變頻器應(yīng)用技術(shù) 課件 1.2.2異步電動機(jī)變頻調(diào)速特性

1.2.2 異步電動機(jī)變頻調(diào)速特性目錄壓頻比控制原理恒磁通控制的機(jī)械特性恒電壓控制的機(jī)械特性矢量控制簡介核心概念變頻調(diào)速——變頻調(diào)速是通過改變電源頻率來改變電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速隨之變化的調(diào)速方法。這種方法調(diào)速范圍寬、精度高、效率高，需配用專門設(shè)備—變頻器。壓頻比控制——在異步電動機(jī)變頻調(diào)速過程中，在基頻以下為了保證電機(jī)轉(zhuǎn)矩輸出能力，保持氣隙磁通基本不變，同時(shí)控制輸出電壓頻率和電壓值，并基本滿足“=常數(shù)”的條件，這種控制技術(shù)被稱為壓頻比控制。核心概念矢量控制——矢量控制是通過坐標(biāo)變換，將交流電動機(jī)等效為他勵(lì)直流電動機(jī)，將定子電流分解成勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流兩個(gè)分量，模仿直流電動機(jī)的控制方法，實(shí)現(xiàn)磁場和轉(zhuǎn)矩的解耦控制。1.壓頻比控制原理基本知識——壓頻比控制原理

忽略定子繞組壓降時(shí)：定子繞組感應(yīng)電動勢定子繞組電源電壓三相交流異步電機(jī)等效電路基本知識——壓頻比控制原理基本知識——壓頻比控制原理結(jié)論：1.額定頻率以下（f1<f1N）：變頻調(diào)速時(shí)保持磁通不變，即恒磁通控制，具有恒轉(zhuǎn)矩輸出特性。2.額定頻率以上（f1>f1N）：變頻調(diào)速時(shí)保持電壓不變，即恒電壓控制，輸出轉(zhuǎn)矩隨頻率增大而減小，具有恒功率輸出特性?；局R——壓頻比控制原理2.恒磁通控制的機(jī)械特性基本知識——恒磁通控制機(jī)械特性分析

基本知識——恒磁通控制機(jī)械特性分析基本知識——恒磁通控制機(jī)械特性分析

基本知識——恒磁通控制機(jī)械特性分析

ffN0.9fN平行下移基本知識——恒磁通控制機(jī)械特性分析

ffN0.9fN平行下移0.5fN0.3fNTm必將隨頻率f1的降低而減小，頻率越低，Tm下降越明顯；轉(zhuǎn)速降Δnm也隨頻率降低而降低，但機(jī)械特性曲線中直線段的斜率不變。基本知識——恒磁通控制機(jī)械特性分析

0.5fN0.3fNTmfN0.9fN轉(zhuǎn)矩提升注意：電壓補(bǔ)償量應(yīng)與負(fù)載相匹配。①補(bǔ)償不足，起不到轉(zhuǎn)矩提升作用；②補(bǔ)償過高，磁路飽和，勵(lì)磁電流畸變，產(chǎn)生峰值電流，引起變頻器過電流故障?；局R——恒磁通控制機(jī)械特性分析①②③④U1U1Nf1Nf1①基本V/F曲線，無補(bǔ)償；②正補(bǔ)償，適用于低速時(shí)需要較大轉(zhuǎn)矩的負(fù)載；③分段補(bǔ)償，適用于變動轉(zhuǎn)矩負(fù)載；④負(fù)補(bǔ)償，適用于二次方律負(fù)載。變頻器的低頻V/F曲線

基本知識——恒磁通控制機(jī)械特性分析3.恒電壓控制的機(jī)械特性

基本知識——恒電壓控制的機(jī)械特性△nm是常量但隨著f1的升高，轉(zhuǎn)速上升Tm減小即△nm/Tm增大所以調(diào)速機(jī)械特性的斜率也隨著fl的升高而增大，特性變軟?；局R——恒電壓控制的機(jī)械特性

