速系统的主导地位。 目前的许多交流调速系统在装置容量上、动静态性能上、可四象限运
2 异步电动机调压调速系统（交调系统）
2.1 异步电动机调压时的开环机械特性
异步电动机的固有机械特性方程
S 恒转矩负载
0
风机泵类负载 Tl 2
Sm 0.5U1N
A
B 0.707U1N
1
Tl1
1.0U1N
T
Tm
低转差率电动机调压调速时的 开环机械特性
T
3pU12R2/s
1R1R2/s2x1x22
T U2 ，为减小损耗，电动机在额
无刷直流电动机 开关磁阻电动机 直流无换向器电动机 交流无换向器电动机
无刷直流电动机及 开关磁阻电动机都满足 “定子电流的频率与转 速有严格比例关系”的 条件，所以也把它归入 同步电动机。
交流调速系统的分类
电动机类别
调速原理
内容提要转速开环变压变频调速SV...
转速闭环转差频率控制的交流变压变频调速 系统的性能还不能完全达到直流双闭环系统 的水平，其原因如下： （1）转差频率控制系统是基于异步电动机稳 态模型的，所谓的“保持磁通恒定”的结论 也只在稳态情况下才能成立。在动态中难以 保持磁通恒定，这将影响到系统的动态性能。
43
（2）压频函数中只抓住了定子电流的幅值， 没有控制到电流的相位，而在动态中电流的 相位也是影响转矩变化的因素。 （3）频率与转速同步升降，这本是转差频 率控制的优点。然而，如果转速检测信号不 准确或存在干扰，也就会直接给频率造成误 差，因为所有这些偏差和干扰都以正反馈的 形式毫无衰减地传递到频率控制信号上来了。
Rr'
3npCg2
s max
Rr'
32
随着电流的建立和转速的上升，定子电压 和频率上升，转差频率不变
s smax
起动电流和起动转矩也不变，电动机在允 许的最大输出转矩下加速运行。 转差频率控制变压变频调速系统通过最大 转差频率间接限制了最大的允许电流。
33
当t=t2时，转速达到给定值，ASR开始退 饱和，转速略有超调后，到达稳态
电力拖动自动控制系统 —运动控制系统
第5章
基于稳态模型的异 步电动机调速系统
1
内容提要
转速开环变压变频调速 1. SPWM实现 2. SVPWM实现 转速闭环转差频率控制的变压变频调速
2
5.5 转速开环变压变频调速系统
控制系统原理
3
5.5.1 转速开环变压变频调速系 统结构
由于系统本身没有自动限制起制动电流的 作用，频率设定必须通过给定积分算法产 生平缓的升速或降速信号，
3n p
1
Rr' s
E
转速电流双闭环控制的直流调速系统动态分析 ppt课件
四 、教学思路流程
动态数学模型 转速电流双闭环调速系统起动过程分析
动态抗扰性能分析
两个调节器的作用
五、 教学过程
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
U*n
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+ - ASR
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-
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Ks Tss+1
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1/Ce
直流调速系统的动态抗扰作用（ 双闭环系统） △Ud—电网电压波动在整流电压上的反映
转速电流双闭环控制的直流调速系统动态 分析
综上所述，转速调节器和电流调节器在双闭环 直流调速系统中的作用可以分别归纳如下：
2.4 转速、电流双闭环控制的直流调速系统动态分析
一 、教学目的与教学要求
1 初步了解双闭环调速系统的动态数学模型 2 定性分析双闭环调速系统起动过程分析 3 具备分析转速、电流双环系统的动态性能的能力 4 了解ASR、ACR两个调节器的作用
二、 教学内容
2.4转速、电流双闭环直流调速系统的数学模型和动态特性分析
一、 转速调节器的作用
1、转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速 n 很快地跟随给定电压变化，稳态时可减小转速误差，如 果采用PI调节器，则决定电机允许的最大电流
转速电流双闭环控制的直流调速系统动态 分析
1、作为内环的调节器，在外环转速的调节过程 中，它的作用是使电流紧紧跟随其给定电压（即 外环调节器的输出量）变化。
开环PWM变频调速系统设计
