5变频器的内部控制方式2课件.ppt

1、2023-1-301五 变频器的内部控制方式2023-1-3012023-1-3022023-1-3022023-1-3032023-1-3032023-1-3042023-1-3042023-1-3051.转差频率控制的基本概念转差频率控制的基本概念根据异步电动机数学模型，在稳态时，即采用恒根据异步电动机数学模型，在稳态时，即采用恒Eg/控制（即控制（即恒恒m控制）时的电磁转矩公式为控制）时的电磁转矩公式为 将将 代入上式，得代入上式，得2023-1-3062 2122 1213lrrrgpeLsRRsEnTmNssmNssmNssgkNkNkNfE11121244.444.42 2122

2、122223lrrrmNsspeLsRRskNnT2023-1-3061.转差频率控制的基本概念转差频率控制的基本概念令令 这里，这里，s1 称为称为，简称，简称，则，则 有有当当电机稳态运行时，电机稳态运行时，s 值很小，值很小，s也很小，可以认为也很小，可以认为 则则转矩可近似表示为转矩可近似表示为 2023-1-3071ss22 2)(lrsrrsmmeLRRKTrlrsRL2rsmmeRKT2023-1-3071.转差频率控制的基本概念转差频率控制的基本概念所以，在所以，在s值很小的稳态运行范围内，如果能够保持气值很小的稳态运行范围内，如果能够保持气隙磁通隙磁通 不变不变，异步电动机的

3、转矩就近似与，异步电动机的转矩就近似与成正比。成正比。因此，控制转差频率也就代表了控制转矩，这就是转因此，控制转差频率也就代表了控制转矩，这就是转差频率控制的基本概念。差频率控制的基本概念。2023-1-308ms2023-1-3082rsmmeRKT转差频率与转矩的关系如图，在电动机允许的过载转转差频率与转矩的关系如图，在电动机允许的过载转矩以下，大体可以认为产生的转矩与转差频率成比矩以下，大体可以认为产生的转矩与转差频率成比例。另外，电流随转差频率的增加而单调增加。所例。另外，电流随转差频率的增加而单调增加。所以，如果我们给出的转差频率不超以，如果我们给出的转差频率不超过允许过载时的转差频

4、率，那过允许过载时的转差频率，那么就可以具有限制电流的功能。么就可以具有限制电流的功能。为控制转差频率虽然需要检为控制转差频率虽然需要检测出电动机的速度，但系统的测出电动机的速度，但系统的加减速特性和稳定性比开环的加减速特性和稳定性比开环的Uf 控制获得了提高，过电流控制获得了提高，过电流的限制效果也变好。的限制效果也变好。2023-1-3092023-1-309smseTs),(1ssIfUm1）在）在的范围内，转矩的范围内，转矩基本上与基本上与成正比，前提条件是气隙磁通不变。成正比，前提条件是气隙磁通不变。2）在不同的定子电流值时，按图示）在不同的定子电流值时，按图示函数关系控制定子函数关

5、系控制定子电压和频率，就能电压和频率，就能保持气隙磁通保持气隙磁通恒定。恒定。1OsUUs/1=Const.Eg/1=Const.定子电流增大的趋势2023-1-3010转差频率控制系统构成图说明转差频率控制系统构成图说明速度调节器采用速度调节器采用PI控制，控制，输入输入为速度设定信号为速度设定信号2*和检和检测的电机实际速度测的电机实际速度2之间的误差信号。之间的误差信号。输出输出为转差频为转差频率设定信号率设定信号s*。变频器设定频率即电动机的定子电源。变频器设定频率即电动机的定子电源频率频率1*为转差频率设定值为转差频率设定值s*与实际转子转速与实际转子转速2的和。的和。当电动机负载运

6、行时，定子频率设定将会自动补偿由当电动机负载运行时，定子频率设定将会自动补偿由负载所产生的转差，从而保持电动机的速度为设定速负载所产生的转差，从而保持电动机的速度为设定速度。速度调节器的限幅值决定了系统的最大转差频率。度。速度调节器的限幅值决定了系统的最大转差频率。2023-1-30112023-1-3011sIsUFBS电压型逆变器PWMM3 ASRs11saUsbUscUsIsIsUFBS电压型逆变器PWMM3 ASRs11saUsbUscUsIsUFBS电压型逆变器PWMM3 ASRs11saUsbUscUsI*s*s*1*1*s*1sI),(1ssIfU*sU*sU*12023-1-3

7、012sIsUFBS电压型逆变器PWMM3 ASRs11saUsbUscUsIsIsUFBS电压型逆变器PWMM3 ASRs11saUsbUscUsIsUFBS电压型逆变器PWMM3 ASRs11saUsbUscUsI*s*11smemT转差角频率转差角频率与实测转速信号与实测转速信号相加后得到定子频率相加后得到定子频率，是转差频率控制系统突出的特点或优点。，是转差频率控制系统突出的特点或优点。随着实际转速随着实际转速加、减速平滑而且稳定。在动态过程中转速调节器加、减速平滑而且稳定。在动态过程中转速调节器ASR饱和，饱和，系统能用对应于系统能用对应于进行控制，进行控制，保证了在允保证了在允许条

8、件下的许条件下的快速性。快速性。输入信号输入信号在调速过程中，实际频率在调速过程中，实际频率同步上升或下降，同步上升或下降，2023-1-3013),(1ssIfUs1还不能完全达到直流双闭环控制系统的水平，还不能完全达到直流双闭环控制系统的水平，存在差距的原因有以下几个方面：存在差距的原因有以下几个方面：1)在分析转差频率控制规律时，是从异步电动机稳态等效电路在分析转差频率控制规律时，是从异步电动机稳态等效电路和稳态转矩公式出发的，所谓的和稳态转矩公式出发的，所谓的“保持磁通保持磁通m恒定恒定”的结论也只的结论也只是在稳态情况下才成立。是在稳态情况下才成立。2）函数关系中只抓住了定子电流的幅

