交流传动控制系统课件.ppt
4.4 交流电动机无级调速系统,长期以来，在电动机调速领域中，直流调速方案一直占主要地位。60年代以后，随着电力电子学与电子技术的发展，使得采用半导体变流技术的交流调速系统得以实现，特别是70年代以来，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，为交流电力传动的进一步开发创造了有利的条件。在实际应用中，由于交流调速技术不仅具有优良的调速性能，而且还带来节约能源与占地面积、减少维护费用等优点，尤其是在大容量或工作于恶劣环境时，更为直流拖动所不及。,由第一章的三相异步电动机的转速：,即改变转差率S；,改变极对数p；,改变频率f。,定子电压、转子电阻、转子电压,4.4.1交流变频调速和控制方式,1.异步电动机的调速,变频调速的优点：1）调速范围广；2）调速平滑性好；3）在工作特性方面，都能做到和直流调速系统不相上下程度；4）成本稍高，但故障率低。,2：变频调速的基本控制方式,1）基频（额定频率fN）以下调速,以三相异步电动机为例U1=E1=4.44f1W1KW1m,当降低f1时，如果U1不变，将使得磁通m增大，电动机磁路饱和，励磁电流极具增加。因此电动机将无法正常运行。为了防止磁路饱和，应使得m保持不变，即：U1/f1=常数,该调速方式为：恒磁通调速或是恒转矩调速，也称恒压频比控制方式,电压U1和频率f1同时调,2）基频以上调速（fN以上）,基频以上调速时，电压升高是比较困难的。因此保持电压不变，这时f1越高，m越弱，这相当于直流电机的弱磁调速。该调速方式属于“恒功率调速”,fN,f1,U1,U1N,m,恒转矩调速,m,恒功率调速,4.4.2 晶闸管变频调速系统,一、变频调速的原理,若外加电压不变，则磁通随频率改变而改变，亦即频率降低，则磁通增加；频率增加，磁通降低。,显而易见，前者有可能造成电动机的磁路过饱和，从而导致励磁电流的增加而引起铁心过热。,为了解决这一问题，这就要求在变频调速系统中，降频的同时最好降压，即频率与电压能协调控制。,二、交-直-交变频调速系统,交流电,幅值可调的直流电,幅值、频率均可调的交流电,可控整流电路,逆变电路,逆变电路,整流电路,整流电路的触发电路,逆变电路的触发电路,系统中，晶闸管整流、移相触发电路、脉冲放大器、电压及速度负反馈环节的电路和原理与直流调速系统相同。,脉冲发生器电路：,电压信号,脉冲信号,幅值大小,频率大小,将给定信号和反馈信号的差值变换为频率与电压大小成正比的脉冲信号；,频率/电压（F/V）变换器：,电压信号,脉冲信号,幅值大小,频率大小,环行计数器:实质是一个脉冲分配器，它把来自频率发生器的脉冲6个（或12个）一组依次分配，经脉冲放大器后，顺序触发逆变器的6组晶闸管来实现逆变。,为了实现电压与频率的协调控制。因为变频的同时需调压。频率/电压（F/V）变换器把脉冲信号变换成与频率成正比的电压信号,晶闸管整流电路和逆变电路：逆变器的输入电压是整流电路的输出电压,整流电路的输出电压发生变化时，逆变器输出交流电压的正负峰值将随之发生变化。,2：工作原理,给定,脉冲频率,逆变器输出电压频率,n,F/V的输出,整流电路输出,逆变器输出电压幅值,由上可知：当给定增加时，电动机输入电压的频率和电压同时增加。用同样的方法可分析，当给定减小时，电动机输入电压的频率和电压同时减小。即改变频率的同时也改变电压的大小，调节电路的参数，可调节电压与频率的比值。,交-交变频是直接将固定频率和电压的交流电变成频率和电压均可调的交流电，而不经过中间直流环节，故也称为直接变频。交-交直接变频除了用于交流电动机调速外，也可用于变频交流电源。如用直接变频器可以将单相交流电变换为两相及三相交流电，亦可以将高频电源变为低频电源等。,三、交-交变频调速系统,1.交流调频电路,共阴极组,共阳极组,分析可知：,共阴极组整流电路可以把交流电变为正半周的直流电压；,共阴极组整流电路可以把交流电变为负半周的直流电压；,直流电压的大小由控制角控制；,把共阳极组和共阴极组整流电路组合起来就可构成交流调频调压电路。,输入电压 f,1和2管交替导通 频率为 f,1、3、4、2 管顺序导通 频率为 f/2,1、3、1、2、4、2管顺序导通频率为 f/3,1、3、1、3、4、2、4、2管顺序导通 频率为 f/4,改变4只可控硅通电顺序可改变输出电压的频率；,改变可控硅控制角可改变输出电压的大小。,共阴极组,共阳极组,教材里面的是：1：使移相角不断地按照余弦规律变化，同时对正负组整流器按一定得频率进行切换，这样输出的电压平均值是按正弦规律变化的。2：改变移相角变化的速度，可以改变输出电压的频率。,2.交-交变频系统,3.特点,交-交变频系统，电路简单；频率不能连续。,工作原理：图中给定信号经电压/频率变换转换成与给定信号成比例的脉冲信号，然后经环行分配器分频，依次形成相差T/6、持续时间为T/3 的选组脉冲。选组脉冲规定了什么时间允许哪组晶闸管工作。与此同时，给定信号被变换成与之相应的移相脉冲，从而决定每组晶闸管导通的次序及控制角的大小。移相脉冲与选组脉冲经逻辑电路确定了每个晶闸管的导通时刻，低速时为了补偿定子的压降，引入了函数发生器以适当提高电压。,交-交变频器与交-直-交变频器调速系统相比，优点有：1：仅有一级功率变换，损耗小，效率高；2：可以自然换流，不需附加换流电路；3：容易实现四象限运行；4：低频时输出电压波形较好，可降低转矩脉动和谐波损耗；缺点：最高频率受电源频率限制，一般不超过电源频率的1/2；主电路所需晶闸管较多，控制电路较复杂。一般用于低速、大容量的场合。,
