机电传动课件第11章.ppt

第5节 VVVF变频器产品与使用 第11章 交流电动机调速控制 第1节 交流电动机调速概述 第2节 交流电动机定子侧变频调速系统 第3节 交流电动机转子侧串级调速系统 第4节 无刷直流电动机调速系统 交流电动机调速控制 交、直流调速系统的特点： 直流调速系统 优点 具有较好的技术性能指标,满足调速使用的要求。 缺点 单机容量、电压等级、转速的参数不如交流电动机; 价格高、维修不方便、不能用于有爆炸性气体和有粉尘的场合。 交流调速系统 优点 针对直流调速的缺点，得到改变。 问题 技术与器件等，在技术实现上存在困难; 大功率器件的开发、计算机技术的应用等使交流调速应用得到 快速发展和应用。 1.　交流电动机结构与工作原理 定子 转子 （1）　交流电动机结构 第1节 交流电动机调速概述 （2） 异步交流电动机调速原理 由定子传入转子的电磁功率： 调速因子：f、s、p； f 因子为频率， p因子为极对数，s 因子为转差率。 转差功率： 有效功率： 交流电动机结构与工作原理 2. 调速系统分类 类 型 分 类 方 法 按调速方法分类 按调速效率分类 按调速平滑性分类 按调速装置所在位置分类 按使用的电动机分类 改变供电频率f1调速 高效系统 有级调速 定子侧调速 异步电动机 改变极对数p调速 低效系统 无级调速 转子侧调速 同步电动机 改变转差率s调速 ? ? 转子轴上调速 ? 交流电动机结构与工作原理 调速系统的基本类型 异步电动机 同步电动机 转差功率消耗型系统 转差功率回馈型系统 转差功率不变型系统 他控变频调速系统 自控变频调速系统 交流电动机结构与工作原理 1. 降电压调速 2. 电磁转差离合器调速 3. 绕线转子异步电动机转子串电阻调速 转差功率消耗型系统 转差功率回馈型系统 4. 绕线转子异步电动机转子串级调速 5. 变级对数调速 6. 变频调速 转差功率不变型系统 3. 交流调速系统特点 交流电动机结构与工作原理 （1） 调速参数控制 保持每极磁通量不变 磁通量太弱，没有充分利用电动机铁芯； 磁通量增大，使铁芯饱和，导致过大励磁电流； 三相异步电动机定子每相电动势有效值： 控制目标： 调速方法： 基频以上调速 基频以下调速 1.变频调速的基本原理 第2节 交流电动机定子侧变频调速系统 (3) 基频以上调速 (2) 基频以下调速 恒压频比控制方式 磁通与频率成反比降低 (4) 变频调速控制特性 变频调速的基本原理 恒转矩调速 恒功率调速 2. 变频器的基本结构与工作原理 变频调速控制特性要求： 交流供电为恒压恒频电源 变频装置 变压变频电源 变频装置： 旋转变流机组 静止变频装置 直接变频装置 间接变频装置 恒转矩调速 恒功率调速 工作原理： （1） 间接变频装置 整流装置 逆变装置 DC AC AC 变频变压 恒压恒频50Hz 中间直流环节 1) 整流与逆变装置电路 特点： * Uo 电压幅值由Ud 定 * Uo 电压频率由逆变器开关 频率定 * Uo 电压频率不受电源频率限制 整流——逆变，按要求导通; 2）三相交—直---交变频器 特点： * 管子作为开关用，需可 靠通、断； * 逆变器管子导通角60°， 6 管顺序导通; 变频器结构： —— 整流器 —— 中间滤波环节 —— 逆变器 Uoa Uob Uoc * 整流回路中的触发角α 变化使 Ud 变化，从而使 Uo 变化； * 输出波形为矩形波，与供电正弦 波有差距，产生铜耗、脉动转矩、噪声； * 要求：尽可能接近正弦波. 变频原理分析： * 逆变回路中的导通频率 变化，改变 输出频率 f ； （2） 变频器分类 交—直—交变频器1 ——采用可控整流器变压，采用逆变器变频； 交—直—交变频器2 ——采用不控整流器整流，斩波器变压，逆变器变频； 交—直—交变频器3 ——采用不控整流器整流，PWM逆变器同时变频变压； M3~ M3~ 1） 常规交-直-交变频器 2） SPWM 交-直-交变频器 （1） 问题提出 —— 整流器必须可控，调速时须同时控制整流器和逆变器； —— 整流器为不控，逆变器同时控制输出电压和频率； 3. 正弦波脉宽调制（SPWM） （2）正弦波脉宽调制（SPWM）原理 等效正弦波 SPWM工作目标 ——输出正弦波形电压、输出频率可控； SPWM工作特点 ——正弦波形由等幅不等宽的脉冲系列组成； ——脉冲幅值由恒定直流电源提供； —— 通过调制方法生成开关器件的通断控制信号： [由载波（三角波）—被调制的信号、调制波—输出波形 组合调制] —— 逆变器中开关器件的通断由严格的