第七章 交-直-交变频调速系统.

2
定子每相感应电动势
1 E1 2 f1 N1K N 1m 1 N1K N 1m 2 '
cos 2 r2 s r2' ' L 1 2 s
2

r2' r s1 L
'2 2 ' 2

2

2

经整理，并且定义转差角频率ωs=sω1得
7.1.2 Φm恒定对定子电流的控制要求

可以通过控制定子电流I1，来保持I0 (即Φm) 恒定。
I1 I 0 I
I0
' 2



' 2
E1 j1 Lm

I
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E1 r2' j1L'2 s

消去 I ，得
' 2
I1 I 0
r ( Lm L ) r2'2 s2 L'2 2
7.2

谐振型交-直-交变频调速系统
1 ．谐振直流环节变频器供电的异步电动 机磁场定向控制系统
图7-6 逻辑控制电路
图7-7 逻辑控制电路的输出波形
2．谐振直流环节变频器供电的无换 向器异步电动机调速系统
图7-8 谐振直流环节变频器供电的无换向器异步电动机调速系统原理图
7.3
PWM控制的交-直-交变频调速系统
第七章 交-直-交变频调速系统
7.1.1 转差频率控制的基本思想


转差频率控制系统是一种模拟控制拖动转 矩，近似保持控制过程中磁通恒定的转速 闭环变频调速方案，理论上可以获得与直 流电动机闭环调速系统相似的调速性能。 三相异步电动机的电磁转矩可以表示为
T C I cos2
' m
' m
' m 2
M j1i1 M i1r1 PL i1 j1L i1 L1 L Pi1
由于，U1 U1M jU1T
i1 i1M ji1T
U1M i1M i1 L Pi1M 1L i1T L1 L Pi1M U1T i1T i1 L Pi1T 1L i1M L1 L Pi1T
7.5.2 永磁同步电动机的电磁转矩
图7-15 永磁电动机、电流、磁链空间矢量图
3 3 3 T pN Lm I rf isq pN F isq pN Lm I rf is sin s r 2 2 2
7.5.3 永磁同步电动机转子磁链定向 矢量控制
图7-14 解耦电路框图
7.5 永磁同步电动机矢量控制的交 -直-交变频调速系统


7.5.1 概述 在分析永磁同步电动机矢量控制时，假设不考虑磁路 饱和效应，将永久磁铁等效为一个恒流源励磁，采用 固定转子d、q坐标系统，设转子电流空间矢量 ir=Irf= 常数 转子上没有阻尼绕组，在使用表面磁铁型永磁同步电 动机时，电机气隙较大，磁极的凸极效应可以忽略不 计，因此直轴励磁电感等于交轴励磁电感Lmd=Lmq=Lm。 因为气隙较大，同步电感Ls=Lsσ+Lm也较小，电枢反应 也可以忽略不计，由磁铁产生磁通与定子绕组相交链 的磁链，就等于励磁磁链空间矢量。
1
11
2
U1 i1r1 P1 j 1 1
M i2 i1M i1 L2
U1 i1r1 PL1i1 PMi2 j1L1i1 j1Mi2
L2 2 Mi1 L2i2 M i1 i2 M
M2 M2 M2 U1 i1r1 PL1 1 Pi1M j1i1M i1 j1L1 1 i1 L2 L1L2 L1L2
'2 2 2 s ' 2
r js ( L m L ) I1 I 0 ' ' r2 js L2
' 2 ' 2
2
图7-3 满足Φm恒定条件的I1=f（ωs）函数
7.1.3 转差频率控制的转速闭环变频 调速系统
图7-4 转差频率控制的转速闭环电流型变频调速系统结构原理图
2 T K mm
r L 1 K m m1 N12 K N 1 pN 2
'2 2 ' s 2 2
s r2'
当气隙磁通Φm为常数，且电机参数—定时。电磁转 矩T是转差角频率ωs的函数。
图7-2 恒磁通时的
T f s 曲线

令dT/dωs=0，可求得对应于最大转矩 Tm的 ' r 转差角频率 2 r2
ˆ i r L Pi U 1M 1M 1 1M
M U1M 1L i1T L1 L Pi1
ˆ i r L Pi U 1T 1T 1 1T
T U1T 1L i1M L1 L Pi1
ˆ U U1M U 1M 1M ˆ U1T U1T U1T
sm

2 Kmm 相应的最大转距为 Tm ' 2L2
L'2
L2


稳态运行时，s很小，ωs也很小， T K ' r2 这是一条过原点的直线 。
2 m m
s

由此可见，当s很小时，如能保持气隙磁通 Φm不变，电磁转矩 T 基本上与转差角频率 ωs成正比，如同他励直流电动机的电磁转 矩与电枢电流成正比一样。因此，可以通 过控制转差角频率从来控制异步电动机的 电磁转矩。
7.4 异步电动机矢量控制的交-直交变频调速系统
1．电流型逆变器利用电流模型法的矢量控制系统
2．电流型逆变器利用电压模型法的 矢量控制系统
3．电压型逆变器转矢量控制系统
在 M 、 T 坐标系中，在复平面上用复数写出与电动机 子电压有关的方程为 L i Mi
2 Mi1 L2i2
1 C m1 N1 K N 1 pN 2

忽略铁损耗时．三相异步电动机的稳态等 效电路见图7-1。
图7-1 忽略铁损耗的异步电动机稳态等效电路

折算到定子侧的转子相电流
E1
2 r2' ' L 1 2 s 2
' I2

sE1 r s L
'2 2 ' 1 2