摘要在电气时代的今天，电动机在工农业生产、人们日常生活中起着十分重要的作用。
电动机是最常见的一种电机，在各领域中得到广泛应用。
研究电动机的控制和测量方法，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。
电动机的调速问题一直是自动化领域比较重要的问题之一。
不同领域对于电动机的调速性能有着不同的要求，因此，不同的调速方法有着不同的应用场合。
本文基于PWM的开环交流调速系统进行了研究，并设计出应用于交流电动机的开环变频调速系统。
提出了PWM调速方法的优势，指出了未来PWM调速方法的发展前景，点出了研究PWM调速方法的意义。
应用于交流电动机的调速方式很多，其中以PWM变频调速方式应用最为广泛，而PWM变频器中，H型PWM变频器性能尤为突出，作为本次设计的基础理论，本文将对PWM的理论进行详细论述。
在此基础上，本文将做出8051单片机控制的H型PWM变频调速系统的整体设计，然后对各个部分分别进行论证，力图在每个组成单元上都达到最好的系统性能。
关键词：PWM；开环；变频调速；交流电动机目录第1章绪论 (1)第2章课程设计方案 (2)2.1 概述 (2)2.2 系统组成整体结构 (2)2.2.1 变频器 (2)2.2.2变频器的工作原理 (2)2.2.3 变频调速的基本原理 (3)2.2.4脉冲宽度调制技术 (4)第3章硬件设计 (6)3.1整体电路的设计 (6)3.2主电路的设计 (7)3.3整流电路设计 (7)3.4逆变电路的设计 (8)3.5 光电隔离电路 (8)3.6 控制电路 (9)3.7 逆变驱动电路 (10)3.8 过压保护电路 (12)第4章软件的设计 (14)4.1 PWM波形生成方法 (14)4.2 程序流程 (14)4.3 单片机程序设计 (15)第5章系统测试与分析 (17)第6章课程设计总结 (18)参考文献 (19)第1章绪论在交流调速中，交流电动机的调速方法有三种：变极调速、改变转差率调速和变频调速。
实验四异步电动机变频调速系统
实验四异步电动机变频调速系统（一）转速开环恒压频比控制变频调速系统实验一．实验目的1.通过实验掌握转速开环恒压频比控制调速系统的组成及工作原理。
2.掌握V/F控制方式下，选取不同的模式电机的静特性差异。
二．实验数据及分析转速开环恒压频比控制静特性n（r/min）1475 1488 1501 1511 1525 1543Ia(A) 2.5 2.2 2.0 1.9 1.8 1.7T(N.m) 100% 83.9% 68.1% 54.6% 37.4% 15%n（r/min）902 916 931 945 953 966Ia(A) 2.3 2.1 1.9 1.7 1.7 1.6T(N.m) 100% 82.7% 64.0% 46.4% 33.6% 16.5%n（r/min）475 488 495 508 518 528 Ia(A) 1.9 1.7 1.6 1.6 1.5 1.5T(N.m) 85% 69.2% 56.1% 45.1% 28.0% 21.7%n（r/min）472 485 495 506 508 525 Ia(A) 2.0 1.8 1.7 1.7 1.6 1.6T(N.m) 62.5% 50.5% 39.2% 27.4% 20.8% 3.6%三．思考题1.说明转速开环恒压频比控制静特性特点答：其他条件相同，转速与频率大致成正比；频率一样时，转速越高，带动转矩能力越差。
2.说明低频补偿对系统静特性的影响。
答：由于临界转矩随f减小而减小，f较低时，电动机负载能力较弱。
低频补偿可以增强系统负载能力，同转速时有低频补偿情况T较小。
3.说明载波频率的大小对电机运行影响答：低频时转矩大，噪音小，但此时主元器件开关损耗大，整机发热较多，效率下降。
高频时转矩变小，电流输出波形比较理想。
（二）异步电动机带速度传感器矢量控制系统实验一．实验目的1.通过实验掌握异步电动机带速度传感器矢量控制系统的组成及工作原理；2.掌握异步电动机带速度传感器矢量控制系统静、动特性。
交流电机变频调速控制系统分析
交流电机变频调速控制系统分析交流电机变频调速控制系统是一种通过改变电机的供电频率来调节电机转速的控制系统。
随着科技的发展，变频调速控制系统在工业生产中的应用越来越广泛，因为它具有调速范围广、调速精度高、运行稳定等优点。
本文将围绕变频调速控制系统的原理、组成部分、工作流程和应用进行分析。
首先，变频调速控制系统的原理是通过电力电子器件将交流电源转换为可调节的直流电源，再通过逆变器将直流电源转换为可调节的交流电源，从而实现对电机供电频率的调节。
