第5講 異步電動機(jī)的標(biāo)量控制

1、1第第5 5講：異步電動機(jī)的標(biāo)量控制講：異步電動機(jī)的標(biāo)量控制5-1 5-1 恒壓頻比控制（恒壓頻比控制（V/FV/F控制）控制）5-2 5-2 轉(zhuǎn)差頻率控制轉(zhuǎn)差頻率控制2異步電動機(jī)變頻異步電動機(jī)變頻調(diào)速的轉(zhuǎn)矩控制調(diào)速的轉(zhuǎn)矩控制方式方式（）（）V/FV/F控制控制（）轉(zhuǎn)差頻率控制（）轉(zhuǎn)差頻率控制（）矢量控制（）矢量控制（磁場定（磁場定向控制）向控制）（）直接（）直接轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩控制矩控制屬于標(biāo)量控制屬于標(biāo)量控制屬于矢量控制屬于矢量控制所謂標(biāo)量控制所謂標(biāo)量控制(scarlar(scarlar control) control)就是只對變量的大就是只對變量的大小進(jìn)行控制。小進(jìn)行控制。所謂矢量控制所謂矢量控

2、制( vector control)( vector control)是對變量的大小和是對變量的大小和相位同時進(jìn)行控制。相位同時進(jìn)行控制。3 異步電動機(jī)的動態(tài)模型非常復(fù)雜，穩(wěn)態(tài)模型則異步電動機(jī)的動態(tài)模型非常復(fù)雜，穩(wěn)態(tài)模型則相對簡單。對于象風(fēng)機(jī)、水泵這樣的負(fù)載，并不相對簡單。對于象風(fēng)機(jī)、水泵這樣的負(fù)載，并不需要很高的動態(tài)性能，只要在一定范圍內(nèi)能實現(xiàn)需要很高的動態(tài)性能，只要在一定范圍內(nèi)能實現(xiàn)高效率的調(diào)速就行，因此可以根據(jù)電動機(jī)的穩(wěn)態(tài)高效率的調(diào)速就行，因此可以根據(jù)電動機(jī)的穩(wěn)態(tài)模型進(jìn)行控制，即采用帶低頻電壓補(bǔ)償?shù)哪Ｐ瓦M(jìn)行控制，即采用帶低頻電壓補(bǔ)償?shù)腣/FV/F控制?？刂?。對調(diào)速范圍和起制動性能要求高一

3、些的負(fù)載，可對調(diào)速范圍和起制動性能要求高一些的負(fù)載，可采用轉(zhuǎn)差頻率控制方案。本講分別介紹兩類基于采用轉(zhuǎn)差頻率控制方案。本講分別介紹兩類基于電動機(jī)穩(wěn)態(tài)模型的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)。電動機(jī)穩(wěn)態(tài)模型的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)。4 5-1 恒壓頻比控制（恒壓頻比控制（V/F控制控制 ）1 1、V/FV/F控制的基本原理控制的基本原理當(dāng)電機(jī)運行頻率較高時，使定當(dāng)電機(jī)運行頻率較高時，使定子電壓與定子頻率保持同比變化子電壓與定子頻率保持同比變化，當(dāng)電機(jī)運行頻率較低時，為了，當(dāng)電機(jī)運行頻率較低時，為了抵消定子繞組壓降對電機(jī)轉(zhuǎn)矩的抵消定子繞組壓降對電機(jī)轉(zhuǎn)矩的影響，對定子電壓進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)償影響，對定子電壓進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)償，從而保證，

4、從而保證近似恒磁通近似恒磁通。fsUs V/F V/F比恒定控制是異步電動機(jī)變頻調(diào)速的基本控制方法，比恒定控制是異步電動機(jī)變頻調(diào)速的基本控制方法，它的基本出發(fā)點是控制磁通恒定，實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩控制。它的基本出發(fā)點是控制磁通恒定，實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩控制。 52 2、PWMPWM電壓型逆變器轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制系統(tǒng)電壓型逆變器轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制系統(tǒng) (1)(1)系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖 主電路由二極管整流器、濾波電容和電壓型逆變器組主電路由二極管整流器、濾波電容和電壓型逆變器組成成通用變頻器通用變頻器。 給定信號給定信號電電機(jī)定子頻率機(jī)定子頻率f fs s* * V/F V/F控制：控制：U Us s* *=Gf=Gfs

