交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)ppt課件

1、-1-1-交直流調(diào)速控制系統(tǒng)交直流調(diào)速控制系統(tǒng) 昆明學(xué)院自動(dòng)控制與機(jī)械工程學(xué)院昆明學(xué)院自動(dòng)控制與機(jī)械工程學(xué)院8632 64 92-2-2-第第4章章 交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)-3-3-主要內(nèi)容主要內(nèi)容-4-4-本章要求本章要求 掌握異步電動(dòng)機(jī)的變壓調(diào)速方法掌握異步電動(dòng)機(jī)的變壓調(diào)速方法 熟練掌握異步電動(dòng)機(jī)的變壓變頻調(diào)速方法熟練掌握異步電動(dòng)機(jī)的變壓變頻調(diào)速方法 了解繞線式轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的雙饋調(diào)速方法了解繞線式轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的雙饋調(diào)速方法 熟練掌握同步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法熟練掌握同步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法-5-5-4.1 異步電動(dòng)機(jī)的變壓控制系統(tǒng)異步電動(dòng)機(jī)的變壓控制系統(tǒng)-6-6-7-7-8-8-異步電

2、動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩為異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩為 2ppsr2emrer22ms2rssssr33/llnn U RsPRTIsRRLLs4-92emrr3/PI Rsmsp/n電磁功率電磁功率 同步機(jī)械角轉(zhuǎn)速同步機(jī)械角轉(zhuǎn)速 式式4-9就是異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程式。它闡明，就是異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程式。它闡明，當(dāng)轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)差率一定時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方成當(dāng)轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)差率一定時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方成正比，因此改動(dòng)定子外加電壓就可以改動(dòng)機(jī)械特性的函正比，因此改動(dòng)定子外加電壓就可以改動(dòng)機(jī)械特性的函數(shù)關(guān)系，從而改動(dòng)電動(dòng)機(jī)在一定負(fù)載轉(zhuǎn)矩下的轉(zhuǎn)速數(shù)關(guān)系，從而改動(dòng)電動(dòng)機(jī)在一定負(fù)載轉(zhuǎn)矩下的轉(zhuǎn)速 -9-9-4

3、.1.2.2 交流異步電動(dòng)機(jī)的變壓調(diào)速方法交流異步電動(dòng)機(jī)的變壓調(diào)速方法 過(guò)去改動(dòng)交流電壓的方法多用自耦變壓器或帶直流勵(lì)過(guò)去改動(dòng)交流電壓的方法多用自耦變壓器或帶直流勵(lì)磁繞組的飽和電抗器，自從電力電子技術(shù)興起以后，這磁繞組的飽和電抗器，自從電力電子技術(shù)興起以后，這些笨重的電磁安裝就被晶閘管交流調(diào)壓器取代了。圖些笨重的電磁安裝就被晶閘管交流調(diào)壓器取代了。圖4-3給出了一個(gè)采用雙向晶閘管組成交流調(diào)壓器給出了一個(gè)采用雙向晶閘管組成交流調(diào)壓器TVC，其主，其主電路分別用電路分別用3個(gè)雙向晶閘管串接在三相電路中。個(gè)雙向晶閘管串接在三相電路中。 其調(diào)壓方式普通采用相位控制方式，由調(diào)壓控制信號(hào)其調(diào)壓方式普通采用

4、相位控制方式，由調(diào)壓控制信號(hào)Uc經(jīng)過(guò)脈沖觸發(fā)電路經(jīng)過(guò)脈沖觸發(fā)電路GT控制控制TVC的輸出交流電壓變化。的輸出交流電壓變化。 此外，假設(shè)此外，假設(shè)TVC的主電路由可關(guān)斷的開(kāi)關(guān)器件構(gòu)成，的主電路由可關(guān)斷的開(kāi)關(guān)器件構(gòu)成，可采用斬控方式來(lái)調(diào)理輸出交流電壓?？刹捎脭乜胤绞絹?lái)調(diào)理輸出交流電壓。 -10-10-11-11-4.1.2.3 異步電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)速的機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)速的機(jī)械特性 將式將式4-9對(duì)對(duì)s求導(dǎo)，并令求導(dǎo)，并令 ,可求出最大轉(zhuǎn)可求出最大轉(zhuǎn)矩及其對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率矩及其對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率ed/d0Ts rmax222sssrllRsRLL2psemax222sssssr32lln UTRRLL4-

5、104-11-12-12- 由式由式4-10和和4-11可見(jiàn)，異步電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)速可見(jiàn)，異步電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)速時(shí)，其電磁轉(zhuǎn)矩時(shí)，其電磁轉(zhuǎn)矩Te及最大轉(zhuǎn)矩及最大轉(zhuǎn)矩Temax隨定子電壓隨定子電壓Us下降下降成平方比的下降，而最大轉(zhuǎn)差率成平方比的下降，而最大轉(zhuǎn)差率smax那么堅(jiān)持不變。那么堅(jiān)持不變。-13-13- 為了能在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下擴(kuò)展調(diào)速范圍，并使電動(dòng)機(jī)能為了能在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下擴(kuò)展調(diào)速范圍，并使電動(dòng)機(jī)能在較低轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)而不至于過(guò)熱，就要求電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子有在較低轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)而不至于過(guò)熱，就要求電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子有較高的阻值，這樣的電動(dòng)機(jī)在變電壓時(shí)機(jī)械特性如圖較高的阻值，這樣的電動(dòng)機(jī)在變電壓時(shí)機(jī)械特性如圖4-5所示。這

6、種電動(dòng)機(jī)又稱作交流力矩電動(dòng)機(jī)。所示。這種電動(dòng)機(jī)又稱作交流力矩電動(dòng)機(jī)。 -14-14- 綜上分析，采用普通異步電動(dòng)機(jī)的變電壓調(diào)速時(shí)，調(diào)綜上分析，采用普通異步電動(dòng)機(jī)的變電壓調(diào)速時(shí)，調(diào)速范圍很窄，采用高轉(zhuǎn)子電阻的力矩電動(dòng)機(jī)雖然可以增速范圍很窄，采用高轉(zhuǎn)子電阻的力矩電動(dòng)機(jī)雖然可以增大調(diào)速范圍，但其機(jī)械特性又變軟，因此當(dāng)負(fù)載變化時(shí)大調(diào)速范圍，但其機(jī)械特性又變軟，因此當(dāng)負(fù)載變化時(shí)轉(zhuǎn)速動(dòng)搖很大。由此闡明，開(kāi)環(huán)控制很難處理這些問(wèn)題，轉(zhuǎn)速動(dòng)搖很大。由此闡明，開(kāi)環(huán)控制很難處理這些問(wèn)題，為了提高伐速精度需求采用閉環(huán)控制。為了提高伐速精度需求采用閉環(huán)控制。 -15-15-1系統(tǒng)組成與任務(wù)原理系統(tǒng)組成與任務(wù)原理 4.1

7、.3 轉(zhuǎn)速反響閉環(huán)控制的異步電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速反響閉環(huán)控制的異步電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)速系統(tǒng)-16-16-2系統(tǒng)靜態(tài)構(gòu)造與靜特性系統(tǒng)靜態(tài)構(gòu)造與靜特性 根據(jù)系統(tǒng)原理圖，可以畫(huà)出如圖根據(jù)系統(tǒng)原理圖，可以畫(huà)出如圖4-7a所示的系統(tǒng)靜態(tài)所示的系統(tǒng)靜態(tài)構(gòu)造框圖，圖中，構(gòu)造框圖，圖中，Ks為為GT和和TVC安裝的放大系數(shù)，且安裝的放大系數(shù)，且有有Ks=Us/Uc；Kn為轉(zhuǎn)速反響系數(shù)，即為轉(zhuǎn)速反響系數(shù)，即Kn=Un/n ；轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)速調(diào)理器調(diào)理器ASR根據(jù)其采用何種控制戰(zhàn)略而定；根據(jù)其采用何種控制戰(zhàn)略而定；n =fUs，Te由式由式4-9給出，為一非線性函數(shù)。給出，為一非線性函數(shù)。-17-17- 假設(shè)采用假設(shè)采用P

8、I調(diào)理器，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)，調(diào)理器，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)，Un*=Un，Te=TL，實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差控制。系統(tǒng)的靜特性如圖實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差控制。系統(tǒng)的靜特性如圖4-7b所示。所示。 異步電動(dòng)機(jī)閉環(huán)變壓調(diào)速系統(tǒng)不同于直流電動(dòng)機(jī)閉環(huán)變異步電動(dòng)機(jī)閉環(huán)變壓調(diào)速系統(tǒng)不同于直流電動(dòng)機(jī)閉環(huán)變壓調(diào)速系統(tǒng)的地方在于：壓調(diào)速系統(tǒng)的地方在于： 靜特性左右兩邊都有極限，不靜特性左右兩邊都有極限，不能無(wú)限延伸，它們是額定電壓能無(wú)限延伸，它們是額定電壓UsN下的機(jī)械特性和最小下的機(jī)械特性和最小輸出電壓輸出電壓Usmin下的機(jī)械特性。下的機(jī)械特性。 當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，假設(shè)電當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，假設(shè)電壓調(diào)理到極限值，閉環(huán)系統(tǒng)便失去控制才干，系統(tǒng)的任壓調(diào)理到極限值