通过改变供电频率，可以改变电机的输出转速。
变频调速控制系统的组成部分主要包括电源、逆变器、控制器和电机。
电源是变频调速控制系统的供电设备，通常使用交流电源。
逆变器是将电源输出的直流电源转换为可调节的交流电源的装置，其中包括整流器和逆变器两个部分。
整流器用于将交流电源转换为直流电源，逆变器用于将直流电源转换为交流电源。
控制器是变频调速控制系统的核心，可以通过测量电机的转速和负载情况，采集相应的信号，并通过控制电源和逆变器来实现对电机供电频率的调节。
电机是变频调速控制系统的执行器，通过控制器的控制，实现电机的正反转、调速等操作。
变频调速控制系统的工作流程一般分为采集信号、信号处理、控制指令生成、电源和逆变器控制四个步骤。
首先，通过传感器采集电机的转速和负载情况等信号。
然后，对这些信号进行处理，提取出有用的信息，如转速误差、负载变化等。
接下来，根据处理后的信号，控制器生成相应的控制指令，通过控制电源和逆变器来调节电机的供电频率。
最后，电机根据控制指令实现相应的操作，如启动、停止、正反转、调速等。
变频调速控制系统在工业生产中有着广泛的应用。
首先，它可以节省能源，提高生产效率。
通过调节电机的供电频率，可以实现对电机转速的精确控制，满足不同的生产需求，从而提高生产效率。
其次，它可以减少故障率，提高设备的运行稳定性。
由于变频调速控制系统可以控制电机的负载情况，避免了因启动电流过大而导致的设备损坏的情况，从而减少了故障发生的可能性。
实验四 异步电动机变频调速系统
1.通过实验掌握异步电动机带速度传感器矢量控制系统的组成及工作原理； 2.掌握异步电动机带速度传感器矢量控制系统静、动特性。 3.掌握数字化测速的原理。
二、异步电动机带速度传感器矢量控制系统工作原理
异步电动机的动态数学模型是一个高阶、 非线性、 强耦合的多变量系统， 虽然通过坐标变换可使之降阶并化简， 但并没有改变其非线性、多变量的本质。因此，需要异步电动机调速系统具有高动态性能时，必须面向这样一个动 态模型。经过多年的研究和实践，有几种控制方案已经获得了成功的应用，其中应用最多的方案之一，就是按转子 磁链定向的矢量控制系统。 在研究异步电动机的时候，如果以产生同样的旋转磁动势为准则，在三相坐标系上的定子交流电流iA，iB，iC 通过三相-两相变换可以等效成两相静止坐标系上的交流电流iα 和iβ ，再通过同步旋转变换，可以等效成同步旋转 坐标系上的直流电流id 和iq。如果观察者站到铁心上与坐标系一起旋转，他所看到的便是一台直流电动机。通过控 制，可是交流电动机的转子总磁通Φ r 就是等效直流电动机的励磁磁通，如果把d 轴定位于Φ r 的方向上，称作M （Magnetization）轴，把q 轴称作T（Torque）轴，则M 绕组相当于直流电动机的励磁绕组，im相当于励磁电流，T 绕组相当于伪静止的电枢绕组，it 相当于与转矩成正比的电枢电流。 如此一来，我们就可以模仿直流电动机的控制策略，得到直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，就能 够控制异步电动机了。如图中所示，给定和反馈信号（转速、电枢电流）经过类似于直流调速系统所用的控制器，
控制类型的设置： 1．变频器菜单 1.4 电机控制→电机控制类型→选择“FVC” 给定方式的设置： 1．变频器菜单” 1.6 命令→给定1 通道→图形终端给定。 3．带速度传感器矢量控制系统静特性的测定 合上电源，调节给定频率至50Hz、30 Hz、15 Hz，使电机空载运行，负载电阻置最 大，调节实验台左侧单相调压器，使发电机励磁电流不大于0.57A，然后调节负载电阻， 将电机加至额定负载（变频器图形显示终端转矩显示为100% T），读取被测电动机转速 n，电流Ia，转矩T，逐渐减小发电机励磁电压直至为零，测取变频调速系统实验
转速开环变频调速
转速开环变频调速系统仿真摘要摘要摘要交流异步电动机因为结构简单，体积小，重量较轻，价格便宜，维护方便等特点，在生产和生活中得到广泛的应用，与其他电机相比，交流异步电机的市场占有率始终居第一位。
然而，长期以来，交流异步电动机的调速始终是一个不好解决的问题。
直到二十世纪七十年代，由于计算机的产生，以及近二十年来新型快速的电力电子元件的产生，才使得交流异步电动机得调速成为可能，并得到迅速得普及。
