1、电机拖动复习资料3第6章笼型异步电机变压变频调速系统(VVVF系统)-转差功率不变型调速系统1、异步电机的变压变频调速系统一般简称为变频调速系统。在调速时转差功率不随转速而变化，调速范围宽。2、三相异步电机定子每相电动势Eg-气隙磁通在定子每相中感应电动势的有效值，单位为V;f1-定子频率，单位为Hz;Ns-定子每相绕组串联匝数;kNs-基波绕组系数;Fm-每极气隙磁通量，单位为Wb。3.基频以下调速恒压频比的控制方式基频以上调速，频率应该从f1N向上升高，但定子电压Us却不可能超过额定电压UsN，最多只能保持Us=UsN，这将迫使磁通与频率成反比地降低，相当于直流电机弱磁升速的情况。在基频以
2、下，磁通恒定时转矩也恒定，属于“恒转矩调速“性质，而在基频以上，转速升高时转矩降低，基本上属于“恒功率调速“。基频以下电压-频率协调控制时的机械特性:恒压频比控制(Us/w1);恒Eg/w1控制;恒Er/w1控制(1)恒压频比(Us/w1=Constant)控制最容易实现，它的变频机械特性基本上是平行下移，硬度也较好，能够满足一般的调速要求，但低速带载能力有些差强人意，须对定子压降实行补偿。(2)恒Eg/w1控制是通常对恒压频比控制实行电压补偿的标准，可以在稳态时达到Frm=Constant，从而改善了低速性能。但机械特性还是非线性的，产生转矩的能力仍受到限制。(3)恒Er/w1控制可以得到和
3、直流他励电机一样的线性机械特性，按照转子全磁通Frm恒定进行控制，即得Er/w1=Constant而且，在动态中也尽可能保持Frm恒定是矢量控制系统的目标，当然实现起来是比较复杂的。4、从整体结构上看，电力电子变压变频器可分为交-直-交和交-交两大类。在交-直-交变压变频器中，按照中间直流环节直流电源性质的不同，逆变器可以分成电压源型和电流源型两类，两种类型的实际区别在于直流环节采用怎样的滤波器5、SPWM控制方式:如果在正弦调制波的半个周期内，三角载波只在正或负的一种极性范围内变化，所得到的SPWM波也只处于一个极性的范围内，叫做单极性控制方式。如果在正弦调制波半个周期内，三角载波在正负极性
4、之间连续变化，则SPWM波也是在正负之间变化，叫做双极性控制方式。6、如果对准这一目标，把逆变器和交流电动机视为一体，按照跟踪圆形旋转磁场来控制逆变器的工作，其效果应该更好。这种控制方法称作“磁链跟踪控制“，下面的讨论将表明，磁链的轨迹是交替使用不同的电压空间矢量得到的，所以又称“电压空间矢量PWM(SVPWM，SpaceVectorPWM)控制“。在一个周期内，6个磁链空间矢量呈放射状，矢量的尾部都在O点，其顶端的运动轨迹也就是6个电压空间矢量所围成的正六边形。在实际系统中，应该尽量减少开关状态变化时引起的开关损耗，因此不同开关状态的顺序必须遵守下述原则:每次切换开关状态时，只切换一个功率开
5、关器件，以满足最小开关损耗。7、SVPWM控制模式有以下特点:1)逆变器的一个工作周期分成6个扇区，每个扇区相当于常规六拍逆变器的一拍。为了使电动机旋转磁场逼近圆形，每个扇区再分成若干个小区间T0，T0越短，旋转磁场越接近圆形，但T0的缩短受到功率开关器件允许开关频率的制约。2)在每个小区间内虽有多次开关状态的切换，但每次切换都只涉及一个功率开关器件，因而开关损耗较小。3)每个小区间均以零电压矢量开始，又以零矢量结束。4)利用电压空间矢量直接生成三相PWM波，计算简便。5)采用SVPWM控制时，逆变器输出线电压基波最大值为直流侧电压，这比一般的SPWM逆变器输出电压提高了15%。8、任何电力拖