9、，閉環(huán)系統(tǒng)便失去控制才干，系統(tǒng)的任務(wù)點(diǎn)只能沿著極限開(kāi)環(huán)特性變化。務(wù)點(diǎn)只能沿著極限開(kāi)環(huán)特性變化。 -18-18-3系統(tǒng)近似動(dòng)態(tài)構(gòu)造框圖系統(tǒng)近似動(dòng)態(tài)構(gòu)造框圖 采用異步電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)化模型。根據(jù)系統(tǒng)原理圖畫(huà)出采用異步電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)化模型。根據(jù)系統(tǒng)原理圖畫(huà)出近似動(dòng)態(tài)構(gòu)造。這里近似動(dòng)態(tài)構(gòu)造。這里ASR采用采用PI調(diào)理器。按此動(dòng)態(tài)構(gòu)造，調(diào)理器。按此動(dòng)態(tài)構(gòu)造，假設(shè)知系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的參數(shù)，可以進(jìn)展系統(tǒng)分析；假設(shè)假設(shè)知系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的參數(shù)，可以進(jìn)展系統(tǒng)分析；假設(shè)給定被控對(duì)象參數(shù)及系統(tǒng)性能目的，可以設(shè)計(jì)給定被控對(duì)象參數(shù)及系統(tǒng)性能目的，可以設(shè)計(jì)ASR調(diào)理調(diào)理器參數(shù)以滿足系統(tǒng)要求。器參數(shù)以滿足系統(tǒng)要求。 -19-19- 對(duì)于小容

10、量異步電動(dòng)機(jī)，只需供電網(wǎng)絡(luò)和變壓器的容對(duì)于小容量異步電動(dòng)機(jī)，只需供電網(wǎng)絡(luò)和變壓器的容量足夠大普通要求比電機(jī)容量大量足夠大普通要求比電機(jī)容量大4倍以上，而供電倍以上，而供電線路并不太長(zhǎng)線路并不太長(zhǎng) 起動(dòng)電流呵斥的瞬時(shí)電壓降落低于起動(dòng)電流呵斥的瞬時(shí)電壓降落低于10%15%，可以直接通電起動(dòng)，操作也很簡(jiǎn)便。對(duì)，可以直接通電起動(dòng)，操作也很簡(jiǎn)便。對(duì)于容量大一些的電機(jī)，問(wèn)題就不這么簡(jiǎn)單了。于容量大一些的電機(jī)，問(wèn)題就不這么簡(jiǎn)單了。 異步電動(dòng)機(jī)在工頻供電且剛起動(dòng)時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)在工頻供電且剛起動(dòng)時(shí)，s=1ssr222rsssrllUIIRRLLs4.1.4 變壓控制在異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)中的運(yùn)用變壓控制在異步電動(dòng)機(jī)

11、軟起動(dòng)中的運(yùn)用-20-20-ss_str_st222srssr()llUIIRRLL2ppsr2e_str_str222sssrssr33llnn U RTIRRRLL4-124-132ppsr2emrer22ms2rssssr33/llnn U RsPRTIsRRLLs-21-21- 在普通情況下，異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流比較大，而在普通情況下，異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流比較大，而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩并不大，其機(jī)械特性如圖起動(dòng)轉(zhuǎn)矩并不大，其機(jī)械特性如圖4-9所示。所示。 -22-22- 對(duì)于普通的籠型電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩對(duì)其額對(duì)于普通的籠型電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩對(duì)其額定值的倍數(shù)大約為定值的倍數(shù)大約為 s

12、_stIstsN4 7IKIe_stTsteN0.9 1.3TKT4-144-15起動(dòng)電流倍數(shù)：起動(dòng)電流倍數(shù)： 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)：起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)： -23-23- 由于中、大容量電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流大，使電網(wǎng)壓降過(guò)由于中、大容量電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流大，使電網(wǎng)壓降過(guò)大，會(huì)影響其他用電設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至使該電動(dòng)機(jī)大，會(huì)影響其他用電設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至使該電動(dòng)機(jī)本身根本起動(dòng)不起來(lái)。這時(shí)必需采取措施來(lái)降低其起動(dòng)本身根本起動(dòng)不起來(lái)。這時(shí)必需采取措施來(lái)降低其起動(dòng)電流，常用的方法是降壓起動(dòng)。電流，常用的方法是降壓起動(dòng)。 由式由式4-12可知，當(dāng)電壓降低時(shí)，起動(dòng)電流將隨電可知，當(dāng)電壓降低時(shí)，起動(dòng)電流將隨電壓成正比地降低，

13、從而可以避開(kāi)起動(dòng)電流沖沖擊。但是壓成正比地降低，從而可以避開(kāi)起動(dòng)電流沖沖擊。但是式式4-13又闡明，又闡明， 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比，起起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的減小將比起動(dòng)電流的降低更快，降壓起動(dòng)時(shí)會(huì)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的減小將比起動(dòng)電流的降低更快，降壓起動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩夠不夠的問(wèn)題。出現(xiàn)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩夠不夠的問(wèn)題。 -24-24- 軟起動(dòng)器普通采用晶閘管交流調(diào)壓器，完成起動(dòng)后軟起動(dòng)器普通采用晶閘管交流調(diào)壓器，完成起動(dòng)后可用接觸器旁路晶閘管，以免晶閘管不用要地長(zhǎng)期任務(wù)?？捎媒佑|器旁路晶閘管，以免晶閘管不用要地長(zhǎng)期任務(wù)。起動(dòng)電流可視起動(dòng)時(shí)所帶負(fù)載的大小進(jìn)展調(diào)整，以獲得起動(dòng)電流可視起動(dòng)時(shí)所帶負(fù)載的

14、大小進(jìn)展調(diào)整，以獲得最正確的起動(dòng)效果。軟起動(dòng)器有幾種常用的控制方式最正確的起動(dòng)效果。軟起動(dòng)器有幾種常用的控制方式 1.電壓控制方式電壓控制方式 電壓控制方式是軟起動(dòng)器的根本控制方式，其起動(dòng)控電壓控制方式是軟起動(dòng)器的根本控制方式，其起動(dòng)控制過(guò)程如圖制過(guò)程如圖4-10所示。通常設(shè)置兩個(gè)參數(shù)：起始電壓所示。通常設(shè)置兩個(gè)參數(shù)：起始電壓或起始轉(zhuǎn)矩及爬坡時(shí)間。這種控制方式是一種開(kāi)環(huán)或起始轉(zhuǎn)矩及爬坡時(shí)間。這種控制方式是一種開(kāi)環(huán)控制方式?；陔妷嚎刂品绞降能浧饎?dòng)器可以直接利用控制方式?；陔妷嚎刂品绞降能浧饎?dòng)器可以直接利用交流變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)，主電路構(gòu)造簡(jiǎn)單且本錢低廉，系統(tǒng)交流變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)，主電路構(gòu)造簡(jiǎn)單且本錢低

15、廉，系統(tǒng)控制只需設(shè)置不同的調(diào)壓方式，并按一定的時(shí)序給定電控制只需設(shè)置不同的調(diào)壓方式，并按一定的時(shí)序給定電壓指令，控制簡(jiǎn)易方便。壓指令，控制簡(jiǎn)易方便。 -25-25-26-26- 當(dāng)負(fù)載略重或靜摩擦轉(zhuǎn)矩較大時(shí)，可在電壓控制方式當(dāng)負(fù)載略重或靜摩擦轉(zhuǎn)矩較大時(shí)，可在電壓控制方式上添加突跳起動(dòng)，即在剛起動(dòng)時(shí)給電動(dòng)機(jī)施加很高的電上添加突跳起動(dòng)，即在剛起動(dòng)時(shí)給電動(dòng)機(jī)施加很高的電壓脈沖以縮短起動(dòng)時(shí)間。有些軟起動(dòng)器還可同時(shí)設(shè)定兩壓脈沖以縮短起動(dòng)時(shí)間。有些軟起動(dòng)器還可同時(shí)設(shè)定兩種電壓爬坡速率以順應(yīng)變化的負(fù)載。種電壓爬坡速率以順應(yīng)變化的負(fù)載。 -27-27- 2.電流控制方式電流控制方式 由于電動(dòng)機(jī)的輸入阻抗隨轉(zhuǎn)速