9、值，没有控函数关系中只抓住了定子电流的幅值，没有控制到电流的相位，而在动态中电流的相位也是影响转矩变化的制到电流的相位，而在动态中电流的相位也是影响转矩变化的因素。因素。3）在频率控制环节中，取）在频率控制环节中，取 ，使频率使频率1得以与转速得以与转速同步升降，这本是转差频率控制的优点。然而，如果转速检测同步升降，这本是转差频率控制的优点。然而，如果转速检测信号不准确或存在干扰，也就会直接给频率造成误差，因为所信号不准确或存在干扰，也就会直接给频率造成误差，因为所有这些偏差和干扰都以正反馈的形式毫无衰减地传递到频率控有这些偏差和干扰都以正反馈的形式毫无衰减地传递到频率控制信号上来了。制信号上

10、来了。2023-1-30142023-1-30152023-1-30162023-1-30163/2VR等效直流等效直流电动机模型电动机模型ABCiAiBiCitimii异步电动机异步电动机2023-1-30172023-1-30173/2VR等效直流等效直流电动机模型电动机模型ABCiAiBiCitimii异步电动机异步电动机2023-1-30182023-1-30182023-1-30192023-1-30192023-1-30202023-1-30202023-1-30212023-1-30212023-1-30222023-1-3022sFMTiMiTMT旋转的直流绕组与等效直流电机模

11、型旋转的直流绕组与等效直流电机模型sFMTiMiTMT旋转的直流绕组与等效直流电机模型旋转的直流绕组与等效直流电机模型sFMTiMiTMT旋转的直流绕组与等效直流电机模型旋转的直流绕组与等效直流电机模型2023-1-30262023-1-30262023-1-30272023-1-3027AN2iN3iAN3iCN3iBN2i60o60oB三相和两相坐标系与绕组磁动势的空间矢量三相和两相坐标系与绕组磁动势的空间矢量 AN2iN3iAN3iCN3iBN2i60o60oB三相和两相坐标系与绕组磁动势的空间矢量三相和两相坐标系与绕组磁动势的空间矢量)2121(60cos60cosCBA3C3B3A3

12、2iiiNiNiNiNiN)(2360sin60sinCB3C3B32iiNiNiNiN写成矩阵形式，得写成矩阵形式，得CBA232323021211iiiNNii（1）3223NN（2）1.三相三相-两相变换（两相变换（3/2变换）变换）CBA232302121132iiiii（3）1.三相三相-两相变换（两相变换（3/2变换）变换）2323021211322/3C（4）（5）2/3102133221322C221tmiii)(1mtiiarctg2023-1-30342023-1-3034miN2tiN2mtiN2iN21)(ssiF2023-1-30352023-1-3035控制器控制器

13、VR-12/3电流控制电流控制变频器变频器3/2VR等效直流电等效直流电动机模型动机模型+i*mi*t1i*i*i*Ai*Bi*CiAiBiCiiimit反馈信号异步电动机给定信号控制器控制器VR-12/3电流控制电流控制变频器变频器3/2VR等效直流电等效直流电动机模型动机模型+i*mi*t1i*i*i*Ai*Bi*CiAiBiCiiimit反馈信号异步电动机给定信号2023-1-30363/2AiVRrmpLLnppJnCiBisisismistir1TeT12mpTL3/2AiVRrmpLLnppJnCiBisisismistir1TeT12mpTL异步电动机矢量变换与电流解耦数学模型异

14、步电动机矢量变换与电流解耦数学模型2023-1-3037Ai电流控制变频器mprLnLCiBismistir异步电动机矢量变换模型s3/r2CrAiCiBiRAASRAi电流控制变频器mprLnLCiBismistir异步电动机矢量变换模型s3/r2CrAiCiBiRAASR控制器控制器VR-12/3电流控电流控制变频制变频器器3/2VR等效直流等效直流电机模型电机模型+i*mi*t si*i*i*Ai*Bi*CiAiBiCiiimit反馈信号异步电动机给定信号 2023-1-30382023-1-30382023-1-30392023-1-30392023-1-30402023-1-3040

15、2023-1-30412023-1-3041转矩控制是控制定子磁链，在本质上并不需要转速转矩控制是控制定子磁链，在本质上并不需要转速信息；控制上对除定子电阻外的所有电动机参数变化信息；控制上对除定子电阻外的所有电动机参数变化鲁棒性好；所引入的定子磁链观测器能很容易地估算鲁棒性好；所引入的定子磁链观测器能很容易地估算出同步速度信息。因而能方便地实现无速度传感器化。出同步速度信息。因而能方便地实现无速度传感器化。这种控制也称为无速度传感器直接转矩控制。这种控制也称为无速度传感器直接转矩控制。然而，这种控制要依赖于精确的电动机数学模型和然而，这种控制要依赖于精确的电动机数学模型和对电动机参数的自动识别对电动机参数的自动识别(ID)。2023-1-30422023-1-30422023-1-30432023-1-30432023-1-30442023-1-304480C196MC微机控制系统的硬件配置原理图微机控制系统的硬件配置原理图 2023-1-30452023-1-30452023-1-30462023-1-30462023-1-30472023-1-30472023-1-30482023-1-3048