目前，交流异步电动机得调速系统已经广泛应用于数控机床，风机，泵类，传送带，给料系统，空调器等设备得电力源和动力源，并起到了节省电能，提高设备自动化，提高产品质量和质量的良好效果。
现在流行的异步电动机的调速方法可分为两种：变频调速和变压调速，其中异步电动机的变频调速应用较多，它的调速方法可分为两种：变频变压调速和矢量控制法，前者的控制方法相对简单，有二十多年的发展经验。
因此应用的比较多，目前市场上出售的变频器多数都是采用这种控制方法。
目前市场上出售的变频器多数都是采用这种控制方法。
关键词：异步电动机；异步电动机；Matlab Matlab Matlab；变频变压；；变频变压；目录摘要摘要.................................................. I ABSTRACT ............................................. ............................................. II 目录目录................................................ III 前言前言.................................................. 4 1 1 绪论绪论绪论................................................ 5 1.1 1.1 交流电机调速概论交流电机调速概论交流电机调速概论................................ 5 1.2 1.2 交流调速技术的发展历史交流调速技术的发展历史交流调速技术的发展历史.......................... 5 1.3 1.3 交流调速技术的发展现状和趋势交流调速技术的发展现状和趋势交流调速技术的发展现状和趋势.................... 6 1.4 1.4 本章小结本章小结本章小结........................................ 8 2异步电动机变频调速系统异步电动机变频调速系统 .............................. (9)9 2.1变频调速概述变频调速概述 .................................... ....................................9 2.2 2.2 静止式变频装置静止式变频装置静止式变频装置................................. 10 2.3 2.3 正弦波脉宽调制正弦波脉宽调制正弦波脉宽调制(SPWM)(SPWM)(SPWM)逆变器逆变器逆变器.................... 12 2.4 2.4 异步电动机的恒压恒频调速原理分析异步电动机的恒压恒频调速原理分析异步电动机的恒压恒频调速原理分析............... 14 2.5 2.5 本章小结本章小结本章小结....................................... 16 3交流调压调频调速系统的设计仿真交流调压调频调速系统的设计仿真 ..................... (18)18 3.1仿真对象及参数设定仿真对象及参数设定 ............................. .............................18 3.2仿真波形及其分析仿真波形及其分析 ............................... ...............................21 3.3本章小结本章小结 ....................................... .......................................24 结 论论............................................... 25 参考文献参考文献............................................. 26 致谢致谢 (1)前言目前，交流调速已进入逐步替代直流调速的时代。
感应电机调速方法(一)
感应电动机调速方法收藏此信息打印该信息添加：阮毅来源：未知1 概述与直流电动机相比，感应电动机具有结构简单、制造容易、维护工作量小等优点，但感应电动机的控制却比直流电动机复杂的多。
早期的交流传动均用于不可调传动，而可调传动则用直流传动，随着电力电子技术、控制技术和计算机技术的发展，交流可调传动的应用已成为不争的事实。
