變頻器原理與應(yīng)用 第3版 教案 7.1-7.2 U／f控制、轉(zhuǎn)差頻率控制（SF控制）

PAGE《變頻器原理及應(yīng)用（第3版）》電子教案PAGE第2頁(yè)共4頁(yè)中等職業(yè)教育課程改革國(guó)家規(guī)劃新教材《電子技術(shù)基礎(chǔ)》電子教案 PAGE1章節(jié)課題第7章變頻器的控制方式7.1U／f控制7.2轉(zhuǎn)差頻率控制（SF控制）課時(shí)2教學(xué)目的1.掌握變頻器常用的控制方式。2.掌握變頻器的U／f控制方式。3.了解轉(zhuǎn)差頻率控制方式。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)：變頻器的U／f控制方式。教學(xué)方法聯(lián)系工程實(shí)際講授變頻器常用的控制方式，使學(xué)生掌握變頻器的U／f控制方式，了解轉(zhuǎn)差頻率控制方式。。教具作業(yè)習(xí)題7-1；習(xí)題7-2；習(xí)題7-6課后小結(jié)變頻器的控制方式有：U／f控制、轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制等。U／f控制是使變頻器的輸出在改變頻率的同時(shí)也改變電壓，通常是使U／f為常數(shù)，這樣可使電動(dòng)機(jī)磁通保持一定，在較寬的調(diào)速范圍內(nèi)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、效率、功率因數(shù)不下降。低頻時(shí)，可通過(guò)提高U/f比使輸出轉(zhuǎn)矩得到補(bǔ)償?shù)模@種方法被稱作轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償。轉(zhuǎn)差頻率控制就是檢測(cè)出電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，構(gòu)成速度閉環(huán)，速度調(diào)節(jié)器的輸出為轉(zhuǎn)差頻率，通過(guò)控制轉(zhuǎn)差頻率來(lái)控制轉(zhuǎn)矩和電流，使速度的靜態(tài)誤差變小。教學(xué)內(nèi)容7.1U／f控制7.2轉(zhuǎn)差頻率控制（SF控制）知識(shí)目標(biāo)：1.掌握變頻器的U／f控制原理。2.了解轉(zhuǎn)差頻率控制原理。技能目標(biāo)：學(xué)會(huì)根據(jù)負(fù)載類型選擇變頻器的U／f控制曲線。教學(xué)內(nèi)容7.1U／f控制7.1.1U／f控制原理U／f控制是使變頻器的輸出在改變頻率的同時(shí)也改變電壓，通常是使U／f為常數(shù)，這樣可使電動(dòng)機(jī)磁通保持一定，在較寬的調(diào)速范圍內(nèi)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、效率、功率因數(shù)不下降。7.1.2恒U／f控制方式的機(jī)械特性觀察各條機(jī)械特性，它們的特征如下：1）從fN向下調(diào)頻時(shí)，n0x下移，TKx逐漸減小。2）fx在fN附近下調(diào)時(shí)：kf=ku→1，TKx減小很少，可近似認(rèn)為T(mén)Kx≈TKN，fx調(diào)的很低時(shí)：kf=ku→0，TKx減小很快。3）不同fx時(shí)，臨界轉(zhuǎn)差ΔnKx變化不是很大，所以穩(wěn)定工作區(qū)的機(jī)械特性基本是平行的，且機(jī)械特性較硬。7.1.3對(duì)額定頻率fN以下變頻調(diào)速特性的修正在低頻時(shí)，TKx的大幅減小，嚴(yán)重影響到電動(dòng)機(jī)在低速時(shí)的帶負(fù)載能力，造成低頻時(shí)TKx教學(xué)內(nèi)容針對(duì)kf=ku下降時(shí)Ex在Ux的比重減小，從而造成ΦM和電磁轉(zhuǎn)矩TKx的下降的情況，可適當(dāng)提高調(diào)壓比ku，使ku＞kf，即提高Ux的值，使得Ex的值增加。從而保證Ex/fx＝常數(shù)。因此這種方法被稱作電壓補(bǔ)償，也有些資料稱為轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償。7.1.4U／f控制的功能低頻時(shí)U／f比決不可盲目取大。但在負(fù)載變化較大的拖動(dòng)系統(tǒng)，會(huì)不可避免的出現(xiàn)上述情況。例如：起重機(jī)械起吊的重物有時(shí)重，有時(shí)輕；電梯里的乘客有時(shí)多、有時(shí)少等等。負(fù)載變動(dòng)，則電流也必變動(dòng)，阻抗壓降也就變動(dòng)。而U／f比只能根據(jù)負(fù)載最重時(shí)的工況進(jìn)行設(shè)定，設(shè)定后是不能隨負(fù)載而變的。因此，在輕載時(shí)就出現(xiàn)了補(bǔ)償過(guò)分。針對(duì)U／f控制中的過(guò)分補(bǔ)償情況，一些高性能的變頻器都設(shè)置了自動(dòng)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償功能。2.U／f控制功能的選擇為了方便用戶選擇U／f比，變頻器通常都是以U／f控制曲線的方式提供給用戶，讓用戶選擇的，如圖8-3所示。7.2轉(zhuǎn)差頻率控制（SF控制）轉(zhuǎn)差頻率控制就是檢測(cè)出電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，構(gòu)成速度閉環(huán)，速度調(diào)節(jié)器的輸出為轉(zhuǎn)差頻率，然后以電機(jī)速度對(duì)應(yīng)的頻率與轉(zhuǎn)差頻率之和作為變頻器的給定輸出頻率。由于通過(guò)控制轉(zhuǎn)差頻率來(lái)控制轉(zhuǎn)矩和電流，與U／f控制相比其加減速特性和限制過(guò)電流的能力得到提高。另外，它有速度調(diào)節(jié)器，利用速度反饋進(jìn)行速度閉環(huán)控制，速度的靜態(tài)誤差小，適用于自動(dòng)控制系統(tǒng)。教學(xué)內(nèi)容7.2.1轉(zhuǎn)差頻率控制原理如果保持電動(dòng)機(jī)的氣隙磁通一定，則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩及電流由轉(zhuǎn)差角頻率決定，因此，若添加控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差角頻率的功能，那么異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩就可以控制。轉(zhuǎn)差頻率是施加于電動(dòng)機(jī)的交流電壓頻率與電動(dòng)機(jī)速度(電氣角頻率)的差頻率，在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上安裝測(cè)速發(fā)電機(jī)(PG)等速度檢出器可以檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的速度，檢測(cè)出的轉(zhuǎn)子速度加上轉(zhuǎn)差頻率(與產(chǎn)生所要求的轉(zhuǎn)矩相對(duì)應(yīng))就是逆變器的輸出頻率。7.2.2轉(zhuǎn)差頻率控制的系統(tǒng)構(gòu)成圖8-7為轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)構(gòu)成圖。采用轉(zhuǎn)子速度閉環(huán)控制，速度調(diào)節(jié)器通常采用PI控制。它的輸入為速度設(shè)定信號(hào)ω2*和檢測(cè)的電機(jī)實(shí)際速度ω2之間的誤差信號(hào)。速度調(diào)節(jié)器的輸出為轉(zhuǎn)差頻率設(shè)定信號(hào)ωs*。變頻器的設(shè)定頻率即