16、變化，僅靠電壓控制由于電動(dòng)機(jī)的輸入阻抗隨轉(zhuǎn)速變化，僅靠電壓控制不能很好地限制起動(dòng)電流。為處理這一問(wèn)題，開(kāi)展了不能很好地限制起動(dòng)電流。為處理這一問(wèn)題，開(kāi)展了電流控制方式，軟起動(dòng)器具有電流閉環(huán)控制才干。在電流控制方式，軟起動(dòng)器具有電流閉環(huán)控制才干。在起動(dòng)過(guò)程中能控制電流的幅值并堅(jiān)持恒定，其起動(dòng)過(guò)起動(dòng)過(guò)程中能控制電流的幅值并堅(jiān)持恒定，其起動(dòng)過(guò)程如圖程如圖4-12所示。突跳起動(dòng)也適用于電流控制方式所示。突跳起動(dòng)也適用于電流控制方式-28-28- 經(jīng)過(guò)控制觸發(fā)角來(lái)控制電流 ，其中ki為設(shè)定的起動(dòng)電流倍數(shù)，Ipeak為電流峰值。當(dāng)I0.95 kiIN時(shí)，按余弦規(guī)律遞減。當(dāng)I0.95 kiIN時(shí)，堅(jiān)持不變。

17、系數(shù)0.95決議電流幅值的動(dòng)搖范圍kiIN0.95kiININ-29-29- 3. 轉(zhuǎn)矩控制方式轉(zhuǎn)矩控制方式 在有些運(yùn)用場(chǎng)所如帶式保送，保送機(jī)假設(shè)接受太大的在有些運(yùn)用場(chǎng)所如帶式保送，保送機(jī)假設(shè)接受太大的轉(zhuǎn)矩，會(huì)呵斥皮帶內(nèi)應(yīng)力過(guò)大，從而減少皮帶的壽命，轉(zhuǎn)矩，會(huì)呵斥皮帶內(nèi)應(yīng)力過(guò)大，從而減少皮帶的壽命，嚴(yán)重時(shí)甚至拉斷皮帶。這時(shí)候希望軟起動(dòng)器可以運(yùn)轉(zhuǎn)在嚴(yán)重時(shí)甚至拉斷皮帶。這時(shí)候希望軟起動(dòng)器可以運(yùn)轉(zhuǎn)在轉(zhuǎn)矩控制方式，使電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可以得到某種程度轉(zhuǎn)矩控制方式，使電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可以得到某種程度的控制。的控制。-30-30- 圖4-14是典型的軟起動(dòng)器轉(zhuǎn)矩控制原理框圖，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩控制的關(guān)鍵是要有準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)矩

18、估計(jì)以構(gòu)成閉環(huán)，并設(shè)置轉(zhuǎn)矩調(diào)理器ATR以消除轉(zhuǎn)矩給定信號(hào)與檢測(cè)信號(hào)的誤差。較簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)矩估計(jì)是計(jì)算有功功率，扣除定子損耗后，根據(jù)式 計(jì)算電動(dòng)機(jī)的平均電磁轉(zhuǎn)矩。 2eacsss3/TPI R-31-31- 4.轉(zhuǎn)速控制方式轉(zhuǎn)速控制方式 上述的帶式傳輸機(jī)的最正確處理方案是采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)上述的帶式傳輸機(jī)的最正確處理方案是采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制的起動(dòng)方案。系統(tǒng)構(gòu)造如圖控制的起動(dòng)方案。系統(tǒng)構(gòu)造如圖4-6所示，所示， 經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)速閉經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制，軟起動(dòng)器能滿足許多運(yùn)用場(chǎng)所的要求，如線性環(huán)控制，軟起動(dòng)器能滿足許多運(yùn)用場(chǎng)所的要求，如線性加減速、加減速、S形曲線加減速、線性流量控制及形曲線加減速、線性流量控制及S形曲線流

19、量形曲線流量控制等?？刂频?。 -32-32-內(nèi)容回想內(nèi)容回想 1、異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程 2、異步電動(dòng)機(jī)的變壓調(diào)速方法2ppsr2emrer22ms2rssssr33/llnn U RsPRTIsRRLLs-33-33- 3、轉(zhuǎn)速反響閉環(huán)控制的異步電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)速系統(tǒng)-34-34- 4、系統(tǒng)靜特性、系統(tǒng)靜特性 5、異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)的控制方式、異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)的控制方式 電壓控制方式電壓控制方式爬坡時(shí)間和起始電壓，開(kāi)環(huán)爬坡時(shí)間和起始電壓，開(kāi)環(huán) 電流控制方式電流控制方式控制觸發(fā)角，閉環(huán)控制觸發(fā)角，閉環(huán) 轉(zhuǎn)矩控制方式轉(zhuǎn)矩控制方式轉(zhuǎn)矩估算，閉環(huán)轉(zhuǎn)矩估算，閉環(huán) 轉(zhuǎn)速控制方式轉(zhuǎn)速控制方式轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)速閉環(huán)-

20、35-35-4.2 交流異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻控制系統(tǒng)交流異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻控制系統(tǒng)-36-36- 交流異步電動(dòng)機(jī)的變壓調(diào)速系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：交流異步電動(dòng)機(jī)的變壓調(diào)速系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)： 構(gòu)造簡(jiǎn)單，控制方便和本錢低廉構(gòu)造簡(jiǎn)單，控制方便和本錢低廉 缺陷：缺陷： 1由于隨著電壓的降低，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩成平方由于隨著電壓的降低，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩成平方減少，使系統(tǒng)調(diào)速范圍?。粶p少，使系統(tǒng)調(diào)速范圍小； 2系統(tǒng)靜態(tài)模型的非線性，帶來(lái)轉(zhuǎn)速調(diào)理器設(shè)計(jì)困系統(tǒng)靜態(tài)模型的非線性，帶來(lái)轉(zhuǎn)速調(diào)理器設(shè)計(jì)困難，影響系統(tǒng)的靜態(tài)精度；難，影響系統(tǒng)的靜態(tài)精度； 3系統(tǒng)采用近似動(dòng)態(tài)模型，任務(wù)點(diǎn)范圍受限，使固系統(tǒng)采用近似動(dòng)態(tài)模型，任務(wù)點(diǎn)范圍受限，使固定調(diào)

21、理器參數(shù)難以滿足高動(dòng)態(tài)性能的要求。定調(diào)理器參數(shù)難以滿足高動(dòng)態(tài)性能的要求。 為抑制上述困難，需求采用變壓變頻調(diào)速方法為抑制上述困難，需求采用變壓變頻調(diào)速方法-37-37- 交流異步電動(dòng)機(jī)的變壓變頻控制系統(tǒng)分兩類：基于交流異步電動(dòng)機(jī)的變壓變頻控制系統(tǒng)分兩類：基于穩(wěn)態(tài)模型的和基于動(dòng)態(tài)模型的。穩(wěn)態(tài)模型的和基于動(dòng)態(tài)模型的。 基于穩(wěn)態(tài)模型的適用于對(duì)動(dòng)態(tài)性能要求不高的場(chǎng)所，基于穩(wěn)態(tài)模型的適用于對(duì)動(dòng)態(tài)性能要求不高的場(chǎng)所，如風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載。如風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載。 基于動(dòng)態(tài)模型的高性能的適用于對(duì)動(dòng)態(tài)性能要求高基于動(dòng)態(tài)模型的高性能的適用于對(duì)動(dòng)態(tài)性能要求高的場(chǎng)所，主要有以下兩種：的場(chǎng)所，主要有以下兩種： 按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定

22、向的矢量控制系統(tǒng)按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的矢量控制系統(tǒng) 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng) -38-38-4.2.1 變壓變頻調(diào)速的控制方式及其機(jī)械特性變壓變頻調(diào)速的控制方式及其機(jī)械特性 變壓變頻調(diào)速的根本控制戰(zhàn)略需根據(jù)其頻率控制的變壓變頻調(diào)速的根本控制戰(zhàn)略需根據(jù)其頻率控制的范圍而定，而實(shí)現(xiàn)根本的控制戰(zhàn)略，又可選用不同范圍而定，而實(shí)現(xiàn)根本的控制戰(zhàn)略，又可選用不同的控制方式的控制方式 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速分為基速以下采用堅(jiān)持磁通他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速分為基速以下采用堅(jiān)持磁通恒定條件下的變壓調(diào)速，基速以上采用弱磁升速兩恒定條件下的變壓調(diào)速，基速以上采用弱磁升速兩種控制戰(zhàn)略種控制戰(zhàn)略 異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速也劃分