5、 s* *圖圖5-1 5-1 使用使用PWMPWM電壓型逆變器的異步電機(jī)電壓型逆變器的異步電機(jī)轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制二極二極管管整整流器流器PWM逆變器逆變器IMIMCG GsU*ACACfs*H Hfs*s*U0Ufs*6 V/F V/F控制要考慮控制要考慮( (注意注意) )的問題的問題 為減小定子電阻壓降對磁通的影響，函數(shù)為減小定子電阻壓降對磁通的影響，函數(shù)G G要考慮低頻要考慮低頻電壓補(bǔ)償電壓補(bǔ)償U(kuò) U0 0。電壓補(bǔ)償。電壓補(bǔ)償U(kuò) U0 0太小會造成轉(zhuǎn)矩不足，電壓補(bǔ)償太小會造成轉(zhuǎn)矩不足，電壓補(bǔ)償U(kuò) U0 0太大會造成電機(jī)磁通飽和，定子電流過大。太大會造成電機(jī)磁通飽和，

6、定子電流過大。s*U0Ufs*G環(huán)節(jié)的功能示意圖環(huán)節(jié)的功能示意圖二極二極管管整整流器流器PWM逆變器逆變器IMIMCG GsU*ACACfs*H Hfs*7 為防止起動時因轉(zhuǎn)差頻率過大而引起過電流需要限制為防止起動時因轉(zhuǎn)差頻率過大而引起過電流需要限制加加速時間速時間；同樣道理為防止減速時因轉(zhuǎn)差頻率過大而引起過；同樣道理為防止減速時因轉(zhuǎn)差頻率過大而引起過電流和過電壓需要限制電流和過電壓需要限制減速時間減速時間。 加速過快會引起輸出過流，減速過快會引起輸出過流和加速過快會引起輸出過流，減速過快會引起輸出過流和中間直流側(cè)過壓。中間直流側(cè)過壓。二極二極管管整整流器流器PWM逆變器逆變器IMIMCG G

7、sU*ACACfs*H Hfs*fs*H環(huán)節(jié)的功能示意圖環(huán)節(jié)的功能示意圖fs*n83 3、轉(zhuǎn)速閉環(huán)的恒壓頻比控制、轉(zhuǎn)速閉環(huán)的恒壓頻比控制 轉(zhuǎn)速開環(huán)的變頻調(diào)速系統(tǒng)可以滿足平滑調(diào)速的要求，但轉(zhuǎn)速開環(huán)的變頻調(diào)速系統(tǒng)可以滿足平滑調(diào)速的要求，但其靜態(tài)、動態(tài)性能都是有限的，要提高靜態(tài)性能，可采用其靜態(tài)、動態(tài)性能都是有限的，要提高靜態(tài)性能，可采用轉(zhuǎn)速反饋閉環(huán)控制。轉(zhuǎn)速反饋閉環(huán)控制。9(1)(1)系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖 給定信號給定信號電機(jī)速度指令電機(jī)速度指令f fr r* *； 速度指令速度指令f fr r* *與實際速度與實際速度f fr r相比較，速度誤差經(jīng)過速度調(diào)相比較，速度誤差經(jīng)過速度調(diào)節(jié)器給出節(jié)器給出定

8、子頻率指令定子頻率指令；圖圖5-2 5-2 使用使用PWMPWM電壓型逆變器的異步電機(jī)轉(zhuǎn)速電壓型逆變器的異步電機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)恒壓頻比控制閉環(huán)恒壓頻比控制f fs s* *G G二極管二極管整流器整流器PWMPWM逆變器逆變器IMIMACAC速度速度調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器電流限制電流限制速速度度傳傳感感器器_+_+frfr*Us*H H10 在產(chǎn)生定子頻率指令時，加入了電流限制信號，它只在在產(chǎn)生定子頻率指令時，加入了電流限制信號，它只在電流超過限制值時才起作用（通過限制定子頻率指令電流超過限制值時才起作用（通過限制定子頻率指令f fs s* *來來限制轉(zhuǎn)差頻率，防止限制轉(zhuǎn)差頻率，防止電動機(jī)失速電動機(jī)失速）；）

