48交流傳動控制系統(tǒng)課件

4.4交流電動機無級調速系統(tǒng)長期以來，在電動機調速領域中，直流調速方案一直占主要地位。60年代以后，隨著電力電子學與電子技術的發(fā)展，使得采用半導體變流技術的交流調速系統(tǒng)得以實現(xiàn)，特別是70年代以來，大規(guī)模集成電路和計算機控制技術的發(fā)展，為交流電力傳動的進一步開發(fā)創(chuàng)造了有利的條件。在實際應用中，由于交流調速技術不僅具有優(yōu)良的調速性能，而且還帶來節(jié)約能源與占地面積、減少維護費用等優(yōu)點，尤其是在大容量或工作于惡劣環(huán)境時，更為直流拖動所不及。4.4交流電動機無級調速系統(tǒng)長期以來，在電動機調速領1由第一章的三相異步電動機的轉速：即改變轉差率S；改變極對數(shù)p；改變頻率f。定子電壓、轉子電阻、轉子電壓4.4.1交流變頻調速和控制方式1.異步電動機的調速變頻調速的優(yōu)點：1）調速范圍廣；2）調速平滑性好；3）在工作特性方面，都能做到和直流調速系統(tǒng)不相上下程度；4）成本稍高，但故障率低。由第一章的三相異步電動機的轉速：即改變轉差率S；改22：變頻調速的基本控制方式1）基頻（額定頻率fN）以下調速以三相異步電動機為例U1=E1=4.44f1W1KW1φm當降低f1時，如果U1不變，將使得磁通φm增大，電動機磁路飽和，勵磁電流極具增加。因此電動機將無法正常運行。為了防止磁路飽和，應使得φm保持不變，即：U1/f1=常數(shù)該調速方式為：恒磁通調速或是恒轉矩調速，也稱恒壓頻比控制方式電壓U1和頻率f1同時調2：變頻調速的基本控制方式1）基頻（額定頻率fN）以下調速以32）基頻以上調速（fN以上）基頻以上調速時，電壓升高是比較困難的。因此保持電壓不變，這時f1越高，φm越弱，這相當于直流電機的弱磁調速。該調速方式屬于“恒功率調速”fNf1U1U1Nφm恒轉矩調速φm恒功率調速2）基頻以上調速（fN以上）基頻以上調速時，電壓升高是比較困44.4.2晶閘管變頻調速系統(tǒng)一、變頻調速的原理若外加電壓不變，則磁通隨頻率改變而改變，亦即頻率降低，則磁通增加；頻率增加，磁通降低。顯而易見，前者有可能造成電動機的磁路過飽和，從而導致勵磁電流的增加而引起鐵心過熱。為了解決這一問題，這就要求在變頻調速系統(tǒng)中，降頻的同時最好降壓，即頻率與電壓能協(xié)調控制。4.4.2晶閘管變頻調速系統(tǒng)一、變頻調速的原理5二、交-直-交變頻調速系統(tǒng)交流電幅值可調的直流電幅值、頻率均可調的交流電可控整流電路逆變電路逆變電路整流電路整流電路的觸發(fā)電路逆變電路的觸發(fā)電路二、交-直-交變頻調速系統(tǒng)交流電幅值可調的直流電幅值、頻率均6系統(tǒng)中，晶閘管整流、移相觸發(fā)電路、脈沖放大器、電壓及速度負反饋環(huán)節(jié)的電路和原理與直流調速系統(tǒng)相同。