23、為基頻以下調(diào)速和異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速也劃分為基頻以下調(diào)速和基頻以上調(diào)速兩個(gè)范圍，采用不同的根本控制戰(zhàn)略基頻以上調(diào)速兩個(gè)范圍，采用不同的根本控制戰(zhàn)略-39-39-4.2.1.1 根本思緒根本思緒 為了既充分利用鐵心，又不至于使得鐵心飽和，交為了既充分利用鐵心，又不至于使得鐵心飽和，交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速過(guò)程中要堅(jiān)持電動(dòng)機(jī)中每極磁通量流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速過(guò)程中要堅(jiān)持電動(dòng)機(jī)中每極磁通量為額定值不變。為額定值不變。 不同于他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁回路獨(dú)立，易于堅(jiān)持其不同于他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁回路獨(dú)立，易于堅(jiān)持其恒定，如何在交流異步電動(dòng)機(jī)控制中堅(jiān)持磁通恒定是恒定，如何在交流異步電動(dòng)機(jī)控制中堅(jiān)持磁通恒定是實(shí)現(xiàn)變頻變壓調(diào)

24、速的先決條件。實(shí)現(xiàn)變頻變壓調(diào)速的先決條件。-40-40- 三相異步電動(dòng)機(jī)定子每相電動(dòng)勢(shì)的有效值與定子頻三相異步電動(dòng)機(jī)定子每相電動(dòng)勢(shì)的有效值與定子頻率和每極氣隙磁通量的關(guān)系如下率和每極氣隙磁通量的關(guān)系如下gssNsm4.44Ef N k4-16氣隙磁通在定子每相中氣隙磁通在定子每相中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值 每極氣隙磁通量每極氣隙磁通量 在式在式4-16中中Ns和和kNs是常數(shù)，因此只需控制好是常數(shù)，因此只需控制好Eg和和fs，便可到達(dá)控制磁通的目的。，便可到達(dá)控制磁通的目的。 對(duì)此需求思索基頻對(duì)此需求思索基頻額定頻率以下和基頻以上兩種情況。額定頻率以下和基頻以上兩種情況。 -41-

25、41-4.2.1.2 基頻以下的恒磁通調(diào)速基頻以下的恒磁通調(diào)速 在基頻以下調(diào)速時(shí)，根據(jù)式在基頻以下調(diào)速時(shí)，根據(jù)式4-16，要堅(jiān)持，要堅(jiān)持m不變，當(dāng)定子頻率不變，當(dāng)定子頻率fs從額定值從額定值fsN向下調(diào)理時(shí)，必需同向下調(diào)理時(shí)，必需同時(shí)降低時(shí)降低Eg，使二者同比例下降，即應(yīng)采用電動(dòng)勢(shì)頻率，使二者同比例下降，即應(yīng)采用電動(dòng)勢(shì)頻率比為恒值的控制方式。比為恒值的控制方式。-42-42- 然而，從圖然而，從圖4-15所示的籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)等效電所示的籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)等效電路可見(jiàn)，繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是難以直接控制的，為路可見(jiàn)，繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是難以直接控制的，為到達(dá)這一目的有三種控制方式：到達(dá)這一目的

26、有三種控制方式： 1.恒壓頻比控制方式恒壓頻比控制方式 分析圖分析圖4-15的等效電路可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)的等效電路可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)值較高時(shí)，可以忽略定子繞組的漏阻抗壓降，從而勢(shì)值較高時(shí)，可以忽略定子繞組的漏阻抗壓降，從而以為定子相電壓以為定子相電壓 ，因此可以采用恒壓頻比的，因此可以采用恒壓頻比的控制方式，即有控制方式，即有sgUEssU常值4-17-43-43- 恒恒Us/ s控制方式應(yīng)按照如圖控制方式應(yīng)按照如圖4-16所示的控制曲線實(shí)所示的控制曲線實(shí)施控制。曲線為規(guī)范的恒壓頻比控制方式；曲線為施控制。曲線為規(guī)范的恒壓頻比控制方式；曲線為有定子壓降補(bǔ)償?shù)暮銐侯l比控制方式，經(jīng)過(guò)

27、外加一個(gè)補(bǔ)有定子壓降補(bǔ)償?shù)暮銐侯l比控制方式，經(jīng)過(guò)外加一個(gè)補(bǔ)償電壓償電壓Uco來(lái)提高初始定子電壓，以抑制低頻時(shí)定子阻來(lái)提高初始定子電壓，以抑制低頻時(shí)定子阻抗上壓降所占比重添加不能忽略的影響。在實(shí)踐運(yùn)用中，抗上壓降所占比重添加不能忽略的影響。在實(shí)踐運(yùn)用中，由于負(fù)載的變化，所需補(bǔ)償?shù)亩ㄗ訅航狄膊灰粯?，?yīng)備由于負(fù)載的變化，所需補(bǔ)償?shù)亩ㄗ訅航狄膊灰粯?，?yīng)備有不同斜率的補(bǔ)償曲線，以供選擇。有不同斜率的補(bǔ)償曲線，以供選擇。 -44-44- 采用恒壓頻比控制的系統(tǒng)特性如圖4-17所示，隨著電壓和頻率的降低，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩有較大的減少，因此在低頻時(shí)需求加定子電壓補(bǔ)償。但是即使如此，恒壓頻比控制方式在低頻時(shí)帶負(fù)

28、載的才干依然有限，使其調(diào)速范圍遭到限制并影響系統(tǒng)性能。 -45-45-4-19 2.恒定子電動(dòng)勢(shì)頻比控制方式 再次分析圖4-15的異步電動(dòng)機(jī)的等效電路，可以發(fā)現(xiàn)：假設(shè)可以進(jìn)一步提高定子電壓，完全補(bǔ)償定子阻抗的壓降，就能實(shí)現(xiàn)恒定子電動(dòng)勢(shì)頻比的控制方式，即有g(shù)sE常值4-18gr222rsr lEIRLs轉(zhuǎn)子電流：轉(zhuǎn)子電流：-46-46-代入電磁轉(zhuǎn)矩關(guān)系式，可得代入電磁轉(zhuǎn)矩關(guān)系式，可得 2pg2srrerp2222ssrsr33lnEsRRTInsRsL4-20在式在式4-20中對(duì)中對(duì)s求導(dǎo)，并令求導(dǎo)，并令dTe/ds=0，可得最大，可得最大轉(zhuǎn)矩及對(duì)應(yīng)的最大轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)矩及對(duì)應(yīng)的最大轉(zhuǎn)差率(臨界轉(zhuǎn)差率

29、臨界轉(zhuǎn)差率) rmaxsr lRsL2gemaxpsr312lETnL4-214-22-47-47-根據(jù)式根據(jù)式4-20、4-21和和4-22畫(huà)出的的機(jī)械畫(huà)出的的機(jī)械特性如圖特性如圖4-18所示所示rmaxsr lRsLsmax與定子頻率與定子頻率s成反比成反比2gemaxpsr312lETnL最大轉(zhuǎn)矩因最大轉(zhuǎn)矩因Eg/s堅(jiān)持恒堅(jiān)持恒值而不變，這闡明特性曲值而不變，這闡明特性曲線應(yīng)從額定曲線平行下移線應(yīng)從額定曲線平行下移-48-48- 采用恒采用恒Eg/fs控制控制方式的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)方式的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能優(yōu)于恒壓頻性能優(yōu)于恒壓頻比控制方式，這比控制方式，這也正是在恒壓頻也正是在恒壓頻比控制方式中采比控

30、制方式中采用定子壓降補(bǔ)償用定子壓降補(bǔ)償所帶來(lái)的益處。所帶來(lái)的益處。-49-49- 3.恒轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)頻比控制方式 進(jìn)一步研討圖4-15的等效電路，可以想象假設(shè)可以經(jīng)過(guò)某種方式直接控制轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)，使其按照恒轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)頻比進(jìn)展控制，即有rsE常值4-23rrr/EIRs轉(zhuǎn)子電流：轉(zhuǎn)子電流：4-24-50-50-而電磁轉(zhuǎn)矩那么變?yōu)槎姶呸D(zhuǎn)矩那么變?yōu)?2p2srrerpssr33nsRETInsR4-25 由式由式4-25可知，當(dāng)采用恒可知，當(dāng)采用恒 Er/ s 控制方式時(shí)，控制方式時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性Te=fs變?yōu)榫€性關(guān)系，變?yōu)榫€性關(guān)系， 其其特性曲線如圖特性曲線如圖4-19所

