交流控制技術(shù)第一章

交流控制技術(shù)第一章第一頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日第一章變頻調(diào)速基本原理

1.1變頻調(diào)速原則及其機(jī)械特性

1.2電壓型變頻器工作原理

1.3逆變器換流方式

1.4變頻器的變壓方式第二頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日1.1變頻調(diào)速原則及其機(jī)械特性

根據(jù)控制方式，變頻調(diào)速原則有：恒磁通變頻調(diào)速：Φ＝const恒功率變頻調(diào)速：P＝const第三頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日一、恒磁通變頻調(diào)速1、保持恒磁通的原因1.1變頻調(diào)速原則及其機(jī)械特性

只改變頻率f

1合理嗎？異步電動(dòng)機(jī)電勢(shì)方程忽略電阻壓降結(jié)論：在電壓一定時(shí)頻率的變化對(duì)磁通是有影響的根據(jù)磁化曲線，電機(jī)設(shè)計(jì)的工作點(diǎn)為C點(diǎn)。頻率下降會(huì)引起磁通的增加，造成磁路過(guò)飽和，勵(lì)磁電流增加很快，鐵損增大，電機(jī)過(guò)熱，使電機(jī)負(fù)載能力下降、效率降低第四頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日1.1變頻調(diào)速原則及其機(jī)械特性

使電機(jī)負(fù)載能力下降、效率降低保持恒磁通的原因頻率增加將導(dǎo)致磁通下降為維持恒定轉(zhuǎn)矩→I2↑有過(guò)流的危險(xiǎn)。造成磁路過(guò)飽和根據(jù)磁化曲線工作點(diǎn)為C點(diǎn)勵(lì)磁電流增加很快，鐵損增大，電機(jī)過(guò)熱，轉(zhuǎn)矩減小頻率下降會(huì)引起磁通的增加結(jié)論：不論f上升還是下降均應(yīng)保持Φm＝常數(shù)。變頻調(diào)速的原則之一第五頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日2、低速的電壓補(bǔ)償1.1變頻調(diào)速原則及其機(jī)械特性

恒磁通變頻調(diào)速電機(jī)的機(jī)械特性參數(shù)表達(dá)式當(dāng)頻率較高時(shí)當(dāng)頻率較低時(shí)可以忽略xk，最大轉(zhuǎn)矩減小可以忽略r1，最大轉(zhuǎn)矩為常數(shù)第六頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日1.1變頻調(diào)速原則及其機(jī)械特性

低速的電壓補(bǔ)償在實(shí)際用應(yīng)用中，由于電機(jī)的感應(yīng)電勢(shì)E1難以測(cè)量和控制，采用近似恒磁通原則，即在低頻時(shí)，定子電阻r1上壓降對(duì)最大轉(zhuǎn)矩有較大影響。為保持理想的恒磁通在低頻時(shí)，U1和E1差值較大在實(shí)際控制回路中加入一個(gè)函數(shù)發(fā)生器，以補(bǔ)償?shù)皖l段定子電阻引起的壓降。藍(lán)色無(wú)補(bǔ)償有補(bǔ)償f1U1補(bǔ)償后的機(jī)械特性第七頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日一、恒功率變頻調(diào)速1、保持恒功率的原因1.1變頻調(diào)速原則及其機(jī)械特性

電壓不變屬恒功率變頻調(diào)速當(dāng)頻率f高于50Hz時(shí)，如果還按壓頻比等于常數(shù)的原則，電壓就要高于額定電壓，這顯然是不允許的。應(yīng)換另一種調(diào)速原則。第八頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日2、恒功率調(diào)速原則1.1變頻調(diào)速原則及其機(jī)械特性