交流可调传动的应用主要分为三个方面:·用于大量的风机、水泵类电机的调速，以获得可观的节能效益;·用于高性能的传动系统，取代直流传动系统;·用于特大容量、极高转速的交流调速。
按照感应电动机的功率流向，从定子传入转子的电磁功率可分成两部分:·一部分是机械轴上输出的机械功率;·另一部分是与转差s成正比的转差功率。
按转差功率可以把感应电动机的调速系统分成三类:(1) 转差功率消耗型调速系统转差功率转换成热能消耗在转子回路中，以增加转差功率的消耗来换取转速的降低，这类系统的效率较低，且随着转速的降低而降低，这类系统结构简单，设备成本低，仍具有一定的应用价值，例如降电压调速。
(2) 转差功率馈送型调速系统转差功率的一部分被消耗掉，大部分则通过变换装置回馈给电网或转化成机械能予以利用，这类系统的效率比转差功率消耗型高，若转差功率由转子侧送入，则可使转速高于同步转速，此类系统只能用于绕线型感应电动机，应用场合受到一定的限制，设备成本高于前一种，例如绕线电动机双馈调速。
(3) 转差功率不变型调速系统在这类系统中，无论转速高低，转差功率都为转子铜损，保持不变，因此效率也较高，变极对数调速和变压变频调速属于此类。
其中变极对数调速是有级的，应用场合有限。
只有变压变频调速应用最广。
感应电动机的转速表达式为其中: s—转差;f—电源频率;—电机极对数;—同步转速。
由式(1)可知，可以通过改变转差s或同步转速实现调速，转差功率消耗型和转差功率馈送型属于改变转差的调速方法，转差功率不变型属于改变同步转速的调速方法。
变频调速工作原理简说明
变频调速工作原理简要说明一、根据工况条件及实际电机的型号、功率来选配变频器。
选配原则：变频器的功率为电动机总功率的1.2倍。
如果是升降电机时一般选1.5倍，同时必须考虑变频器的输出电流的容量，电机的额定电流不超过变频器负载电流的0.9倍。
二、设置配用变频器调速的形式一般采用两种形式：1．开环形式：整个系统有电动机、风机、制动器、变频器、制动单元、制动电阻、操作器及其相关电气开关组成。
它所有的参数设定功能均只需在变频器上进行设定更换确认、锁定。
2．闭环形式：整个系统有电动机、风机、制动器、变频器、制动单元、制动电阻、PG卡、编码器、操作器及其他相关电气开关组成。
它的参数设定功能在变频器上可以进行变更、确认锁定同时可更加精确可靠地获得(机械特性较硬)操作的调速需要。
.三、变频器使用在平移机构或起升机构均能采用多档有极变1速和无极变速的形式。
有极变速一般由操作器的分合来实现，无极变速则通过操作开关电位器模拟量来实现。
四、变频器运行参数1．起动过程：运行平移机构一般以加速2—10秒内任意调整(0HZ—100HZ0)。
(如功率输出减半时可以变频器升速到100HZ)。
如果是起升机构一般最快为1．5～3秒完成加速过程，并设置0频率满转矩恒功率，变频器向电机输出定向频率信号时必须要制动器打开，风机冷却正常为前题。
2．停车过程：运行平移机构停车时一般可以设定减速停止，减速时间可以设定为3～5秒，起升机构停车时一般设定自由滑行停止，减速时间设定为1～2秒为适宜。
电机制动是由变频输出频率检测为零速时，同时发出信号通知制动器进行制动，从而使机构运行比较平稳，减少机械损耗。
电机从高速向低速过程中的反动力势，通过制动单元反馈由制动电阻消耗，确保变频器的正常工作。
说明：所为加速、减速过程均指频率从0～50(100)HZ或变频从50(100)HZ～0HZ的过程。
23．如果用闭环形式：由操作器发出某一个速度频率信号后电机按正常工作顺序运行在某一个速度上，但由于电机工作工况条件会随负载的变化而变化时，电机的运行特性受到干扰时也会变化，故通过电机本身带装的同轴编码器送出检测实际转速的信号反馈至PG卡、变频器，由变频器内部自动修正，获得操作器指定的吻合速度。
变频调速系统的控制介绍共68页
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花Байду номын сангаас ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
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11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
变频器开环控制和闭环控制系统
变频器开环控制和闭环控制系统