9、； V/FV/F控制：控制：U Us s* *=Gf=Gfs s* * 。 s*U0Ufs*G環(huán)節(jié)的功能示意圖環(huán)節(jié)的功能示意圖f fs s* *G G二極管二極管整流器整流器PWMPWM逆變器逆變器IMIMACAC速度速度調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器電流限制電流限制速速度度傳傳感感器器_+_+frfr*Us*H H114 4、V/FV/F控制的特點：控制的特點： 控制系統(tǒng)簡單，容易實現(xiàn)；控制系統(tǒng)簡單，容易實現(xiàn)；負(fù)載變化時穩(wěn)速性能差，負(fù)載變化時穩(wěn)速性能差，難以準(zhǔn)確控制電機(jī)轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)難以準(zhǔn)確控制電機(jī)轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)速閉環(huán)除外）。速閉環(huán)除外）。 動態(tài)性能差，加、減速過快會造成電機(jī)失速（轉(zhuǎn)差頻動態(tài)性能差，加、減速過快會造成電機(jī)

10、失速（轉(zhuǎn)差頻率率f fslsl超過最大轉(zhuǎn)矩所對應(yīng)的轉(zhuǎn)差頻率超過最大轉(zhuǎn)矩所對應(yīng)的轉(zhuǎn)差頻率f fslmslm）。）。 另外，對電壓型逆變器來說，加速過快會引起輸出過流，另外，對電壓型逆變器來說，加速過快會引起輸出過流，減速過快會引起輸出過流和中間直流側(cè)過壓。減速過快會引起輸出過流和中間直流側(cè)過壓。125 5、V/FV/F控制的應(yīng)用：控制的應(yīng)用： V/F控制是一種基于異步電動機(jī)穩(wěn)態(tài)模型的控制方案，用控制是一種基于異步電動機(jī)穩(wěn)態(tài)模型的控制方案，用于不需要很高動態(tài)性能的場合，如風(fēng)機(jī)、水泵的調(diào)速。通于不需要很高動態(tài)性能的場合，如風(fēng)機(jī)、水泵的調(diào)速。通用變頻器通常采用這種控制方案。用變頻器通常采用這種控制方案

11、。 所謂所謂“通用通用”包含兩個方面的含義：一是可以和普通籠包含兩個方面的含義：一是可以和普通籠型異步電動機(jī)配套使用；二是具有多種可供選擇的功能，型異步電動機(jī)配套使用；二是具有多種可供選擇的功能，適合于不同性質(zhì)的負(fù)載。如：適合于不同性質(zhì)的負(fù)載。如：135-2 5-2 轉(zhuǎn)差頻率控制轉(zhuǎn)差頻率控制 一、轉(zhuǎn)差頻率控制的提出一、轉(zhuǎn)差頻率控制的提出 (V/F)(V/F)開環(huán)控制的缺陷：開環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)，可以滿足一開環(huán)控制的缺陷：開環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)，可以滿足一般平滑調(diào)速的要求，但靜態(tài)、動態(tài)性能都有限。般平滑調(diào)速的要求，但靜態(tài)、動態(tài)性能都有限。 靜態(tài)性能的提高可通過轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制來實現(xiàn)。靜態(tài)性能的提高可通過轉(zhuǎn)速閉

12、環(huán)控制來實現(xiàn)。14 要提高調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能，主要依靠控制轉(zhuǎn)速的變化率要提高調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能，主要依靠控制轉(zhuǎn)速的變化率d d/dt/dt，因此調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能歸根結(jié)底要改善對轉(zhuǎn)矩的因此調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能歸根結(jié)底要改善對轉(zhuǎn)矩的控制?？刂啤?分析：分析： 任何電氣傳動自動控制系統(tǒng)都服從基本運動方程式：任何電氣傳動自動控制系統(tǒng)都服從基本運動方程式：dtdJTTLe-動態(tài)性能如何提高動態(tài)性能如何提高? ? 15回顧第回顧第3 3講內(nèi)容講內(nèi)容異步電動機(jī)穩(wěn)態(tài)運行時所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩：異步電動機(jī)穩(wěn)態(tài)運行時所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩：如何控制轉(zhuǎn)矩？如何控制轉(zhuǎn)矩？22222)2()2(2lrslrrsllrslrrslsgpe