31、示，是一條下斜的直線，獲得與所示，是一條下斜的直線，獲得與直流電動(dòng)機(jī)一樣的穩(wěn)態(tài)性能。這也正是高性能交流調(diào)直流電動(dòng)機(jī)一樣的穩(wěn)態(tài)性能。這也正是高性能交流調(diào)速系統(tǒng)想要到達(dá)的目的。速系統(tǒng)想要到達(dá)的目的。-51-51-52-52- 比較三種控制方式 1) 恒Us/s控制方式最容易實(shí)現(xiàn)，但系統(tǒng)性能普通，調(diào)速范圍有限，適用于對(duì)調(diào)速要求不太高的場(chǎng)所，比如：風(fēng)機(jī)、水泵的節(jié)能控制等； 2) 恒Eg/s控制方式因其定子壓降得到完全補(bǔ)償，在調(diào)速過(guò)程中最大轉(zhuǎn)矩堅(jiān)持不變，系統(tǒng)性能優(yōu)于前者，但其機(jī)械特性還是非線性的，輸出轉(zhuǎn)矩的才干仍受一定限制； 3) 恒Er/s控制方式能獲得與直流電動(dòng)機(jī)一樣的線性機(jī)械特性，其動(dòng)靜態(tài)性能優(yōu)越

32、，適用于各種高性能要求的電力傳動(dòng)場(chǎng)所，但其控制相對(duì)復(fù)雜。 如何實(shí)現(xiàn)恒Er /s控制采用矢量控制方法 -53-53-4.2.1.3 基頻以上的恒壓變頻調(diào)速基頻以上的恒壓變頻調(diào)速 在基頻在基頻fsN以上變頻調(diào)速時(shí)，由于定子電壓不宜超越以上變頻調(diào)速時(shí)，由于定子電壓不宜超越其額定電壓長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)，其額定電壓長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)， 因此普通需采取因此普通需采取Us=UsN不變的不變的控制戰(zhàn)略。這時(shí)機(jī)械特性方程式及最大轉(zhuǎn)矩方程式應(yīng)寫(xiě)控制戰(zhàn)略。這時(shí)機(jī)械特性方程式及最大轉(zhuǎn)矩方程式應(yīng)寫(xiě)成成2reps2222ssrssr3llsRTn UsRRsLL2emaxps222sssssr312llTn URRLL4-264-27-54

33、-54- 由式4-26和4-27可知Te及Temax近似與定子角頻率s成反比。當(dāng)s提高時(shí)，同步轉(zhuǎn)速隨之提高，最大轉(zhuǎn)矩減小，機(jī)械特性上移，而外形根本不變，如圖4-20所示。由于頻率提高而電壓不變，氣隙磁通勢(shì)必減弱，導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩的減小，但轉(zhuǎn)速卻升高了，可以以為輸出功率根本不變。所以基頻以上變頻調(diào)速屬于弱磁恒功率調(diào)速。 -55-55-56-56-4.2.1.4 基頻以下和基頻以上的配合控制基頻以下和基頻以上的配合控制 假設(shè)采用籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)大范圍的調(diào)速，假設(shè)采用籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)大范圍的調(diào)速，需求基頻以下和基頻以上的配合控制，其控制戰(zhàn)略需求基頻以下和基頻以上的配合控制，其控制戰(zhàn)略是：是： 1

34、在基頻以下，以堅(jiān)持磁通恒定為目的，采用變?cè)诨l以下，以堅(jiān)持磁通恒定為目的，采用變壓變頻協(xié)調(diào)控制；壓變頻協(xié)調(diào)控制； 2在基頻以上，以堅(jiān)持定子電壓恒定為目的，采在基頻以上，以堅(jiān)持定子電壓恒定為目的，采用恒壓變頻控制。用恒壓變頻控制。-57-57- 配合控制的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)特性如圖配合控制的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)特性如圖4-21所示，基頻以下變所示，基頻以下變壓變頻控制時(shí)，其磁通堅(jiān)持恒定，轉(zhuǎn)矩也恒定，屬于恒壓變頻控制時(shí)，其磁通堅(jiān)持恒定，轉(zhuǎn)矩也恒定，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速性質(zhì)；基頻以上恒壓變頻控制時(shí)，其磁通減小，轉(zhuǎn)矩調(diào)速性質(zhì)；基頻以上恒壓變頻控制時(shí)，其磁通減小，轉(zhuǎn)矩也減小，但功率堅(jiān)持不變，屬于弱磁恒功率調(diào)速性轉(zhuǎn)矩也減小，但功率堅(jiān)

35、持不變，屬于弱磁恒功率調(diào)速性質(zhì)。這與他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的配合控制類似。質(zhì)。這與他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的配合控制類似。-58-58-1系統(tǒng)組成與控制原理系統(tǒng)組成與控制原理 轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)的交流調(diào)速系統(tǒng)由電壓型轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)的交流調(diào)速系統(tǒng)由電壓型PWM變頻器作變頻器作為供電電源，采用恒為供電電源，采用恒Us/s控制方式?？刂品绞?。 4.2.2 轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)恒壓頻比控制的調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)恒壓頻比控制的調(diào)速系統(tǒng) 函數(shù)發(fā)生器函數(shù)發(fā)生器FG產(chǎn)生由恒產(chǎn)生由恒Us/ s控制曲線決議控制曲線決議的的U*s 電壓發(fā)生器電壓發(fā)生器VG根據(jù)根據(jù)Us和和s計(jì)算三相電計(jì)算三相電壓給定信號(hào)壓給定信號(hào)-59-59- 轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)的恒壓頻比控制調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)缺

36、陷：轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)的恒壓頻比控制調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)缺陷： 優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單，便于控制，采用通用變頻器選型優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單，便于控制，采用通用變頻器選型方便，價(jià)錢低廉，系統(tǒng)可靠。方便，價(jià)錢低廉，系統(tǒng)可靠。 缺陷：由于是開(kāi)環(huán)控制，系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能有限，缺陷：由于是開(kāi)環(huán)控制，系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能有限，適用于對(duì)調(diào)速目的要求不太高的場(chǎng)所，比如風(fēng)機(jī)和適用于對(duì)調(diào)速目的要求不太高的場(chǎng)所，比如風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載的節(jié)能控制等。泵類負(fù)載的節(jié)能控制等。 2運(yùn)用實(shí)例運(yùn)用實(shí)例-風(fēng)機(jī)、水泵節(jié)能控制風(fēng)機(jī)、水泵節(jié)能控制 能源和環(huán)境是目前全球經(jīng)濟(jì)開(kāi)展中倍受關(guān)注的兩大能源和環(huán)境是目前全球經(jīng)濟(jì)開(kāi)展中倍受關(guān)注的兩大問(wèn)題。電氣傳動(dòng)系統(tǒng)是能源的耗費(fèi)大戶，據(jù)報(bào)道，

37、問(wèn)題。電氣傳動(dòng)系統(tǒng)是能源的耗費(fèi)大戶，據(jù)報(bào)道，我國(guó)發(fā)電總量的我國(guó)發(fā)電總量的60%以上是經(jīng)過(guò)電動(dòng)機(jī)耗費(fèi)的。風(fēng)以上是經(jīng)過(guò)電動(dòng)機(jī)耗費(fèi)的。風(fēng)機(jī)和泵類是長(zhǎng)期以來(lái)最為常用的消費(fèi)設(shè)備，其電氣機(jī)和泵類是長(zhǎng)期以來(lái)最為常用的消費(fèi)設(shè)備，其電氣傳動(dòng)安裝的容量約占工業(yè)電氣傳動(dòng)總?cè)萘康膫鲃?dòng)安裝的容量約占工業(yè)電氣傳動(dòng)總?cè)萘康?0%。-60-60- 傳統(tǒng)上，風(fēng)機(jī)和泵類的電氣傳動(dòng)安裝多采用恒速控傳統(tǒng)上，風(fēng)機(jī)和泵類的電氣傳動(dòng)安裝多采用恒速控制，其電氣傳動(dòng)系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單，普通采用三相交流母制，其電氣傳動(dòng)系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單，普通采用三相交流母線供電、電器控制、籠型異步電動(dòng)機(jī)恒速傳動(dòng)。通常線供電、電器控制、籠型異步電動(dòng)機(jī)恒速傳動(dòng)。通常做工廠設(shè)計(jì)

38、時(shí)，按消費(fèi)中能夠需求的最大風(fēng)量與流量做工廠設(shè)計(jì)時(shí)，按消費(fèi)中能夠需求的最大風(fēng)量與流量選擇風(fēng)機(jī)和泵，并留有一定的裕量。拖動(dòng)風(fēng)機(jī)和泵類選擇風(fēng)機(jī)和泵，并留有一定的裕量。拖動(dòng)風(fēng)機(jī)和泵類的電動(dòng)機(jī)實(shí)踐傳動(dòng)功率為的電動(dòng)機(jī)實(shí)踐傳動(dòng)功率為 mPQH4-28功率系數(shù)功率系數(shù) 風(fēng)機(jī)的風(fēng)量或水泵的流量風(fēng)機(jī)的風(fēng)量或水泵的流量 -61-61-H為風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓或水泵的揚(yáng)程，且有為風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓或水泵的揚(yáng)程，且有 2001HHHQ4-29 H0為風(fēng)機(jī)和水泵流量為零時(shí)的揚(yáng)程，即有為風(fēng)機(jī)和水泵流量為零時(shí)的揚(yáng)程，即有Q=0時(shí)，時(shí)，H=H0。 在實(shí)踐消費(fèi)中，由于電動(dòng)機(jī)恒速運(yùn)轉(zhuǎn)，任務(wù)在滿在實(shí)踐消費(fèi)中，由于電動(dòng)機(jī)恒速運(yùn)轉(zhuǎn)，任務(wù)在滿速，只能經(jīng)過(guò)擋