开环转速掌握系统分为一般U/f掌握系统和无PG反馈的矢量掌握系统。
依据掌握精度要求，进行选择。
(1) U/f开环掌握
变频器开环掌握如图所示。
由变频器设定输出频率，电动机的转速和同步转速保持1%~5%的转差率，电动机基本在变频器设定的转速上工作。
图变频器开环掌握
影响电动机转速稳定的因素有：负载转矩发生变化；电源电压发生变化；变频器的频率设定精度。
变频器在用模拟量设定频率时，由于温度变化、电流电压的漂移等使频率掌握精度降低约5%，这对转矩比较稳定的负载，由于漂移引起的转速变化不行忽视。
变频器开环掌握多应用在对转速精度要求不太严格的场合，一般选择一般U/f掌握变频器即可。
(2)无反馈矢量开环掌握
假如对开环掌握转速精度要求较高，可选用无反馈矢量掌握变频器。
无反馈矢量掌握变频器由于在其内部依据直流电动机的闭环掌握理论形成了闭环掌握系统，电动机相当于工作在闭环状态，因此具有较高的速度掌握精度，其速度掌握精度在±0.5%左右，见表。
表掌握精度比较表
在要求速度掌握精度较高的场合，采纳转速闭环掌握电路。
转速闭环是将电动机的转速通过转速传感器转换为电信号反馈到输入端，与给定频率信号相比较，产生误差调整信号，使电动机的转速和给定信号同步。
速度闭环掌握目的是取得高的速度掌握精度，速度掌握精度和变频器的掌握功能及传感器的选择有关。
在速度掌握精度要求较高的造纸、轧钢等传动设备中，可选用带传感器的矢量变频器。
变频调速系统相关系统结构
变频调速系统相关系统结构变频调速系统是一种常用的电气控制系统，广泛应用于工业生产和生活中的各个领域。
它通过改变电机的电源频率来调节电机的转速，实现对电机的精确控制。
本文将从系统结构的角度来介绍变频调速系统的相关内容。
一、变频调速系统的基本结构变频调速系统的基本结构包括电源模块、整流模块、逆变模块、控制模块和电机模块等几个主要组成部分。
1. 电源模块电源模块是变频调速系统的起始模块，负责向整个系统提供稳定的电源。
通常采用三相交流电源，通过变压器进行降压和整流处理，得到适宜的直流电源。
2. 整流模块整流模块主要用于将交流电源转换为直流电源。
常见的整流方式有单相整流和三相整流两种。
在变频调速系统中，常采用三相整流方式，通过整流桥电路将输入的交流电信号转换为直流电信号。
3. 逆变模块逆变模块是变频调速系统的核心部分，主要用于将直流电信号转换为交流电信号，并且可以通过改变输出的频率和幅值来实现对电机的调速控制。
逆变器通常采用晶闸管、功率管等器件进行开关控制，并通过PWM技术来调节输出波形的频率和幅值。
4. 控制模块控制模块是变频调速系统的智能核心，负责接收用户输入的控制信号，并对逆变模块的输出进行调节。
控制模块通常采用微处理器或PLC等控制器进行实现，可以根据用户需求设定电机的转速、加速度、减速度等参数，并实时监测电机的运行状态。
5. 电机模块电机模块是变频调速系统的末端模块，负责接收逆变模块输出的交流电信号，并将其转换为机械能。
根据不同的应用需求，电机模块可以是三相异步电机、直流电机、步进电机等不同类型的电机。
二、变频调速系统的工作原理变频调速系统的工作原理主要分为三个步骤：输入电源处理、逆变输出和控制调节。
1. 输入电源处理在变频调速系统中，电源模块负责将输入的交流电源进行降压和整流处理，得到适宜的直流电源。
整流模块将交流电信号转换为直流电信号，并通过滤波电路对直流电信号进行滤波处理，消除杂散波动和高次谐波。
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制功能，具有无跳闸能力。由这种变
频器驱动的通用异步电动机已经具备 了挖土机特性，像直流电动机一样， 可以人为地设定其极限输出转矩。
第二章 电力电子变频器及PWM控制原理
交-交变频器 交-直-交变频器 PWM控制基础
PWM控制技术
三相SPWM专用集成电路
2. 7 转速开环的U/f控制变频调速系统
实现补偿的方法有两种：
一种是在微机中存储多条不同斜率和折线段的 U / f 函数，由用户根据需要选择最佳特性； 另一种办法是采用霍耳电流传感器检测定子电 流或直流回路电流，按电流大小自动补偿定子 电压。但无论如何都存在过补偿或欠补偿的可 能，这是开环控制系统的不足之处。
信号设定——需要设定的控制信息主要有：U/f 特性、工作频率、频率升高时间、频率下降时间 等，还可以有一系列特殊功能的设定。由于通用
变频器-异步电动机系统是转速或频率开环、恒压