13、LfRRfLfRRffEmnT）（！恒磁通運行結(jié)論！恒磁通運行結(jié)論1：電磁轉(zhuǎn)矩由轉(zhuǎn)差頻率電磁轉(zhuǎn)矩由轉(zhuǎn)差頻率fsl決定，與定子頻率決定，與定子頻率fs無關(guān)。無關(guān)。)(Teslff！恒磁通運行結(jié)論！恒磁通運行結(jié)論2：當(dāng)轉(zhuǎn)差頻率當(dāng)轉(zhuǎn)差頻率f fslsl 較小時，電機(jī)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差頻率較小時，電機(jī)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差頻率f fslsl成正比。成正比。 slekTf16也就是說，在轉(zhuǎn)差頻率也就是說，在轉(zhuǎn)差頻率f fslsl很小時，只要維持很小時，只要維持E Eg g/f/fs s=const=const，即維持氣隙磁通即維持氣隙磁通m m不變，則異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩近似與不變，則異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩近似與轉(zhuǎn)差頻率成正

14、比，因此轉(zhuǎn)差頻率成正比，因此通過控制轉(zhuǎn)差頻率可達(dá)到間接控制通過控制轉(zhuǎn)差頻率可達(dá)到間接控制電磁轉(zhuǎn)矩的電磁轉(zhuǎn)矩的T Te e目的目的。17注意：轉(zhuǎn)差頻率控制轉(zhuǎn)矩的兩個條件注意：轉(zhuǎn)差頻率控制轉(zhuǎn)矩的兩個條件 保持氣隙磁通保持氣隙磁通m m一定；一定； 轉(zhuǎn)差頻率很?。崔D(zhuǎn)差頻率很?。磃 fslslf fslmslm）。二、轉(zhuǎn)差頻率控制的基本原理二、轉(zhuǎn)差頻率控制的基本原理 保持氣隙磁通保持氣隙磁通m m一定一定，在，在轉(zhuǎn)差頻率很小轉(zhuǎn)差頻率很小的范圍內(nèi)（即的范圍內(nèi)（即f fslslf fslmslm范圍內(nèi)）范圍內(nèi)）異步電機(jī)的異步電機(jī)的電磁電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩T Te e與轉(zhuǎn)差頻率與轉(zhuǎn)差頻率f fslsl近似近似成

15、成正比正比，通過控制通過控制轉(zhuǎn)差頻率轉(zhuǎn)差頻率f fslsl間接間接控制電磁控制電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩T Te e。18氣隙磁通氣隙磁通m m恒定恒定的實現(xiàn)方法的實現(xiàn)方法 通過控制電壓通過控制電壓/ /頻率比實現(xiàn)；頻率比實現(xiàn)； 如何實現(xiàn)氣隙磁通如何實現(xiàn)氣隙磁通m m恒定？恒定？恒磁通恒磁通運行的條件：運行的條件：constfE1g19222222rslslmsmrslslRLLIIRL 通過控制定子電流通過控制定子電流I Is s來實現(xiàn)。來實現(xiàn)。 按右圖所示的關(guān)系調(diào)節(jié)按右圖所示的關(guān)系調(diào)節(jié)定子電流就能保持勵磁電定子電流就能保持勵磁電流（磁通）不變！流（磁通）不變！圖圖5-4 5-4 激磁電流激磁電流I Im