39、板或閥門來(lái)調(diào)理風(fēng)量和流量。風(fēng)機(jī)速，只能經(jīng)過(guò)擋板或閥門來(lái)調(diào)理風(fēng)量和流量。風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載采用恒速拖動(dòng)的任務(wù)特性曲線如圖和泵類負(fù)載采用恒速拖動(dòng)的任務(wù)特性曲線如圖4-23a所示所示 -62-62- 1采用恒速控制，運(yùn)轉(zhuǎn)于采用恒速控制，運(yùn)轉(zhuǎn)于額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速 曲線曲線C1，擋板或閥門全部翻，擋板或閥門全部翻開(kāi)，輸出的風(fēng)量或流量為開(kāi)，輸出的風(fēng)量或流量為QA，風(fēng)壓或揚(yáng)程為風(fēng)壓或揚(yáng)程為HA 曲線曲線C2，將擋板或閥門部分，將擋板或閥門部分封鎖，輸出的風(fēng)量或流量為封鎖，輸出的風(fēng)量或流量為QB，風(fēng)壓或揚(yáng)程為，風(fēng)壓或揚(yáng)程為HB 存在的問(wèn)題：雖然存在的問(wèn)題：雖然Q減小，減小，但是但是H添加，電動(dòng)機(jī)的輸出添加，電動(dòng)機(jī)的

40、輸出功率變化不大，能源利用率功率變化不大，能源利用率降低降低 如何提高能源利用率？如何提高能源利用率？mPQH-63-63- 2采用調(diào)速控制采用調(diào)速控制 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速減小到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速減小到n，風(fēng)量和流量為風(fēng)量和流量為QA =QB QA 風(fēng)壓或揚(yáng)程同時(shí)降為風(fēng)壓或揚(yáng)程同時(shí)降為HA HA 結(jié)論：采用調(diào)速控制可結(jié)論：采用調(diào)速控制可以減少輸出功率，實(shí)現(xiàn)以減少輸出功率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能節(jié)能mPQH-64-64-內(nèi)容回想內(nèi)容回想 1、基頻以下的恒磁通調(diào)速、基頻以下的恒磁通調(diào)速 1) 恒恒Us/ s控制方式最容易實(shí)現(xiàn)，但系統(tǒng)性能普通，控制方式最容易實(shí)現(xiàn)，但系統(tǒng)性能普通，調(diào)速范圍有限調(diào)速范圍有限 2) 恒恒Eg/ s控制

41、方式因其定子壓降得到完全補(bǔ)償，在控制方式因其定子壓降得到完全補(bǔ)償，在調(diào)速過(guò)程中最大轉(zhuǎn)矩堅(jiān)持不變，系統(tǒng)性能優(yōu)于前者，調(diào)速過(guò)程中最大轉(zhuǎn)矩堅(jiān)持不變，系統(tǒng)性能優(yōu)于前者，但其機(jī)械特性還是非線性的，輸出轉(zhuǎn)矩的才干仍受但其機(jī)械特性還是非線性的，輸出轉(zhuǎn)矩的才干仍受一定限制一定限制 3) 恒恒Er/ s控制方式能獲得與直流電動(dòng)機(jī)一樣的線性控制方式能獲得與直流電動(dòng)機(jī)一樣的線性機(jī)械特性，其動(dòng)靜態(tài)性能優(yōu)越，適用于各種高性能機(jī)械特性，其動(dòng)靜態(tài)性能優(yōu)越，適用于各種高性能要求的電力傳動(dòng)場(chǎng)所，但其控制相對(duì)復(fù)雜要求的電力傳動(dòng)場(chǎng)所，但其控制相對(duì)復(fù)雜-65-65- 2、基頻以上的恒壓變頻調(diào)速-66-66- 3、基頻以下和基頻以上的

42、配合控制-67-67- 4、轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)恒壓頻比控制的調(diào)速系統(tǒng)-68-68- 5、風(fēng)機(jī)、水泵節(jié)能控制mPQH-69-69-4.2.3 轉(zhuǎn)速閉環(huán)恒定子電動(dòng)勢(shì)頻比控制的調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速閉環(huán)恒定子電動(dòng)勢(shì)頻比控制的調(diào)速系統(tǒng) 為了抑制開(kāi)環(huán)控制的缺乏，提高系統(tǒng)性能，需引入轉(zhuǎn)速反響控制。 1系統(tǒng)組成和控制原理 系統(tǒng)仍選用電壓型PWM變頻器作為異步電動(dòng)機(jī)的供電電源，變壓變頻采取恒Eg/s控制方式，并引入了轉(zhuǎn)速反響。 SE-70-70- 2轉(zhuǎn)差頻率控制戰(zhàn)略轉(zhuǎn)差頻率控制戰(zhàn)略 1恒恒Eg/ s控制算法控制算法 利用函數(shù)發(fā)生器或算法實(shí)現(xiàn)恒利用函數(shù)發(fā)生器或算法實(shí)現(xiàn)恒Eg / s控制方式，即控制方式，即gsE常值4-30其目的是

43、為了堅(jiān)持異步電動(dòng)機(jī)定子氣隙磁通其目的是為了堅(jiān)持異步電動(dòng)機(jī)定子氣隙磁通m恒定。恒定。 -71-71- 2轉(zhuǎn)差頻率限幅控制 由于調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能取決于對(duì)轉(zhuǎn)矩控制的才干，類似于直流電動(dòng)機(jī)利用控制電樞電流來(lái)控制電磁轉(zhuǎn)矩的思緒，思索到采用恒Eg/s控制方式，根據(jù)式4-20計(jì)算電磁轉(zhuǎn)矩2gsrep2222srsr3lEsRTnRsLsgssNsmsNsmssNsm14.444.4422Ef N kN kN k-72-72-222srepsNsm2222rsr32lsRTn N kRsL22mpsNs32Kn N kssls2sremm2222rsrllRTKRsL4-32-73-73- 當(dāng)電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)

44、時(shí)，因當(dāng)電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，因s值很小，值很小， sl也很小，這時(shí)也很小，這時(shí)可以以為可以以為 slLlrRr，那么轉(zhuǎn)矩公式可以近似為，那么轉(zhuǎn)矩公式可以近似為 2semmrlTKR4-33 式式4-33闡明，當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)在闡明，當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)在s值很小的穩(wěn)態(tài)值很小的穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，假設(shè)可以堅(jiān)持定子氣隙磁通運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，假設(shè)可以堅(jiān)持定子氣隙磁通m不變，不變， 其電磁轉(zhuǎn)矩其電磁轉(zhuǎn)矩Te與轉(zhuǎn)差角頻率與轉(zhuǎn)差角頻率 sl成正比。成正比。 這意味著在這意味著在異步電動(dòng)機(jī)中控制異步電動(dòng)機(jī)中控制 sl，就象在直流電動(dòng)機(jī)中控制電，就象在直流電動(dòng)機(jī)中控制電樞電流一樣，可以到達(dá)間接控制轉(zhuǎn)矩的目的。樞電流一樣，可以到達(dá)間接

45、控制轉(zhuǎn)矩的目的。 -74-74- 為了控制為了控制 sl，在系統(tǒng)中設(shè)置轉(zhuǎn)速調(diào)理器，在系統(tǒng)中設(shè)置轉(zhuǎn)速調(diào)理器ASR，其，其輸出作為轉(zhuǎn)差給定信號(hào)輸出作為轉(zhuǎn)差給定信號(hào) *sl；為限制異步電動(dòng)機(jī)在穩(wěn)；為限制異步電動(dòng)機(jī)在穩(wěn)態(tài)范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，設(shè)置態(tài)范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，設(shè)置ST飽和限幅，使得轉(zhuǎn)差角頻率飽和限幅，使得轉(zhuǎn)差角頻率 sl在限幅范圍內(nèi)與電磁轉(zhuǎn)矩在限幅范圍內(nèi)與電磁轉(zhuǎn)矩Te成正比，并對(duì)式成正比，并對(duì)式4-32取取dTe/d sl =0，求取最大轉(zhuǎn)差，求取最大轉(zhuǎn)差 slmax作為限幅作為限幅值，即有值，即有 rs maxrllRL4-34-75-75- 這樣就可以經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)差控制來(lái)控制轉(zhuǎn)矩，并能根本這樣就可以經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)差控制來(lái)