脈沖發(fā)生器電路：電壓信號脈沖信號幅值大小頻率大小將給定信號和反饋信號的差值變換為頻率與電壓大小成正比的脈沖信號；系統(tǒng)中，晶閘管整流、移相觸發(fā)電路、脈沖放大器、電壓及7頻率/電壓（F/V）變換器：電壓信號脈沖信號幅值大小頻率大小環(huán)行計數(shù)器:實質是一個脈沖分配器，它把來自頻率發(fā)生器的脈沖6個（或12個）一組依次分配，經(jīng)脈沖放大器后，順序觸發(fā)逆變器的6組晶閘管來實現(xiàn)逆變。為了實現(xiàn)電壓與頻率的協(xié)調控制。因為變頻的同時需調壓。頻率/電壓（F/V）變換器把脈沖信號變換成與頻率成正比的電壓信號頻率/電壓（F/V）變換器：電壓信號脈沖信號幅值大小頻率大8晶閘管整流電路和逆變電路：逆變器的輸入電壓是整流電路的輸出電壓,整流電路的輸出電壓發(fā)生變化時，逆變器輸出交流電壓的正負峰值將隨之發(fā)生變化。2：工作原理給定脈沖頻率逆變器輸出電壓頻率nF/V的輸出整流電路輸出逆變器輸出電壓幅值晶閘管整流電路和逆變電路：逆變器的輸入電壓是整流電路的輸出電9由上可知：當給定增加時，電動機輸入電壓的頻率和電壓同時增加。用同樣的方法可分析，當給定減小時，電動機輸入電壓的頻率和電壓同時減小。即改變頻率的同時也改變電壓的大小，調節(jié)電路的參數(shù)，可調節(jié)電壓與頻率的比值。交-交變頻是直接將固定頻率和電壓的交流電變成頻率和電壓均可調的交流電，而不經(jīng)過中間直流環(huán)節(jié)，故也稱為直接變頻。交-交直接變頻除了用于交流電動機調速外，也可用于變頻交流電源。如用直接變頻器可以將單相交流電變換為兩相及三相交流電，亦可以將高頻電源變?yōu)榈皖l電源等。三、交-交變頻調速系統(tǒng)由上可知：當給定增加時，電動機輸入電壓的頻率和電壓同時增加。101.交流調頻電路共陰極組共陽極組分析可知：共陰極組整流電路可以把交流電變?yōu)檎胫艿闹绷麟妷?；共陰極組整流電路可以把交流電變?yōu)樨摪胫艿闹绷麟妷?；直流電壓的大小由控制角控制?.交流調頻電路共陰極組共陽極組分析可知：共陰極組整流電路11把共陽極組和共陰極組整流電路組合起來就可構成交流調頻調壓電路。輸入電壓f1和2管交替導通頻率為f1、3、4、2管順序導通頻率為f/21、3、1、2、4、2管順序導通頻率為f/31、3、1、3、4、2、4、2管順序導通頻率為f/4改變4只可控硅通電順序可改變輸出電壓的頻率；改變可控硅控制角可改變輸出電壓的大小。共陰極組共陽極組把共陽極組和共陰極組整流電路組合起來就可構成交流調頻調壓電路12教材里面的是：1：使移相角α不斷地按照余弦規(guī)律變化，同時對正負組整流器按一定得頻率進行切換，這樣輸出的電壓平均值是按正弦規(guī)律變化的。2：改變移相角α變化的速度，可以改變輸出電壓的頻率。教材里面的是：132.交-交變頻系統(tǒng)3.特點交-交變頻系統(tǒng)，電路簡單；頻率不能連續(xù)。2.交-交變頻系統(tǒng)3.特點14工作原理：圖中給定信號經(jīng)電壓/頻率變換轉換成與給定信號成比例的脈沖信號，然后經(jīng)環(huán)行分配器分頻，依次形成相差T/6、持續(xù)時間為T/3的選組脈沖。選組脈沖規(guī)定了什么時間允許哪組晶閘管工作。與此同時，給定信號被變換成與之相應的移相脈沖，從而決定每組晶閘管導通的次序及控制角α的大小。移相脈沖與選組脈沖經(jīng)邏輯電路確定了每個晶閘管的導通時刻，低速時為了補償定子的壓降，引入了函數(shù)發(fā)生器以適當提高電壓。