16、 m不變時定子電流不變時定子電流與轉(zhuǎn)差頻率的關(guān)系與轉(zhuǎn)差頻率的關(guān)系 slI Is sI Im m0201 1、電壓型逆變器轉(zhuǎn)差頻率控制電壓型逆變器轉(zhuǎn)差頻率控制 (1)(1)系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖三、轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)三、轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)圖圖5-5 使用電壓型逆變器的異步電機(jī)轉(zhuǎn)差頻率控制使用電壓型逆變器的異步電機(jī)轉(zhuǎn)差頻率控制二極管二極管整流器整流器PWMPWM逆變器逆變器IMf fs s* *PIPI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器速速度度傳傳感感器器G G_ _+U Us s* *f fr r* *f fr rf fslsl* *f fr r21 給定信號給定信號電機(jī)速度指令電機(jī)速度指令f fr r* *； 速度指令速度指

17、令f fr r* *與實際速度與實際速度f fr r相比較得速度誤差信號，速度相比較得速度誤差信號，速度誤差經(jīng)過帶限幅輸出的誤差經(jīng)過帶限幅輸出的PIPI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器( (速度調(diào)節(jié)器速度調(diào)節(jié)器) )后得到后得到轉(zhuǎn)差轉(zhuǎn)差頻率指令頻率指令f f* *slsl。該轉(zhuǎn)差頻率指令與實際轉(zhuǎn)速。該轉(zhuǎn)差頻率指令與實際轉(zhuǎn)速f fr r相加產(chǎn)生定子相加產(chǎn)生定子頻率指令頻率指令f f* *s s； PI PI調(diào)節(jié)器具有調(diào)節(jié)器具有限幅功能限幅功能( (使使f fslsl* *f fsmsm) )。二極管二極管整流器整流器PWMPWM逆變器逆變器IMf fs s* *PIPI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器速速度度傳傳感感器器G G_ _+

18、U Us s* *f fr r* *f fr rf fslsl* *f fr r22 控制該頻率指令控制該頻率指令f f* *s s再通過一個再通過一個V/FV/F函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生電函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生電壓指令值壓指令值U U* *s s，該發(fā)生器含有低頻定子電壓補(bǔ)償。，該發(fā)生器含有低頻定子電壓補(bǔ)償。圖圖5-5 使用電壓型逆變器的異步電機(jī)轉(zhuǎn)差頻率控制使用電壓型逆變器的異步電機(jī)轉(zhuǎn)差頻率控制二極管二極管整流器整流器PWMPWM逆變器逆變器IMf fs s* *PIPI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器速速度度傳傳感感器器G G_ _+U Us s* *f fr r* *f fr rf fslsl* *f fr rs*U0Ufs

19、*G環(huán)節(jié)的功能示意圖環(huán)節(jié)的功能示意圖23f f* *s s=f=f* *s sl l+f+fr r這個關(guān)系是轉(zhuǎn)差頻率控制的突出特點這個關(guān)系是轉(zhuǎn)差頻率控制的突出特點。它表明，。它表明，在調(diào)速過程中定子頻率隨著實際轉(zhuǎn)速同步上升或下降，因在調(diào)速過程中定子頻率隨著實際轉(zhuǎn)速同步上升或下降，因此加、減速平滑、穩(wěn)定。同時，由于動態(tài)過程中此加、減速平滑、穩(wěn)定。同時，由于動態(tài)過程中PIPI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器飽和，系統(tǒng)能用對應(yīng)于電機(jī)最大轉(zhuǎn)差頻率的最大限幅電磁飽和，系統(tǒng)能用對應(yīng)于電機(jī)最大轉(zhuǎn)差頻率的最大限幅電磁轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制，保證了快速性。轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制，保證了快速性。24注意：圖注意：圖5-55-5與圖與圖5-25-2，PI

20、PI調(diào)節(jié)器的輸出量不同，這使得兩者調(diào)節(jié)器的輸出量不同，這使得兩者在定子頻率給定上存在在定子頻率給定上存在本質(zhì)性區(qū)別。本質(zhì)性區(qū)別。圖圖5-2 5-2 使用使用PWMPWM電壓型逆變器的異步電機(jī)轉(zhuǎn)速電壓型逆變器的異步電機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)恒壓頻比控制閉環(huán)恒壓頻比控制f fs s* *G G二極管二極管整流器整流器PWMPWM逆變器逆變器IMIMACAC速度速度調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器電流限制電流限制速速度度傳傳感感器器_+_+frfr*Us*H H圖圖5-25-2的頻率的頻率給定與實際轉(zhuǎn)給定與實際轉(zhuǎn)速關(guān)聯(lián)性不大；速關(guān)聯(lián)性不大；圖圖5-55-5的頻率的頻率給定與實際轉(zhuǎn)給定與實際轉(zhuǎn)速直接相關(guān)。速直接相關(guān)。25262 2、（