46、控制轉(zhuǎn)矩，并能根本堅(jiān)持堅(jiān)持Te與與 sl成正比，其作用就象在直流調(diào)速系統(tǒng)中成正比，其作用就象在直流調(diào)速系統(tǒng)中用電樞電流控制轉(zhuǎn)矩類似。因此，基于轉(zhuǎn)差頻率控用電樞電流控制轉(zhuǎn)矩類似。因此，基于轉(zhuǎn)差頻率控制的異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能得到制的異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能得到了改善。了改善。 必需指出，上述轉(zhuǎn)差頻率控制規(guī)律是在堅(jiān)持必需指出，上述轉(zhuǎn)差頻率控制規(guī)律是在堅(jiān)持m恒恒定的前提下獲得的，而采用恒定的前提下獲得的，而采用恒Eg/ s控制就是為了到控制就是為了到達(dá)堅(jiān)持達(dá)堅(jiān)持m恒定的目的。恒定的目的。 -76-76- 假設(shè)系統(tǒng)中假設(shè)系統(tǒng)中ASR采用采用PI調(diào)理器，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差調(diào)調(diào)理器，

47、可以實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差調(diào)速，使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度有較大的提高。又因采用了恒速，使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度有較大的提高。又因采用了恒定子電動(dòng)勢(shì)頻比控制方式，即滿足恒定子電動(dòng)勢(shì)頻比控制方式，即滿足恒Eg/ s控制特性，控制特性， 因此，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能如圖因此，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能如圖4-18所示，其輸出的最大所示，其輸出的最大轉(zhuǎn)矩在調(diào)速過(guò)程中堅(jiān)持不變，具有低頻帶負(fù)載的才干，轉(zhuǎn)矩在調(diào)速過(guò)程中堅(jiān)持不變，具有低頻帶負(fù)載的才干，擴(kuò)展了調(diào)速范圍。擴(kuò)展了調(diào)速范圍。 然而，雖然轉(zhuǎn)速閉環(huán)恒定子電動(dòng)勢(shì)頻比控制的調(diào)速然而，雖然轉(zhuǎn)速閉環(huán)恒定子電動(dòng)勢(shì)頻比控制的調(diào)速系統(tǒng)具有較好的動(dòng)、靜態(tài)性能，但是還不能完全到達(dá)系統(tǒng)具有較好的動(dòng)、靜態(tài)性能，但是還不能完

48、全到達(dá)直流雙閉環(huán)系統(tǒng)的程度，具有一定的局限性。其主要直流雙閉環(huán)系統(tǒng)的程度，具有一定的局限性。其主要緣由在于：緣由在于：-77-77- 1采用采用FG實(shí)現(xiàn)恒實(shí)現(xiàn)恒Eg/ s控制算法依賴于定子壓降補(bǔ)控制算法依賴于定子壓降補(bǔ)償償U(kuò)*co，但其大小與定子電流有關(guān)，因此固定的，但其大小與定子電流有關(guān)，因此固定的U*co設(shè)置會(huì)帶來(lái)補(bǔ)償誤差；設(shè)置會(huì)帶來(lái)補(bǔ)償誤差； 2轉(zhuǎn)差頻率控制的系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)是基于穩(wěn)態(tài)模型轉(zhuǎn)差頻率控制的系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)是基于穩(wěn)態(tài)模型的，因此堅(jiān)持恒定只需在系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)成立，在動(dòng)態(tài)過(guò)程的，因此堅(jiān)持恒定只需在系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)成立，在動(dòng)態(tài)過(guò)程中的變化會(huì)影響系統(tǒng)的實(shí)踐動(dòng)態(tài)性能；中的變化會(huì)影響系統(tǒng)的實(shí)踐動(dòng)態(tài)性能

49、； 3在頻率控制環(huán)節(jié)，定子頻率由轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)差頻率合在頻率控制環(huán)節(jié)，定子頻率由轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)差頻率合成，即成，即 *s= r+ *sl，但是由于轉(zhuǎn)速檢測(cè)的誤差會(huì)呵斥，但是由于轉(zhuǎn)速檢測(cè)的誤差會(huì)呵斥頻率控制信號(hào)的誤差。頻率控制信號(hào)的誤差。 假設(shè)需求進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能，那么應(yīng)采用動(dòng)態(tài)模型假設(shè)需求進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能，那么應(yīng)采用動(dòng)態(tài)模型來(lái)描畫(huà)系統(tǒng)，并設(shè)法采用恒來(lái)描畫(huà)系統(tǒng)，并設(shè)法采用恒Er/ s控制方式，控制方式， 這是矢量這是矢量控制要處理的問(wèn)題。控制要處理的問(wèn)題。-78-78-4.2.4 按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的矢量控制系統(tǒng)按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的矢量控制系統(tǒng) 異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，是一個(gè)高階、非線性、異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)

50、模型，是一個(gè)高階、非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)，雖然經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換有所簡(jiǎn)化，強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)，雖然經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換有所簡(jiǎn)化，但其非線性和多變量的性質(zhì)沒(méi)有改動(dòng)。但其非線性和多變量的性質(zhì)沒(méi)有改動(dòng)。 為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化系統(tǒng)模型，使之易于控制并提高性為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化系統(tǒng)模型，使之易于控制并提高性能，許多專家學(xué)者進(jìn)展了不懈的努力，終于在上世能，許多專家學(xué)者進(jìn)展了不懈的努力，終于在上世紀(jì)紀(jì)70年代初提出了矢量控制年代初提出了矢量控制VC概念，其后經(jīng)過(guò)概念，其后經(jīng)過(guò)不斷開(kāi)展，基于矢量控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)成為今天不斷開(kāi)展，基于矢量控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)成為今天高性能交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制的主流方案之一。高性能交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制的主

51、流方案之一。-79-79- 1矢量控制系統(tǒng)的解耦模型矢量控制系統(tǒng)的解耦模型 由第由第2章的交流電動(dòng)機(jī)建模實(shí)際，當(dāng)兩相旋轉(zhuǎn)章的交流電動(dòng)機(jī)建模實(shí)際，當(dāng)兩相旋轉(zhuǎn)d-q坐標(biāo)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)速度等于定子供電頻率且取系的旋轉(zhuǎn)速度等于定子供電頻率且取d軸沿著轉(zhuǎn)子磁鏈軸沿著轉(zhuǎn)子磁鏈的方向時(shí)，就稱為按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，按轉(zhuǎn)的方向時(shí)，就稱為按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的異步電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型如下子磁場(chǎng)定向的異步電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型如下msdsssdrss sqrpp(290)LuRLiLiLmmsdsssdrdss sqsrqrrpp(285)LLuRLiL iLL 2msr1LL L 電機(jī)的漏磁系數(shù)電機(jī)

52、的漏磁系數(shù) -80-80-msqsssq1s sdsrrp(291)LuRLiLiLmmsqsssqrqss sdsrdrrpp(286)LLuRLiL iLL mrsdr(292)1pLiTmrdsdrdrqrr10p(287)slLiTT 4-35勵(lì)磁電流分量勵(lì)磁電流分量-81-81-mepr sqr(293)LTniLe() (289)mrd sqrq spdrLTiiLn4-36電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩分量分量-82-82- 式式4-35闡明：闡明： 轉(zhuǎn)子磁鏈僅由定子電流勵(lì)磁分量轉(zhuǎn)子磁鏈僅由定子電流勵(lì)磁分量isd產(chǎn)生，與轉(zhuǎn)矩分產(chǎn)生，與轉(zhuǎn)矩分量量isq無(wú)關(guān)，即定子電流的勵(lì)磁分量與轉(zhuǎn)矩分量是解無(wú)關(guān)

53、，即定子電流的勵(lì)磁分量與轉(zhuǎn)矩分量是解耦的耦的 r與與isd之間的關(guān)系是一階慣性環(huán)節(jié)，其時(shí)間常數(shù)為之間的關(guān)系是一階慣性環(huán)節(jié)，其時(shí)間常數(shù)為轉(zhuǎn)子磁鏈勵(lì)磁時(shí)間常數(shù)轉(zhuǎn)子磁鏈勵(lì)磁時(shí)間常數(shù)Tr 假設(shè)能堅(jiān)持轉(zhuǎn)子磁鏈恒定，那么電磁轉(zhuǎn)矩就由定子假設(shè)能堅(jiān)持轉(zhuǎn)子磁鏈恒定，那么電磁轉(zhuǎn)矩就由定子電流轉(zhuǎn)矩分量電流轉(zhuǎn)矩分量isq控制，這與直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩由電控制，這與直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩由電樞電流控制相仿樞電流控制相仿mrsdr(292)1pLiT4-35-83-83- 式式4-35、式、式4-36構(gòu)成按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的矢量構(gòu)成按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的矢量控制根本方程式，按照這組根本方程式，以電流為主要控制根本方程式，按照這組根本方程式，