工作原理：15交-交變頻器與交-直-交變頻器調速系統(tǒng)相比，優(yōu)點有：1：僅有一級功率變換，損耗小，效率高；2：可以自然換流，不需附加換流電路；3：容易實現(xiàn)四象限運行；4：低頻時輸出電壓波形較好，可降低轉矩脈動和諧波損耗；缺點：最高頻率受電源頻率限制，一般不超過電源頻率的1/2；主電路所需晶閘管較多，控制電路較復雜。一般用于低速、大容量的場合。交-交變頻器與交-直-交變頻器調速系統(tǒng)相比，優(yōu)點有：164.4交流電動機無級調速系統(tǒng)長期以來，在電動機調速領域中，直流調速方案一直占主要地位。60年代以后，隨著電力電子學與電子技術的發(fā)展，使得采用半導體變流技術的交流調速系統(tǒng)得以實現(xiàn)，特別是70年代以來，大規(guī)模集成電路和計算機控制技術的發(fā)展，為交流電力傳動的進一步開發(fā)創(chuàng)造了有利的條件。在實際應用中，由于交流調速技術不僅具有優(yōu)良的調速性能，而且還帶來節(jié)約能源與占地面積、減少維護費用等優(yōu)點，尤其是在大容量或工作于惡劣環(huán)境時，更為直流拖動所不及。4.4交流電動機無級調速系統(tǒng)長期以來，在電動機調速領17由第一章的三相異步電動機的轉速：即改變轉差率S；改變極對數(shù)p；改變頻率f。定子電壓、轉子電阻、轉子電壓4.4.1交流變頻調速和控制方式1.異步電動機的調速變頻調速的優(yōu)點：1）調速范圍廣；2）調速平滑性好；3）在工作特性方面，都能做到和直流調速系統(tǒng)不相上下程度；4）成本稍高，但故障率低。由第一章的三相異步電動機的轉速：即改變轉差率S；改182：變頻調速的基本控制方式1）基頻（額定頻率fN）以下調速以三相異步電動機為例U1=E1=4.44f1W1KW1φm當降低f1時，如果U1不變，將使得磁通φm增大，電動機磁路飽和，勵磁電流極具增加。因此電動機將無法正常運行。為了防止磁路飽和，應使得φm保持不變，即：U1/f1=常數(shù)該調速方式為：恒磁通調速或是恒轉矩調速，也稱恒壓頻比控制方式電壓U1和頻率f1同時調2：變頻調速的基本控制方式1）基頻（額定頻率fN）以下調速以192）基頻以上調速（fN以上）基頻以上調速時，電壓升高是比較困難的。因此保持電壓不變，這時f1越高，φm越弱，這相當于直流電機的弱磁調速。該調速方式屬于“恒功率調速”fNf1U1U1Nφm恒轉矩調速φm恒功率調速2）基頻以上調速（fN以上）基頻以上調速時，電壓升高是比較困204.4.2晶閘管變頻調速系統(tǒng)一、變頻調速的原理若外加電壓不變，則磁通隨頻率改變而改變，亦即頻率降低，則磁通增加；頻率增加，磁通降低。顯而易見，前者有可能造成電動機的磁路過飽和，從而導致勵磁電流的增加而引起鐵心過熱。為了解決這一問題，這就要求在變頻調速系統(tǒng)中，降頻的同時最好降壓，即頻率與電壓能協(xié)調控制。4.4.2晶閘管變頻調速系統(tǒng)一、變頻調速的原理21二、交-直-交變頻調速系統(tǒng)交流電幅值可調的直流電幅值、頻率均可調的交流電可控整流電路逆變電路逆變電路整流電路整流電路的觸發(fā)電路逆變電路的觸發(fā)電路二、交-直-交變頻調速系統(tǒng)交流電幅值可調的直流電幅值、頻率均22系統(tǒng)中，晶閘管整流、移相觸發(fā)電路、脈沖放大器、電壓及速度負反饋環(huán)節(jié)的電路和原理與直流調速系統(tǒng)相同。

