交流電動機調速控制

交流電動機調速控制第一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期五交流電動機調速控制交、直流調速系統(tǒng)的特點：直流調速系統(tǒng)優(yōu)點

具有較好的技術性能指標,滿足調速使用的要求。缺點單機容量、電壓等級、轉速的參數不如交流電動機;價格高、維修不方便、不能用于有爆炸性氣體和有粉塵的場合。交流調速系統(tǒng)優(yōu)點

針對直流調速的缺點，得到改變。問題

技術與器件等，在技術實現上存在困難;

大功率器件的開發(fā)、計算機技術的應用等使交流調速應用得到快速發(fā)展和應用。

第二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期五1.交流電動機結構與工作原理定子轉子（1）交流電動機結構第1節(jié)交流電動機調速概述第三頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期五（2）異步交流電動機調速原理由定子傳入轉子的電磁功率：調速因子：f、s、p；f因子為頻率，p因子為極對數，s因子為轉差率。轉差功率：有效功率：交流電動機結構與工作原理第四頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期五2.調速系統(tǒng)分類類型分類方法按調速方法分類按調速效率分類按調速平滑性分類按調速裝置所在位置分類按使用的電動機分類改變供電頻率f1調速高效系統(tǒng)有級調速定子側調速異步電動機改變極對數p調速低效系統(tǒng)無級調速轉子側調速同步電動機改變轉差率s調速

轉子軸上調速

交流電動機結構與工作原理第五頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期五調速系統(tǒng)的基本類型異步電動機同步電動機轉差功率消耗型系統(tǒng)轉差功率回饋型系統(tǒng)轉差功率不變型系統(tǒng)他控變頻調速系統(tǒng)自控變頻調速系統(tǒng)交流電動機結構與工作原理第六頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期五1.降電壓調速2.電磁轉差離合器調速3.繞線轉子異步電動機轉子串電阻調速轉差功率消耗型系統(tǒng)轉差功率回饋型系統(tǒng)4.繞線轉子異步電動機轉子串級調速5.變級對數調速6.變頻調速轉差功率不變型系統(tǒng)3.交流調速系統(tǒng)特點交流電動機結構與工作原理第七頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期五（1）調速參數控制保持每極磁通量不變磁通量太弱，沒有充分利用電動機鐵芯；磁通量增大，使鐵芯飽和，導致過大勵磁電流；三相異步電動機定子每相電動勢有效值：控制目標：調速方法：基頻以上調速基頻以下調速1.變頻調速的基本原理第2節(jié)交流電動機定子側變頻調速系統(tǒng)第八頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期五(3)基頻以上調速(2)基頻以下調速恒壓頻比控制方式磁通與頻率成反比降低(4)變頻調速控制特性變頻調速的基本原理恒轉矩調速恒功率調速第九頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期五2.變頻器的基本結構與工作原理變頻調速控制特性要求：交流供電為恒壓恒頻電源變頻裝置變壓變頻電源變頻裝置：旋轉變流機組靜止變頻裝置直接變頻裝置間接變頻裝置恒轉矩調速恒功率調速第十頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期五工作原理：（1）間接變頻裝置整流裝置逆變裝置DCACAC變頻變壓恒壓恒頻50Hz中間直流環(huán)節(jié)1)整流與逆變裝置電路特點：*Uo電壓幅值由Ud定*Uo電壓頻率由逆變器開關頻率定*Uo電壓頻率不受電源頻率限制整流——逆變，按要求導通;第十一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期五2）三相交—直---交變頻器特點：*管子作為開關用，需可靠通、斷；*逆變器管子導通角60°，6管順序導通;變頻器結構：——整流器——中間濾波環(huán)節(jié)——逆變器第十二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期五UoaUobUoc*整流回路中的觸發(fā)角α變化使Ud變化，從而使Uo變化；*輸出波形為矩形波，與供電正弦波有差距，產生銅耗、脈動轉矩、噪聲；*要求：盡可能接近正弦波.變頻原理分析：*逆變回路中的導通頻率變化，改變輸出頻率f；第十三頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期五（2）變頻器分類交—直—交變頻器1——采用可控整流器變壓，采用逆變器變頻；交—直—交變頻器2——采用不控整流器整流，斬波器變壓，逆變器變頻；交—直—交變頻器3——采用不控整流器整流，PWM逆變器同時變頻變壓；第十四頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期五M3~M3~1）常規(guī)交-直-交變頻器2）SPWM交-直-交變頻器（1）問題提出——整流器必須可控，調速時須同時控制整流器和逆變器；——整流器為不控，逆變器同時控制輸出電壓和頻率；3.正弦波脈寬調制（SPWM）

第十五頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期五（2）正弦波脈寬調制（SPWM）原理等效正弦波SPWM工作目標——輸出正弦波形電壓、輸出頻率可控；SPWM工作特點——正弦波形由等幅不等寬的脈沖系列組成；——脈沖幅值由恒定直流電源提供；第十六頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期五——通過調制方法生成開關器件的通斷控制信號：[由載波（三角波）—被調制的信號、調制波—輸出波形組合調制]——逆變器中開關器件的通斷由嚴格的計算結果控制；（3）SPWM變頻器電路構成原理第十七頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期五載波（三角波）—被調制的信號調制波—輸出波形參考信號振蕩器調制波三角波振蕩器（4）SPWM變頻器調制原理正弦波脈寬調制（SPWM）

第十八頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期五雙極正弦波調制原理3.正弦波脈寬調制（SPWM）