54、以電流為主要變量，可建立如圖變量，可建立如圖4-25所示的異步電動(dòng)機(jī)的矢量變換與所示的異步電動(dòng)機(jī)的矢量變換與電流解耦模型。電流解耦模型。 -84-84- 圖中異步電動(dòng)機(jī)模型經(jīng)過(guò)矢量變換，將定子電流解圖中異步電動(dòng)機(jī)模型經(jīng)過(guò)矢量變換，將定子電流解耦成耦成isd和和isq兩個(gè)分量，假設(shè)轉(zhuǎn)子磁鏈堅(jiān)持恒定，那么兩個(gè)分量，假設(shè)轉(zhuǎn)子磁鏈堅(jiān)持恒定，那么系統(tǒng)被分成系統(tǒng)被分成Te r和和r兩個(gè)子系統(tǒng)，就象直流電動(dòng)兩個(gè)子系統(tǒng)，就象直流電動(dòng)機(jī)分為勵(lì)磁和電樞兩個(gè)子系一致樣，因此又稱為等效機(jī)分為勵(lì)磁和電樞兩個(gè)子系一致樣，因此又稱為等效直流電動(dòng)機(jī)模型。直流電動(dòng)機(jī)模型。 2矢量控制系統(tǒng)的根本思想和處理方案矢量控制系統(tǒng)的根本思

55、想和處理方案 由圖由圖4-25的異步電動(dòng)機(jī)的電流解耦模型可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)的異步電動(dòng)機(jī)的電流解耦模型可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換、主磁鏈按轉(zhuǎn)子磁鏈定向等計(jì)算處置，一個(gè)坐標(biāo)變換、主磁鏈按轉(zhuǎn)子磁鏈定向等計(jì)算處置，一個(gè)異步電動(dòng)機(jī)在模型上被等效為直流電動(dòng)機(jī)。而且該等異步電動(dòng)機(jī)在模型上被等效為直流電動(dòng)機(jī)。而且該等效直流電動(dòng)機(jī)的磁通和轉(zhuǎn)矩是分別的，可以分別進(jìn)展效直流電動(dòng)機(jī)的磁通和轉(zhuǎn)矩是分別的，可以分別進(jìn)展單獨(dú)控制。這樣，就可以按直流電動(dòng)機(jī)的控制思緒來(lái)單獨(dú)控制。這樣，就可以按直流電動(dòng)機(jī)的控制思緒來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)，并實(shí)現(xiàn)磁通和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速的解耦控制交流電動(dòng)機(jī)，并實(shí)現(xiàn)磁通和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速的解耦控制，這就是矢量控制的根本思想。控制，這就是矢

56、量控制的根本思想。-85-85- 按照矢量控制的根本思想，異步電動(dòng)機(jī)的矢量控制按照矢量控制的根本思想，異步電動(dòng)機(jī)的矢量控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案大致有兩類系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案大致有兩類 一類根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的電流解耦模型，采用電流型一類根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的電流解耦模型，采用電流型PWM變頻器來(lái)直接構(gòu)建矢量控制系統(tǒng)變頻器來(lái)直接構(gòu)建矢量控制系統(tǒng) 另一類引入電流閉環(huán)控制構(gòu)成雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，經(jīng)另一類引入電流閉環(huán)控制構(gòu)成雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)電流內(nèi)環(huán)將電流控制轉(zhuǎn)換為電壓控制，采用電壓過(guò)電流內(nèi)環(huán)將電流控制轉(zhuǎn)換為電壓控制，采用電壓型型PWM變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)矢量控制系統(tǒng)變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)矢量控制系統(tǒng)-86-86-內(nèi)容回想內(nèi)容回想 1、轉(zhuǎn)速閉

57、環(huán)恒定子電動(dòng)勢(shì)頻比控制的調(diào)速系統(tǒng)、轉(zhuǎn)速閉環(huán)恒定子電動(dòng)勢(shì)頻比控制的調(diào)速系統(tǒng)SE-87-87- 2矢量控制系統(tǒng)的解耦模型 mrsdr(435)1pLiTmepr sqr(436)LTniL-88-88- 3矢量控制系統(tǒng)的根本思想矢量控制系統(tǒng)的根本思想 經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換、主磁鏈按轉(zhuǎn)子磁鏈定向等計(jì)算處置，經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換、主磁鏈按轉(zhuǎn)子磁鏈定向等計(jì)算處置，一個(gè)異步電動(dòng)機(jī)在模型上被等效為直流電動(dòng)機(jī)。而一個(gè)異步電動(dòng)機(jī)在模型上被等效為直流電動(dòng)機(jī)。而且該等效直流電動(dòng)機(jī)的磁通和轉(zhuǎn)矩是分別的，可以且該等效直流電動(dòng)機(jī)的磁通和轉(zhuǎn)矩是分別的，可以分別進(jìn)展單獨(dú)控制。這樣，就可以按直流電動(dòng)機(jī)的分別進(jìn)展單獨(dú)控制。這樣，就可以按直流電動(dòng)

58、機(jī)的控制思緒來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)，并實(shí)現(xiàn)磁通和轉(zhuǎn)矩控制思緒來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)，并實(shí)現(xiàn)磁通和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速的解耦控制轉(zhuǎn)速的解耦控制 4、矢量控制系統(tǒng)的處理方案、矢量控制系統(tǒng)的處理方案 一類根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的電流解耦模型，采用電流型一類根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的電流解耦模型，采用電流型PWM變頻器來(lái)直接構(gòu)建矢量控制系統(tǒng)變頻器來(lái)直接構(gòu)建矢量控制系統(tǒng) 另一類引入電流閉環(huán)控制構(gòu)成雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，經(jīng)另一類引入電流閉環(huán)控制構(gòu)成雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)電流內(nèi)環(huán)將電流控制轉(zhuǎn)換為電壓控制，采用電壓過(guò)電流內(nèi)環(huán)將電流控制轉(zhuǎn)換為電壓控制，采用電壓型型PWM變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)矢量控制系統(tǒng)變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)矢量控制系統(tǒng)-89-89-1采用電流型采用電流型PWM變

59、頻器的矢量控制的系統(tǒng)方案變頻器的矢量控制的系統(tǒng)方案 該系統(tǒng)設(shè)置了轉(zhuǎn)速調(diào)理器該系統(tǒng)設(shè)置了轉(zhuǎn)速調(diào)理器ASR和磁鏈調(diào)理器和磁鏈調(diào)理器AR分別分別對(duì)轉(zhuǎn)速和磁通進(jìn)展分別控制。對(duì)轉(zhuǎn)速和磁通進(jìn)展分別控制。 由由ASR和和AR輸出的轉(zhuǎn)輸出的轉(zhuǎn)矩電流矩電流isq*和磁鏈電流分量和磁鏈電流分量isd*，經(jīng)坐標(biāo)反變換構(gòu)成三，經(jīng)坐標(biāo)反變換構(gòu)成三相定子電流給定信號(hào)相定子電流給定信號(hào)iA*、iB*、iC*，控制電流滯環(huán)跟，控制電流滯環(huán)跟蹤蹤PWM變頻器變頻器CHBPWM。 -90-90-2采用電壓型采用電壓型PWM變頻器的矢量控制的系統(tǒng)方案變頻器的矢量控制的系統(tǒng)方案 系統(tǒng)中引入電流閉環(huán)，設(shè)置兩個(gè)電流調(diào)理器構(gòu)成了轉(zhuǎn)系統(tǒng)中引

60、入電流閉環(huán)，設(shè)置兩個(gè)電流調(diào)理器構(gòu)成了轉(zhuǎn)速和磁鏈兩個(gè)獨(dú)立的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)電流內(nèi)環(huán)將速和磁鏈兩個(gè)獨(dú)立的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)電流內(nèi)環(huán)將電流控制轉(zhuǎn)換為電壓控制，采用電壓型正弦電流控制轉(zhuǎn)換為電壓控制，采用電壓型正弦PWM變頻變頻器或電壓空間矢量器或電壓空間矢量PWM變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)矢量控制系統(tǒng)變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)矢量控制系統(tǒng) -91-91- 3直接轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的矢量控制系統(tǒng)直接轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的矢量控制系統(tǒng) 系統(tǒng)主要由磁鏈調(diào)理器系統(tǒng)主要由磁鏈調(diào)理器AR和轉(zhuǎn)速調(diào)理器和轉(zhuǎn)速調(diào)理器ASR所所構(gòu)成，分別控制磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)速兩個(gè)子系統(tǒng)。構(gòu)成，分別控制磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)速兩個(gè)子系統(tǒng)。 在圖在圖4-25所示的異步電動(dòng)機(jī)電流解耦模型中，雖然所示