脈沖發(fā)生器電路：電壓信號脈沖信號幅值大小頻率大小將給定信號和反饋信號的差值變換為頻率與電壓大小成正比的脈沖信號；系統(tǒng)中，晶閘管整流、移相觸發(fā)電路、脈沖放大器、電壓及23頻率/電壓（F/V）變換器：電壓信號脈沖信號幅值大小頻率大小環(huán)行計數(shù)器:實質是一個脈沖分配器，它把來自頻率發(fā)生器的脈沖6個（或12個）一組依次分配，經(jīng)脈沖放大器后，順序觸發(fā)逆變器的6組晶閘管來實現(xiàn)逆變。為了實現(xiàn)電壓與頻率的協(xié)調控制。因為變頻的同時需調壓。頻率/電壓（F/V）變換器把脈沖信號變換成與頻率成正比的電壓信號頻率/電壓（F/V）變換器：電壓信號脈沖信號幅值大小頻率大24晶閘管整流電路和逆變電路：逆變器的輸入電壓是整流電路的輸出電壓,整流電路的輸出電壓發(fā)生變化時，逆變器輸出交流電壓的正負峰值將隨之發(fā)生變化。2：工作原理給定脈沖頻率逆變器輸出電壓頻率nF/V的輸出整流電路輸出逆變器輸出電壓幅值晶閘管整流電路和逆變電路：逆變器的輸入電壓是整流電路的輸出電25由上可知：當給定增加時，電動機輸入電壓的頻率和電壓同時增加。用同樣的方法可分析，當給定減小時，電動機輸入電壓的頻率和電壓同時減小。即改變頻率的同時也改變電壓的大小，調節(jié)電路的參數(shù)，可調節(jié)電壓與頻率的比值。交-交變頻是直接將固定頻率和電壓的交流電變成頻率和電壓均可調的交流電，而不經(jīng)過中間直流環(huán)節(jié)，故也稱為直接變頻。交-交直接變頻除了用于交流電動機調速外，也可用于變頻交流電源。如用直接變頻器可以將單相交流電變換為兩相及三相交流電，亦可以將高頻電源變?yōu)榈皖l電源等。三、交-交變頻調速系統(tǒng)由上可知：當給定增加時，電動機輸入電壓的頻率和電壓同時增加。261.交流調頻電路共陰極組共陽極組分析可知：共陰極組整流電路可以把交流電變?yōu)檎胫艿闹绷麟妷?；共陰極組整流電路可以把交流電變?yōu)樨摪胫艿闹绷麟妷海恢绷麟妷旱拇笮∮煽刂平强刂疲?.交流調頻電路共陰極組共陽極組分析可知：共陰極組整流電路27把共陽極組和共陰極組整流電路組合起來就可構成交流調頻調壓電路。輸入電壓f1和2管交替導通頻率為f1、3、4、2管順序導通頻率為f/21、3、1、2、4、2管順序導通頻率為f/31、3、1、3、4、2、4、2管順序導通頻率為f/4改變4只可控硅通電順序可改變輸出電壓的頻率；改變可控硅控制角可改變輸出電壓的大小。共陰極組共陽極組把共陽極組和共陰極組整流電路組合起來就可構成交流調頻調壓電路28教材里面的是：1：使移相角α不斷地按照余弦規(guī)律變化，同時對正負組整流器按一定得頻率進行切換，這樣輸出的電壓平均值是按正弦規(guī)律變化的。2：改變移相角α變化的速度，可以改變輸出電壓的頻率。教材里面的是：292.交-交變頻系統(tǒng)3.特點交-交變頻系統(tǒng)，電路簡單；頻率不能連續(xù)。2.交-交變頻系統(tǒng)3.特點30工作原理：圖中給定信號經(jīng)電壓/頻率變換轉換成與給定信號成比例的脈沖信號，然后經(jīng)環(huán)行分配器分頻，依次形成相差T/6、持續(xù)時間為T/3的選組脈沖。選組脈沖規(guī)定了什么時間允許哪組晶閘管工作。與此同時，給定信號被變換成與之相應的移相