21、電流控制型）（電流控制型）電壓型逆變器轉(zhuǎn)差頻率控制電壓型逆變器轉(zhuǎn)差頻率控制 速度調(diào)節(jié)器的作用與上個例子相同。速度調(diào)節(jié)器的作用與上個例子相同。轉(zhuǎn)差頻率指令轉(zhuǎn)差頻率指令f fslsl* *經(jīng)過函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生逆變器的電流指令經(jīng)過函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生逆變器的電流指令I(lǐng) Is s* *。圖圖5-6 5-6 使用電壓型逆變器的異步電機(jī)轉(zhuǎn)差頻率控制使用電壓型逆變器的異步電機(jī)轉(zhuǎn)差頻率控制二極管二極管整流器整流器PWMPWM逆變器逆變器IMIMPWM發(fā)生器PWM發(fā)生器PWM發(fā)生器+_+_+_波形波形發(fā)生器發(fā)生器+ +函數(shù)發(fā)生器+_PIPI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器fr*frfrfsl*Is*fs*ia*ib*ic*iaibic27

22、四、轉(zhuǎn)差頻率控制的優(yōu)點與不足四、轉(zhuǎn)差頻率控制的優(yōu)點與不足1 1、與、與V/FV/F控制相比具有以下優(yōu)點：控制相比具有以下優(yōu)點：由于頻率控制環(huán)節(jié)的輸入是轉(zhuǎn)差頻率信號，而定子頻率信由于頻率控制環(huán)節(jié)的輸入是轉(zhuǎn)差頻率信號，而定子頻率信號是由轉(zhuǎn)差頻率信號與實際轉(zhuǎn)速信號相加后得到的，因此號是由轉(zhuǎn)差頻率信號與實際轉(zhuǎn)速信號相加后得到的，因此定定子頻率子頻率f fs s隨著實際轉(zhuǎn)速隨著實際轉(zhuǎn)速n(n(f fr r) )同步地上升或下降，同步地上升或下降，加、減速比加、減速比較平滑，且容易使系統(tǒng)穩(wěn)定（不會出現(xiàn)失速）；較平滑，且容易使系統(tǒng)穩(wěn)定（不會出現(xiàn)失速）；在動態(tài)調(diào)節(jié)過程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和，系統(tǒng)以最大轉(zhuǎn)矩進(jìn)行在動態(tài)

23、調(diào)節(jié)過程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和，系統(tǒng)以最大轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制，保證了動態(tài)調(diào)節(jié)的快速性；控制，保證了動態(tài)調(diào)節(jié)的快速性；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器采用無靜差調(diào)節(jié)器，可實現(xiàn)無靜差控制。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器采用無靜差調(diào)節(jié)器，可實現(xiàn)無靜差控制。282 2、與直流電機(jī)雙閉環(huán)系統(tǒng)相比，動態(tài)性能還存在差距，原、與直流電機(jī)雙閉環(huán)系統(tǒng)相比，動態(tài)性能還存在差距，原因有以下幾點：因有以下幾點： 主要原因主要原因11轉(zhuǎn)差頻率控制規(guī)律建立在異步電機(jī)穩(wěn)態(tài)等轉(zhuǎn)差頻率控制規(guī)律建立在異步電機(jī)穩(wěn)態(tài)等值電路和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩公式的基礎(chǔ)上，因此所得到的值電路和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩公式的基礎(chǔ)上，因此所得到的“恒磁通條恒磁通條件件”只在穩(wěn)態(tài)情況下才能成立。在動態(tài)過程中，由于電機(jī)電只在穩(wěn)態(tài)情況下才

