变频器4

广东石油化工学院王涛 变频器应用技术 模块一变频器的基本知识 项目4变频器的控制方式项目目标 1 理解U F控制的基本原理2 掌握U F控制的特点及其原理3 了解矢量控制与直接转矩控制 一 U F控制1 U F控制的基本原理 定子每相电动势 E 在定子每相中感应电动势的有效值 单位为V 定子频率 单位为Hz 定子每相绕组串联匝数 基波绕组系数 每极气隙磁通量 单位为Wb f N Kn M 1 基频以下调速 要保持 m不变 当频率f从额定值fN向下调节时 必须同时降低E 使 常值 即采用恒值电动势频率比的控制方式 恒压频比的控制方式 绕组中的感应电动势E难以直接控制 当电动势值较高时 可以忽略定子绕组的漏磁阻抗压降 而认为定子相电压U E 则得这是恒压频比的控制方式 机械特性曲线 图1 16恒压频比控制时变频调速的机械特性 补偿定子压降后的特性 2 基频以上调速 在基频以上调速时 频率应该从fN向上升高 但定子电压U却不可能超过额定电压UN 最多只能保持U UN 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 恒功率调速 2 U F控制的特点及应用特点 结构简单 成本低 机械特性硬度较好 能满足一般传动的平滑调速的要求 缺点 低频时 输出电压较低 转矩受定子阻抗压降影响较明显 使最大输出转矩减小 采用开环控制时 不能达到较高的控制性能 措施 转矩补偿 应用 通用型变频器常采用 在风机 泵类机械 生产流水线的工作台传动 空调等家用电器 二 矢量控制1 矢量控制的基本思想模仿直流电动机 以三相交流绕组和两相直流绕组产生同样的旋转磁动势为准则 把定子电流分解为2个分量 产生磁场的电流分量 励磁电流 产生转矩的电流分量 转矩电流 对这2个量分别控制即可 三相异步电动机的物理模型 图三相异步电动机的物理模型 1 交流电机绕组的等效物理模型 a 三相交流绕组 2 等效的两相交流电机绕组 F i 1 b 两相交流绕组 3 旋转的直流绕组与等效直流电机模型 c 旋转的直流绕组 图异步电动机的坐标变换结构图3 2 三相 两相变换 VR 同步旋转变换 M轴与 轴 A轴 的夹角 异步电机的坐标变换结构图 矢量控制系统原理结构图 图矢量控制系统原理结构图 注 1 反馈信号包括 电流速度电流 反映负载状态 及时调节 速度 反映拖动系统实际转速和给定值之间的差异以便及时校正 调整动态性能 2 速度传感器 用于测速问题 会使传动系统不可靠 安装麻烦 改进 无速度传感器矢量控制技术 3 无反馈矢量控制 只是变频器外部不需加其他反馈 实际内容是存在反馈的 2 矢量控制的特点及应用特点 动态响应快 调速范围宽 低频转矩大 控制灵活等 缺点 结构复杂 通用性差 一台变频器只能带一台电动机 且与电动机特性有关 应用 1 要求高速响应的工作机械 工业机器人 2 适应恶劣的工作环境 造纸机 印染机等高温 高湿腐蚀环境 3 高精度电力拖动 钢板卷线等恒张力控制系统 4 四象限运转 正反转 加减速 如电梯等 三 直接转矩控制1 直接转矩控制的基本思想在准确观测定子磁链的空间位置和大小并保持其幅值基本恒定以及准确计算负载转矩的条件下 通过控制电动机的瞬时输入电压来控制电动机定子磁链的瞬时旋转速度 改变它对转子的瞬时转差率 从而达到直接控制电动机输出的目的 2 直接转矩控制的特点及应用特点 具有鲁棒性强 转矩动态响应好 控制结