第十九頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期五（5）SPWM變頻調速實現方法——SPWM控制是由三角載波與正弦調制波的交點，確定逆變器開關的開關時刻；——自然采樣法（逆變器輸出的一個周期內，有2N個載波和調制波的交點）實現方法：硬件方式——模擬電子電路、數字電子電路、專用集成電路芯片；軟件方式——用計算機通過軟件生成SPWM波形；軟件生成方法：——規(guī)則采樣法——指定諧波消除法載波比：載波調制波第二十頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期五產生三相SPWM控制信號實現逆變器—交流電動機調速控制的大規(guī)模集成電路；功能1）HEF4752電路概述提供逆變器六個功率開關器件所需的SPWM輸入信號；專用芯片HEF4752設有控制用時鐘輸入，實現對電動機轉速、電動機定子電壓、PWM載波頻率、功率器件開關頻率的控制。第二十一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期五2）HEF4752電路的內部結構及工作原理8,9,10,11FCT計數器VCT計數器RCT計數器譯碼器實驗電路輸出口輸出口輸出口19,20,21,221,2,3,2718,13,15,16,236,7,24,2512174526輸出到逆變器的驅動信號——輸出口端子（A，B，C---M1、M2、C1、C2）時鐘脈沖信號——計數器端子（FCT、VCT、RCT、OCT、CSP）控制輸入信號——工作控制端子（CW、K、A、B、C、L、I）供電電源——直流電源接線端子（Vss、VDD）第二十二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期五第3節(jié)電動機轉子側串級調速系統(tǒng)——改變消耗于轉子外串電阻中的功率來改變轉差率，從而達到調速的目的，是一種耗能調速的方法（轉差功率消耗型系統(tǒng)）。1.串級調速概述在繞線式轉子異步電動機的轉子電路中外串電阻。轉子側串級調速是一種高效調速系統(tǒng)，只適用于繞線轉子異步電動機。（1）繞線轉子異步電動機傳統(tǒng)的調速方法（2）繞線轉子異步電動機傳統(tǒng)的調速方法——通過轉子電路中串接附加電動勢Ef

（相當于轉子外串電阻）的方法，將原消耗在外串電阻上的功率轉換為可用功率再利用，從而實現高效調速的目的。有效功率：轉差功率：第二十三頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期五2.串級調速構成與調速原理轉子電路中串接可控附加電動勢Ef第二十四頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期五3.晶閘管串級調速系統(tǒng)結構與工作原理第二十五頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期五1.永磁無刷直流電動機結構組成第4節(jié)無刷直流電動機調速系統(tǒng)（2）工作過程定子電樞靜止，轉子磁極轉動；位置傳感器檢測磁極位置，通過控制裝置控制定子繞組電流方向；（1）結構組成電動機本體控制驅動電路磁極位置傳感器普通直流電動機電動機本體電刷機械換向器無刷直流電動機第二十六頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期五（1）位置傳感器2.永磁無刷直流電動機調速控制電磁式光電式磁敏式*磁敏式霍爾位置傳感器結構簡單、體積?。话惭b靈活方便；易于實現機電一體化；種類特點開關型；線性型；類型電壓調整器；霍爾元件；放大器、觸發(fā)器、輸出極；組成結構輸入磁感應，輸出開關量；工作過程第二十七頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期五（2）電動機工作原理第二十八頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期五（3）電動機速度閉環(huán)控制系統(tǒng)1）開環(huán)調速控制無刷直流電動機換向控制邏輯電路；PWM調速電路；保護電路；組成2）閉環(huán)調速控制組成無刷直流電動機位置與轉速檢測裝置換向控制邏輯電路；PWM調制電路；反饋環(huán)節(jié)和保護電路；第二十九頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期五第5節(jié)變頻器產品與使用1.一般變頻器的基本結構通用型變頻器普通開環(huán)變頻變壓控制型高性能閉環(huán)矢量控制型（1）VVVF型變頻器概述3）特點1）控制電路組成*運算電路*檢測電路*控制信號輸入、輸出電路*各種保護功能電路2）實施采用微處理器控制、簡單硬件電路、由軟件完成各種功能；通用型變頻器多為：電壓型變頻器采用正弦波脈寬調制方式（SPWM）控制主電路：使用自關斷器件為主；第三十頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期五(2)VVVF型變頻器的基本結構不帶速度反饋的變頻器---開環(huán)型變頻器第三十一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期五2.變頻器的主要控制參數頻率指令信號選擇頻率和電壓范圍設定V/F的曲線選擇電動機停止方式選擇防止過電壓失速功能設定停電后再運行的情況選擇防止過電流失速功能設定第三十二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期五3.變頻器使用簡介第三十三頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期五4.變頻器使用實驗(1)實驗目的變頻器接線變頻器使用變頻器特性(3)實驗內容準備變頻器基本操作數字量控制的基本起動運行模擬量控制的基本起動運行變頻器輸出頻率、輸出電壓和電動機轉速記錄(2)實驗設備綜合實驗臺連接線(4)實驗報告說明參數P005、P006、P007的功能繪制U/F協調控制曲線第三十四頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期五變頻器使用實驗*將電器模塊上的RDY1與RDY2用連接線連接(1)準備(2)變頻器基本操作(3)數字量控制的基本起動運行（a使用控制端子、b使用前面板）(4)模擬量控制的基本起動運行（a使用控制端子、b使用前面板）(5)變頻器輸出頻率、輸出電壓和電動機轉速記錄*合上電源總開關*將機床上的鑰匙打到ON*將機床的紅色電源開關順時針轉動90°，打在ON上*變頻器的LED交替顯示頻率實際值和頻率設定值*熟悉變頻器前面板操作鍵的基本作用*