24、能成立。在動態(tài)過程中，由于電機(jī)電磁慣性的作用，磁慣性的作用，m m肯定不會恒定，這將影響系統(tǒng)的實際動態(tài)肯定不會恒定，這將影響系統(tǒng)的實際動態(tài)性能；性能； 主要原因主要原因22只控制了定子電流的幅值，沒有控制定子只控制了定子電流的幅值，沒有控制定子電流的相位，而在動態(tài)調(diào)節(jié)中電流相位如果不能及時跟上，電流的相位，而在動態(tài)調(diào)節(jié)中電流相位如果不能及時跟上，將延緩動態(tài)轉(zhuǎn)矩的變化；將延緩動態(tài)轉(zhuǎn)矩的變化；29 函數(shù)函數(shù)I Is s=f(=f(slsl) ) 是非線性的，產(chǎn)生這樣的函數(shù)肯定會有是非線性的，產(chǎn)生這樣的函數(shù)肯定會有誤差；誤差； 系統(tǒng)特性在很大程度上依賴于轉(zhuǎn)速的檢測精度，因為很系統(tǒng)特性在很大程度上依賴

25、于轉(zhuǎn)速的檢測精度，因為很小的轉(zhuǎn)速誤差便會引起很大的轉(zhuǎn)差頻率誤差，使系統(tǒng)偏離小的轉(zhuǎn)速誤差便會引起很大的轉(zhuǎn)差頻率誤差，使系統(tǒng)偏離理想情況。理想情況。222222rslslmsmrslslRLLIIRLslI Is sI Im m030 基于上述問題，許多基于上述問題，許多學(xué)者學(xué)者提出了各種改進(jìn)方案，但最具提出了各種改進(jìn)方案，但最具革命性的方案當(dāng)屬矢量控制（磁場定向控制）。革命性的方案當(dāng)屬矢量控制（磁場定向控制）。矢量控制矢量控制理論建立在異步電動機(jī)的動態(tài)模型基礎(chǔ)上，基本思想是把理論建立在異步電動機(jī)的動態(tài)模型基礎(chǔ)上，基本思想是把異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制模擬成直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制。異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制模擬

26、成直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制。31本章應(yīng)掌握的主要內(nèi)容：本章應(yīng)掌握的主要內(nèi)容： V/FV/F控制的原理及特點控制的原理及特點 轉(zhuǎn)差頻率控制的原理及控制框圖轉(zhuǎn)差頻率控制的原理及控制框圖 采用轉(zhuǎn)差頻率控制時，在電機(jī)起動、停止或負(fù)載轉(zhuǎn)矩變采用轉(zhuǎn)差頻率控制時，在電機(jī)起動、停止或負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化時轉(zhuǎn)差頻率的變化?；瘯r轉(zhuǎn)差頻率的變化。32專題報告專題報告2 2：異步電動機(jī)起動過程分析：異步電動機(jī)起動過程分析 利用利用MATLAB SimulinkMATLAB Simulink中中SimPowerSystemSimPowerSystem模塊，進(jìn)行異步模塊，進(jìn)行異步電動機(jī)起動過程仿真：電動機(jī)起動過程仿真： 直接起動直接

27、起動 降壓起動降壓起動 恒壓頻比控制恒壓頻比控制33 電機(jī)為電機(jī)為2.2kW2.2kW三相鼠籠式異步電動機(jī)，參數(shù)如下：三相鼠籠式異步電動機(jī)，參數(shù)如下：參數(shù)名稱參數(shù)名稱數(shù)值數(shù)值單位單位額定功率額定功率2.22.2kWkW額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速14301430rpmrpm定子電阻定子電阻2.92 2.92 轉(zhuǎn)子電阻轉(zhuǎn)子電阻1.92 1.92 定子漏感定子漏感0.0130.013H H轉(zhuǎn)子漏感轉(zhuǎn)子漏感0.0130.013H H定轉(zhuǎn)子互感定轉(zhuǎn)子互感0.3580.358H H極對數(shù)極對數(shù)2 2轉(zhuǎn)動慣量轉(zhuǎn)動慣量0.10.1kgkg* *m m2 2恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載5 5N N* *m m34 仿真激勵源參數(shù)