從基頻向下調(diào)的低頻段調(diào)速屬于恒磁通調(diào)速方式，具有恒轉(zhuǎn)矩輸出特性；從基頻向上調(diào)的高頻段調(diào)速屬于恒電壓調(diào)速方式，具有恒功率調(diào)速特性。低頻轉(zhuǎn)矩提升壓頻比控制小結(jié)4.矢量控制簡介矢量控制將異步電動機(jī)的定子電流分解為產(chǎn)生磁場的電流分量（勵(lì)磁電流）產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量（轉(zhuǎn)矩電流）分別加以控制同時(shí)控制兩分量間的幅值和相位矢量控制方式有基于轉(zhuǎn)差頻率控制的矢量控制方式無位置傳感器矢量控制方式有位置傳感器的矢量控制方式等。

什么是矢量控制？基本知識——矢量控制簡介矢量控制原理是模仿直流電動機(jī)的控制原理根據(jù)異步電動機(jī)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型利用一系列坐標(biāo)變換把定子電流矢量分解為勵(lì)磁分量和轉(zhuǎn)矩分量對電機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流分量和勵(lì)磁分量分別進(jìn)行控制在轉(zhuǎn)子磁場定向后實(shí)現(xiàn)磁場(勵(lì)磁電流)和轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)矩電流)的解耦從而達(dá)到控制異步電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的使異步電機(jī)得到接近他勵(lì)直流電機(jī)的控制性能，實(shí)現(xiàn)對交流異步電動機(jī)的高效調(diào)速。

矢量控制原理基本知識——矢量控制簡介

他勵(lì)直流電機(jī)模型電樞電流和勵(lì)磁電流解耦；通過勵(lì)磁繞組和補(bǔ)償繞組控制磁場；通過電樞電流控制轉(zhuǎn)矩；控制方便；他勵(lì)直流電機(jī)模型補(bǔ)償繞組勵(lì)磁繞組電樞繞組基本知識——矢量控制簡介

三相異步電動機(jī)動態(tài)模型基本知識——矢量控制簡介

兩相靜止坐標(biāo)系下的物理模型基本知識——矢量控制簡介

兩相同步旋轉(zhuǎn)MT坐標(biāo)系基本知識——矢量控制簡介1.將三相坐標(biāo)系下的定子電流ia、ib、ic通過3/2相變換，等效成兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流ia1、ib1；2.通過按轉(zhuǎn)子磁場定向旋轉(zhuǎn)變換，等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流Im1、It1（Im1相當(dāng)于直流電動機(jī)的勵(lì)磁電流；It1相當(dāng)于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流；3.模仿直流電動機(jī)的控制方法，求得直流電動機(jī)的控制量；4.經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)反變換，實(shí)現(xiàn)對異步電動機(jī)的控制。

矢量控制坐標(biāo)變換過程3/2——三相/兩相變換;VR——同步旋轉(zhuǎn)變換;

——M軸與

軸（A軸）的夾角基本知識——矢量控制簡介矢量控制坐標(biāo)變換過程3/2——三相/兩相變換;VR——同步旋轉(zhuǎn)變換;

——M軸與

軸（A軸）的夾角基本知識——矢量控制簡介既然異步電機(jī)經(jīng)過坐標(biāo)變換可以等效成直流電機(jī)，那么，模仿直流電機(jī)的控制策略，得到直流電機(jī)的控制量，經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)反變換，就能夠控制異步電機(jī)了。矢量控制系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖

基本知識——矢量控制簡介按照是否具有轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié)，分為無速度傳感器矢量控制（SVC）和有速度傳感器矢量控制（FVC）兩種矢量控制方式。無速度傳感器矢量控制需要根據(jù)變頻器輸出電壓、電流等信號，利用電機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算獲得電機(jī)控制所需的磁通和轉(zhuǎn)矩分量，再通過解耦控制，獲得良好的動態(tài)響應(yīng)。矢量控制的特點(diǎn)基本知識——矢量控制簡介矢量控制是目前比較主流的變頻控制模式，性能優(yōu)良，穩(wěn)態(tài)、動態(tài)特性好，控制精度高，可用于較高要求的場合。比如要求的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速范圍指標(biāo)高，恒功率調(diào)速的范圍比較寬。而且，矢量控制不同于U/F控制，它在低速時(shí)可以輸出100%的力矩，而U/F控制在低速時(shí)因力矩不夠而無法工作。在ATV340變頻器中，默認(rèn)的電機(jī)控制方式即為無傳感