恒功率調(diào)速恒功率變頻調(diào)速原則恒功率變頻調(diào)速適用于負(fù)載隨轉(zhuǎn)速升高而減輕的情況，如車(chē)床刀具等。通常為擴(kuò)大調(diào)速范圍，在基頻以上采用恒功率調(diào)速；在基頻以下采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。第九頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日1.2電壓型變頻器工作原理一、系統(tǒng)構(gòu)成整流器中間電路逆變器控制電路M整流器逆變器中間電路1.整流器連接交流電源，輸出直流電壓。2.中間電路一個(gè)大的電抗器Ld能產(chǎn)生直流電流，則中間電路相當(dāng)于一個(gè)電流源（電流型變頻器；一個(gè)大的電容Cd，緩沖負(fù)載無(wú)功功率的儲(chǔ)能元件，能產(chǎn)生直流電壓，則中間電路相當(dāng)于一個(gè)電壓源(電壓型變頻器)；通過(guò)嶄波器可調(diào)節(jié)直流電壓。3.逆變器變頻器核心，作為異步電動(dòng)機(jī)的變頻電源，將直流電壓逆變?yōu)榻涣麟妷骸?.控制電路控制所有開(kāi)關(guān)元件動(dòng)作第十頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日第十一頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日1.2電壓型變頻器工作原理一、逆變器的工作方式1、180°導(dǎo)電型在一個(gè)正弦波周期內(nèi)，每個(gè)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間為180°電角度；每個(gè)橋臂上下開(kāi)關(guān)管互補(bǔ)導(dǎo)通；電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)每60°控制電路發(fā)出一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，依次送給VT1~VT6號(hào)晶閘管。

區(qū)間1區(qū)間2區(qū)間3區(qū)間4區(qū)間5區(qū)間6導(dǎo)通規(guī)則第十二頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日1.2電壓型變頻器工作原理等值電路

區(qū)間1區(qū)間2區(qū)間3區(qū)間4區(qū)間5區(qū)間6導(dǎo)通：561612123234345456180°導(dǎo)電型相電壓及線電壓波形2/3ud1/3udud第十三頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日1.2電壓型變頻器工作原理180°導(dǎo)電型相電壓及線電壓波形第十四頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日1.2電壓型變頻器工作原理波形分析180°導(dǎo)電型uduAo2/3ud1/3ud相電壓有效值線電壓有效值諧波分析波形不含有3的n次倍數(shù)的諧波諧波分析第十五頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日1.2電壓型變頻器工作原理180°導(dǎo)電型特點(diǎn)：每只開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通時(shí)間是180電角度；在任意時(shí)刻有三只管子同時(shí)導(dǎo)通；開(kāi)關(guān)順序：561－612－123－234－345－456；同一橋臂一個(gè)管子截止，另一個(gè)管子導(dǎo)通，如VT1截止－VT4導(dǎo)通；控制電路發(fā)出一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，依次送給VT1~VT6號(hào)晶閘管。對(duì)于晶閘管這樣的半控器件，如何保證同一橋臂一個(gè)管子截止，而另一個(gè)管子導(dǎo)通？將某只導(dǎo)通的晶閘管中的電流轉(zhuǎn)移到另一只中去，后者導(dǎo)通時(shí)前者必須可靠關(guān)斷(換流過(guò)程)需要研究換流方式要求第十六頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日1.2電壓型變頻器工作原理2、120°導(dǎo)電型每只開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通時(shí)間是120電角度；在任意時(shí)刻有二只管子同時(shí)導(dǎo)通；每60°控制電路發(fā)出一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，依次送給VT1~VT6號(hào)晶閘管。導(dǎo)通規(guī)則逆變器的工作方式區(qū)間1

區(qū)間2區(qū)間3區(qū)間4區(qū)間5區(qū)間6第十七頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日1.2電壓型變頻器工作原理等值電路