28、如下：仿真激勵源參數(shù)如下： 直接起動時，電機(jī)端電壓為直接起動時，電機(jī)端電壓為380Vrms/50Hz380Vrms/50Hz； 降壓起動時，電機(jī)端電壓頻率為降壓起動時，電機(jī)端電壓頻率為50Hz50Hz，有效值由，有效值由0Vrms0Vrms增加至增加至380Vrms380Vrms； 恒壓頻比控制采用電壓源型逆變器，直流側(cè)電壓為恒壓頻比控制采用電壓源型逆變器，直流側(cè)電壓為540Vdc540Vdc，電機(jī)端電壓頻率為由，電機(jī)端電壓頻率為由0Hz0Hz增加至增加至50Hz50Hz，交流，交流電壓有效值由電壓有效值由0Vrms0Vrms增加至增加至380Vrms380Vrms。35 仿真結(jié)果：仿真結(jié)果：

29、 主要對起動的速度、起動電流、起動轉(zhuǎn)矩進(jìn)行對主要對起動的速度、起動電流、起動轉(zhuǎn)矩進(jìn)行對比分析比分析 降壓起動中升壓時間、降壓起動中升壓時間、V/fV/f比控制中加速時間對起比控制中加速時間對起動電流及起動轉(zhuǎn)矩的影響進(jìn)行分析動電流及起動轉(zhuǎn)矩的影響進(jìn)行分析 形成仿真報告。形成仿真報告。 36 評價標(biāo)準(zhǔn)：評價標(biāo)準(zhǔn)：項目項目仿真結(jié)果仿真結(jié)果對比分析對比分析報告規(guī)范性報告規(guī)范性比例比例6%6%2%2%2%2%評價標(biāo)準(zhǔn)評價標(biāo)準(zhǔn)完成全部三個完成全部三個仿真且結(jié)果正仿真且結(jié)果正確確對各種起動過對各種起動過程中起動電流、程中起動電流、轉(zhuǎn)矩形成原因轉(zhuǎn)矩形成原因分析正確分析正確符合科技報告符合科技報告格式格式371

30、 1、通用變頻器、通用變頻器- -異步電動機(jī)系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)速開環(huán)的異步電動機(jī)系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)速開環(huán)的V/FV/F控制，控制， 加速時間過短會造成什么后果？加速時間過短會造成什么后果？ 減速時間過短會造成什么后果？減速時間過短會造成什么后果？ 低頻補(bǔ)償電壓設(shè)置的不合適會造成什么后果？低頻補(bǔ)償電壓設(shè)置的不合適會造成什么后果？ 起動頻率設(shè)置過大會造成什么后果？起動頻率設(shè)置過大會造成什么后果？ 思思 考考 題題參考解答參考解答： 變頻器過電流變頻器過電流 變頻器過電壓流及過電壓變頻器過電壓流及過電壓 低頻補(bǔ)償電壓設(shè)置過低會造成電機(jī)起動轉(zhuǎn)矩不足及低頻補(bǔ)償電壓設(shè)置過低會造成電機(jī)起動轉(zhuǎn)矩不足及負(fù)載電流過大，引起變頻器過電流；補(bǔ)償電壓設(shè)置過高會造負(fù)載電流過大，引起變頻器過電流；補(bǔ)償電壓設(shè)置過高會造成勵磁電流過大，引起變頻器過電流。成勵磁電流過大，引起變頻器過電流。 起動頻率設(shè)置過大會引起變頻器過電流。起動頻率設(shè)置過大會引起變頻器過電流。 382、變頻調(diào)速系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)差頻率控制時是否還需要設(shè)置加、減、變頻調(diào)速系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)差頻率控制時是否還需要設(shè)置加、減速時間？速時間？3、恒磁通的條件是什么？如何實現(xiàn)恒磁通？、恒磁通的條件是什么？如何實現(xiàn)恒磁通？參考解答參考解答： 不需要不需要參考解答參考解答：(1)(1)