6、动自动控制系统都服从于基本运动方程式调速系统的动态性能就是控制转矩的能力。9、在s值很小的稳态运行范围内，如果能够保持气隙磁通Fm不变，异步电机的转矩就近似与转差角频率ws成正比。控制转差频率就代表控制转矩，这就是转差频率控制的基本概念。10、转差频率控制的规律是:(1)在wswsm的范围内，转矩Te基本上与ws成正比，条件是气隙磁通不变。(2)在不同的定子电流值时，按上图的函数关系Us=f(w1,Is)控制定子电压和频率，就能保持气隙磁通Fm恒定。11、异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。按转子磁链定向的矢量控制系统。按定子磁链控制的直接转矩控制系统。12、异步电机
7、经过坐标变换可以等效成直流电机，那么，模仿直流电机的控制策略，得到直流电机的控制量，经过相应的坐标反变换，就能够控制异步电机了。由于进行坐标变换的是电流(代表磁动势)的空间矢量，所以这样通过坐标变换实现的控制系统就叫作矢量控制系统(VectorControlSystem)，l定子电流的励磁分量与转矩分量是解耦的。解耦条件:两个子系统完全解耦只有在下述三个假定条件下才能成立:转子磁链的计算值等于其实际值yr;转子磁场定向角的计算值等于其实际值j;忽略电流控制变频器的滞后作用。13、转速、磁链闭环控制的矢量控制系统-直接矢量控制系统磁链开环转差型矢量控制系统-间接矢量控制系统14、直接转矩控制系统
8、简称DTC(DirectTorqueControl)系统，是继矢量控制系统之后发展起来的另一种高动态性能的交流电动机变压变频调速系统。在它的转速环里面，利用转矩反馈直接控制电机的电磁转矩，因而得名。15、DTC系统与VC系统不同的特点是:1)转矩和磁链的控制采用双位式砰-砰控制器，并在PWM逆变器中直接用这两个控制信号产生电压的SVPWM波形，从而避开了将定子电流分解成转矩和磁链分量，省去了旋转变换和电流控制，简化了控制器的结构。2)选择定子磁链作为被控量，而不象VC系统中那样选择转子磁链，这样一来，计算磁链的模型可以不受转子参数变化的影响，提高了控制系统的鲁棒性。如果从数学模型推导按定子磁链
9、控制的规律，显然要比按转子磁链定向时复杂，但是，由于采用了砰-砰控制，这种复杂性对控制器并没有影响。3)由于采用了直接转矩控制，在加减速或负载变化的动态过程中，可以获得快速的转矩响应，但必须注意限制过大的冲击电流，以免损坏功率开关器件，因此实际的转矩响应的快速性也是有限的。从总体控制结构上看，直接转矩控制(DTC)系统和矢量控制(VC)系统是一致的，都能获得较高的静、动态性能。直接转矩控制系统和矢量控制系统特点与性能比较。第7章绕线转子异步电机双馈调速系统-转差功率馈送型调速系统1、所谓“双馈“，就是指把绕线转子异步电机的定子绕组与交流电网连接，转子绕组与其他含电动势的电路相连接，使它们可以进
10、行电功率的相互传递。对于双馈系统来说，CU应该由双向变频器构成，以实现功率的双向传递。2、在绕线转子异步电动机的转子侧引入一个可控的附加电动势，就可调节电动机的转速。3、电气串级调速系统(或称Scherbius系统)。串级调速系统能够靠调节逆变角b实现平滑无级调速系统能把异步电动机的转差功率回馈给交流电网，从而使扣除装置损耗后的转差功率得到有效利用，大大提高了调速系统的效率。在串级调速时，理想空载转速与同步转速是不同的。串级调速时的机械特性比其固有特性要软得多。在直流调速系统中，电动势系数Ce是常数，但在串级调速系统中，CE是负载电流的函数，它是使转速特性成为非线性的重要因素，故两个符号的下角不同，以示区别。异步电动机串级调速时所能产生的最大转矩比正常接线时减少了17.3%当电动机在额定负载下工作时，还是处于第一工作区。4、串级调速系统的起动方式通常有间接起动和直接起动两种。总的原则是在起动时必须使逆变器先电机而接上电网，停车时则比电机后脱离电网，以防止逆变器交流侧断电，使晶闸管无法关断，造成逆变器的短路事故