频比控制系统，低频时，或负载的性质和大小不 同时，都得靠改变 U / f 函数发生器的特性来补偿， 在通用产品中称作“电压补偿”或“转矩补偿”。
单片机和DSP用于PWM信号生成
转速开环的U/f控制变频调速系统 转速闭环转差频率控制的变频调速系统
2.8 转速闭环转差频率控制的变频调速系统 问题的提出 转速开环变频调速系统可以 满足平滑调速的基本要求 提高静、动态性能 静、动态性 能都有限
转速反馈闭环控制
怎样提高系统的动态性能呢？
2. 7 转速开环的U/f控制变频调速系统
所谓“通用”，包含着两方面的含义： （1）可以和通用的笼型异步电机配套使用； （2）具有多种可供选择的功能，适用于各种 不同性质的负载。
系统介绍 下图绘出了一种典型的数字控制通用变 频器-异步电动机调速系统原理图。
1. 系统组成
2. 7 转速开环的U/f控制变频调速系统
异步电机的动态数学模型复杂，好在不
少机械负载，例如风机和水泵，并不需要很
高的动态性能，只要在一定范围内能实现高
效率的调速就行，因此可以只用电机的稳态 模型来设计其控制系统。
常用的通用变频器控制系统就是采用转
速开环恒压频比带低频电压补偿的控制方案。
2. 7 转速开环的U/f控制变频调速系统
工作频 升降速 率设定 时间设定 斜坡函数
f*
电压补偿设定
PWM产生
U / f 曲线
u
脉冲发生器
f
t
f
u
驱动 电路
2. 7 转速开环的U/f控制变频调速系统
开环U/f控制变频器发展的特点是
通用化、系列化和规模化生产。新一
• 电力传动的基本控制规律
任何电力拖动自动控制系统都服从于基本 运动方程式
J d Te TL np dt
提高调速系统动态性能主要依靠控制转速 的变化率 d / dt ，根据基本运动方程式，控制 电磁转矩就能控制 d / dt ，因此，归根结底， 调速系统的动态性能就是控制转矩的能力。
2. 7 转速开环的U/f控制变频调速系统
概述
现代通用变频器大都是 采用二极管整流和由全控开 关器件 IGBT 或功率模块 IPM 组成的PWM逆变器，构 成交-直-交电压源型变压变频 器，已经占领了全世界 0.5~600kW 中、小容量变频 调速装置的绝大部分市场。
PWM信号产生——可以由微机本身的软件产生， 由PWM端口输出，也可采用专用的PWM生成电 路芯片。 检测与保护电路——各种故障的保护由电压、电 流、温度等检测信号经信号处理电路进行分压、 光电隔离、滤波、放大等综合处理，再进入A/D 转换器，输入给CPU作为控制算法的依据，或者 作为开关电平产生保护信号和显示信号。
2.8 转速闭环转差频率控制的变频调速系统
1.3中介绍的恒 Es /1 控制（即恒 m 控制）时
的电磁转矩公式为
Es s1 Rr' Te 3np R ' 2 s 2 2 L'2 r 1 lr 1
进线电抗器
K
泵升限制电路
UR
~
R0 R 0
R R11
R R2
R Rb
UI
M 3~
b
VTb
2
显示 设定 接口
中 央 处 理 器
电压 检测
泵升 限制
电流 检测
温度 检测
电流 检测
PWM 发生器
驱动 电路
1. 系统组成
泵升限制电路 —— 由于二极管整流器不能为异 步电机的再生制动提供反向电流的通路，所以 除特殊情况外，通用变频器一般都用电阻吸收 制动能量。减速制动时，异步电机进入发电状 态，首先通过逆变器的续流二极管向电容C充电， 当中间直流回路的电压（通称泵升电压）升高 到一定的限制值时，通过泵升限制电路使开关 器件导通，将电机释放的动能消耗在制动电阻 上。
第二章 电力电子变频器及 PWM控制原理
山东大学
崔纳新
第二章
交-交变频器 交-直-交变频器 PWM控制基础
PWM控制技术
三相SPWM专用集成电路
单片机和DSP用于PWM信号生成
转速开环的U/f控制变频调速系统 转速闭环转差频率控制的变频调速系统
控制系统构成
充电继电器 检测 信号 信号调 理
模拟 信号
外部 中断 信号
E2PROM 时钟电路
MCS 87C196MC
PWM
驱动电 路
电源监 控
键盘 显示
信号 输出
图2-50 以MCS87C196MC单片机为核心的开环通用变频器控制电 路框图
2. 7 转速开环的U/f控制频调速系统
1. 系统组成
进线电抗器 二极管整流器虽然是全波整流装置， 但由于其输出端有滤波电容存在，因此输入电流 呈脉冲波形。 这样的电流波形具有较大的 谐波分量，使电源受到污染。 为了抑制谐波电流，对 于容量较大的PWM变频器， 都应在输入端设有进线电抗 器，有时也可以在整流器和 电容器之间串接直流电抗器。