區(qū)間1區(qū)間2區(qū)間3區(qū)間4區(qū)間5區(qū)間6導(dǎo)通：611223344556120°導(dǎo)電型相電壓及線電壓波形1/2ud-1/2udud第十八頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日1.2電壓型變頻器工作原理120°導(dǎo)電型相電壓及線電壓波形第十九頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日1.2電壓型變頻器工作原理波形分析180°導(dǎo)電型相電壓有效值線電壓有效值1/2udud無(wú)論是線電壓還是相電壓均低于180導(dǎo)電型，很自然因?yàn)閷?dǎo)通時(shí)間短。第二十頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日1.2電壓型變頻器工作原理180°導(dǎo)電型特點(diǎn)：每只開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通時(shí)間是120電角度；在任意時(shí)刻有二只管子同時(shí)導(dǎo)通；開(kāi)關(guān)順序：61－12－23－34－45－56；同一橋臂的兩只管子之間隔了60電角度才導(dǎo)通，所以換流比較安全；VT1截止－VT3導(dǎo)通，而兩個(gè)管子處在相鄰橋臂，換流在相鄰橋臂進(jìn)行（與180不同）；控制電路發(fā)出一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，依次送給VT1~VT6號(hào)晶閘管。對(duì)于晶閘管這樣的半控器件，如何保證換流？需要研究換流方式第二十一頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日1.2電壓型變頻器工作原理寫(xiě)報(bào)告一：120°導(dǎo)電型控制方法

要求：

分析120°導(dǎo)電型原理；

描述其工作過(guò)程；

寫(xiě)出開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通順序和120°導(dǎo)電型特點(diǎn)；

畫(huà)出120各導(dǎo)通區(qū)間等值電路

畫(huà)出120°導(dǎo)電型波形；

寫(xiě)出相電壓有效值和線電壓有效值計(jì)算公式作業(yè)：第二十二頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日1.3逆變器換流方式一、電網(wǎng)電壓換流特點(diǎn)：利用電網(wǎng)電壓自動(dòng)過(guò)零并變負(fù)的性能來(lái)?yè)Q流；適用于整流器和交交變頻器。自然換流在這一區(qū)間內(nèi)電壓uB>uAVT3承受的是正向電壓，給一個(gè)觸發(fā)信號(hào)VT3，VT1承受的是反向電壓就會(huì)關(guān)斷。不必另加換流電路。第二十三頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日1.3逆變器換流方式二、負(fù)載反電勢(shì)換流特點(diǎn)：利用負(fù)載的反電勢(shì)來(lái)?yè)Q流；適用于對(duì)同步電動(dòng)機(jī)供電。自然換流換流前電流路徑存在換流超前角存在反電勢(shì)換流后電流路徑第二十四頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日1.3逆變器換流方式三、強(qiáng)迫換流特點(diǎn)：利用專(zhuān)門(mén)的換流電路使晶閘管關(guān)斷；主要針對(duì)使用半控器件的交直交變頻器適用于對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)供電。第二十五頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日一、自耦變壓器1.4變頻器的變壓方式原理：頻率發(fā)生器輸出頻率給定信號(hào)送到逆變器控制電路，逆變器輸出為恒壓變頻電源；通過(guò)自耦變壓器來(lái)調(diào)壓達(dá)到變壓變頻；變壓控制是通過(guò)f/U變換器得到對(duì)應(yīng)于f的U值，與反饋電壓比較得到差值信號(hào)，經(jīng)伺服放大機(jī)構(gòu)去滑動(dòng)電刷在自耦變壓器上的抽頭。優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)簡(jiǎn)單，U/f誤差小，啟動(dòng)沖擊電流小。缺點(diǎn)：體積大，伺服動(dòng)態(tài)響應(yīng)差。第二十六頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日二、相位控制變壓1.4變頻器的變壓方式第二十七頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日三、斬波器調(diào)壓1.4變頻器的變壓方式脈沖頻率調(diào)制PFM：導(dǎo)通時(shí)間一定，改變開(kāi)關(guān)的通、斷頻率或周期來(lái)調(diào)壓；脈沖寬度調(diào)制PWM：開(kāi)關(guān)頻率或周期一定，改變導(dǎo)通時(shí)間來(lái)調(diào)輸出電