电力拖动自动控制系统(陈伯时)6-5基于异步电动机稳态模型的变压变频调速系统课件.ppt

1、16.5 基于异步电动机稳态基于异步电动机稳态模型的变压变频调速系统模型的变压变频调速系统2l学习要点：学习要点：1.1.交交直直交电压源变频调速系统结构交电压源变频调速系统结构原理图，主要控制环节原理图，主要控制环节 2.2.转差频率控制的基本概念，转差频率转差频率控制的基本概念，转差频率控制规律，转差频率控制的变频调速系统。控制规律，转差频率控制的变频调速系统。重点、难点重点、难点:通用变频器的控制系统。通用变频器的控制系统。3l转速开环恒压频比控制的调速系转速开环恒压频比控制的调速系统统 通用变频器通用变频器-异步电动机异步电动机调速系统调速系统 l转速闭环转差频率控制的变压变转速闭环转

2、差频率控制的变压变频调速系统频调速系统4 M3电压电压检测检测泵升泵升限制限制电流电流检测检测温度温度检测检测电流电流检测检测单单片片机机显示显示设定设定接口接口PWMPWM发生器发生器驱动驱动电路电路URUIR0R1R2RbVTbK1.转速开环恒压频比控制的调速系统转速开环恒压频比控制的调速系统通用变频器通用变频器-异步电动机调速系统异步电动机调速系统5 进线电抗器进线电抗器 二极管整流器虽然是全波整流装置，二极管整流器虽然是全波整流装置，但由于其输出端有电容存在，因此输入但由于其输出端有电容存在，因此输入电流呈脉冲波形，必须进行滤波。电流呈脉冲波形，必须进行滤波。6 控制作用控制作用tfu

3、fu斜坡函数斜坡函数U/f 曲线曲线驱动驱动电路电路工作频工作频率设定率设定升降速升降速时间设定时间设定电压补偿设定电压补偿设定PWMPWM产生产生*f72.转速闭环转差频率控制的调速转速闭环转差频率控制的调速系统系统 电力拖动自动控制系统基本运动方程式电力拖动自动控制系统基本运动方程式dtdnJTTpLe 调速系统的动态性能就是控制转矩的能力。调速系统的动态性能就是控制转矩的能力。在异步电动机变频调速系统中在异步电动机变频调速系统中,怎样通过控怎样通过控制电压（电流）和频率来控制电磁转矩制电压（电流）和频率来控制电磁转矩?8（1）转差频率控制的基本概念转差频率控制的基本概念 直流他励电动机的

4、转矩与电枢电直流他励电动机的转矩与电枢电流成正比，控制电流就能控制转矩，流成正比，控制电流就能控制转矩，把直流双闭环调速系统转速调节器的把直流双闭环调速系统转速调节器的输出信号当作电流给定信号，也就是输出信号当作电流给定信号，也就是转矩给定信号。转矩给定信号。在交流异步电动机中，影响转矩在交流异步电动机中，影响转矩的因素较多，控制异步电动机转矩的的因素较多，控制异步电动机转矩的问题比较复杂。问题比较复杂。9恒恒 Eg/1 控制时的电磁转矩公式控制时的电磁转矩公式 2 2122 1213lrrrgpeLsRRsEnT 2 2122 122223lrrrmNsspLsRRskNn22 2)(lrs

5、rrsmmLRRKs=s1，转差角频率10 当电机稳态运行时，当电机稳态运行时，s s 值很小，因而值很小，因而 s s也很小，只有也很小，只有 1 1的百分之几，可以认的百分之几，可以认为为 ，则转矩可近似表示为：则转矩可近似表示为：rlrsRL2rsmmeRKT 在在s s 值很小的稳态运行范围内，如值很小的稳态运行范围内，如果能够保持气隙磁通果能够保持气隙磁通 m m不变，不变，异步电动异步电动机的转矩就近似与转差角频率机的转矩就近似与转差角频率 s s 成正成正比比。控制转差频率控制转差频率 s s ，就代表控制转，就代表控制转矩矩。11 （2）转差频率控制规律转差频率控制规律l在在

6、s s 较小的稳较小的稳态运行段上，转态运行段上，转矩矩 T Te e基本上与基本上与 s s 成正比，成正比，l当当T Te e 达到其最达到其最大值大值T Temaxemax 时，时，s s 达到达到 smaxsmax值。值。ssmaxsmTeTemaxTem012取取 可得可得 lrrlrrsLRLRmax2max2lrmmeLKT 0/seddT13 转差频率控制规律之一转差频率控制规律之一 在转差频率控制系统中，设在转差频率控制系统中，设 s s 的限幅值为的限幅值为 lrrssmLRmax 就可以基本保持就可以基本保持 T Te e与与 s s 的正比的正比关系，也就可以用转差频率

7、控制来代关系，也就可以用转差频率控制来代表转矩控制。这是转差频率控制的基表转矩控制。这是转差频率控制的基本规律之一。本规律之一。14 上述规律是在保持上述规律是在保持 m恒定的前提恒定的前提下成立，而按恒下成立，而按恒 控制可保持控制可保持 m恒定。恒定。1111)()(glsssglssssELjRIELjRIU1/gE 要实现恒要实现恒 Eg/1控制，须在控制，须在Us/1 =恒恒值值的基础上再提高电压的基础上再提高电压 Us 以补偿定子压以补偿定子压降。降。15 转差频率控制规律之二转差频率控制规律之二1OsUUs/1=Const.Eg/1=Const.定子电流增大的趋势定子电流增大的趋

8、势16（3）转差频率控制的变压转差频率控制的变压变频调速系统变频调速系统sUsIF BS电电压压型型逆逆变变器器PWMM3 ASRs11saUsbUscU17 转差角频率转差角频率 *s s与实测转速信号与实测转速信号 相加后得到定子频率输入信号相加后得到定子频率输入信号 *1 1 ，这，这一关系是转差频率控制系统突出的优点。一关系是转差频率控制系统突出的优点。它表明，在调速过程中，实际频率它表明，在调速过程中，实际频率 1 1随着实际转速随着实际转速 同步地上升或下降，同步地上升或下降，有如水涨而船高，因此加、减速平滑而有如水涨而船高，因此加、减速平滑而且稳定。且稳定。*1*s18 同时，由

9、于在动态过程中转速同时，由于在动态过程中转速调节器调节器ASRASR饱和，系统饱和，系统能用对应于能用对应于 smsm 的限幅转矩的限幅转矩T Temem 进行控制，保进行控制，保证了在允许条件下的快速性证了在允许条件下的快速性。19转差频率控制系统的不足转差频率控制系统的不足之处（之处（1）转差频率控制规律是从稳态转差频率控制规律是从稳态等效电路和稳态转矩公式出发的，等效电路和稳态转矩公式出发的，所谓的所谓的“保持磁通保持磁通 m m恒定恒定”的结的结论也只在稳态情况下才能成立，论也只在稳态情况下才能成立，这不得不影响系统的实际动态性这不得不影响系统的实际动态性能。能。20 函数关系只抓住函

10、数关系只抓住了定子电流的幅值，没有控制到了定子电流的幅值，没有控制到电流的相位，而在动态中电流的电流的相位，而在动态中电流的相位也是影响转矩变化的因素相位也是影响转矩变化的因素。),(1ssIfU转差频率控制系统的不足转差频率控制系统的不足之处（之处（2）21 在频率控制环节中，在频率控制环节中，取取 ，使频率与转速同步升，使频率与转速同步升降，这本是转差频率控制的优点。如降，这本是转差频率控制的优点。如果转速检测信号不准确或存在干扰，果转速检测信号不准确或存在干扰，会直接给频率造成误差，因为所有这会直接给频率造成误差，因为所有这些偏差和干扰都以些偏差和干扰都以正反馈正反馈的形式毫无的形式毫无衰减地传递到频率控制信号上来了。衰减地传递到频率控制信号上来了。s1转差频率控制系统的不足转差频率控制系统的不足之处（之处（3）22l作作 业：业：6-3、6-5、6-6