变频器与拖动基础和原理

变频器与拖动基础和原理,MotionVR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6-53矢量控制系统原理结构图,PWM变频器,系统组成,带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制系统,U/F控制和矢量控制性能对比,矢量控制的性能,矢量控制的性能,矢量控制下实验室性能测试曲线,T/Tn,Frequency,RatedSpeed50hz,RatedTorque,矢量控制的性能,特别是低速性能提高,5hz,Frequency,RatedTorque,闭环,0hz输出扭矩,T/Tn,开环还是闭环?,需要矢量控制的应用起重物料处理快速循环高惯量机械开环控制的性能可提供超过200的起动扭矩1%速度以上提供最大扭矩动态响应较好速度精度1%左右闭环的优点:提供0速扭矩速度精度高于1%机械运作更安全更好的力矩控制性能，更好的动态性能,变频控制策略：直接转矩控制,基于动态模型按定子磁链控制的直接转矩控制系统,概述直接转矩控制系统简称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。,直接转矩控制系统与矢量控制系统的比较,DTC系统和VC系统都是已获实际应用的高性能交流调速系统。两者都采用转矩（转速）和磁链分别控制，这是符合异步电动机动态数学模型的需要的。但两者在控制性能上却各有千秋。,矢量控制系统特点,VC系统强调Te与r的解耦，有利于分别设计转速与磁链调节器；实行连续控制，可获得较宽的调速范围；但按r定向受电动机转子参数变化的影响，降低了系统的鲁棒性。,DTC系统特点,DTC系统则实行Te与s砰-砰控制，避开了旋转坐标变换，简化了控制结构；控制定子磁链而不是转子磁链，不受转子参数变化的影响；但不可避免地产生转矩脉动，低速性能较差，调速范围受到限制。,直接转矩控制系统和矢量控制系统特点与性能比较,负载类型,恒转矩平方转矩线性转矩恒功率其他,对驱动来说，负载的特性可以由其速度/力矩曲线给出变频器的选型与负载特性有很大的关系,T力矩,N速度,T=k,恒转矩：起重，电梯，传送带,T=k.N2,平方转矩负载：离心泵和风机,T力矩,N速度,T=k.N,线性负载：阿基米德螺杆,T力矩,N速度,T=k/N,恒功率：收放卷,T力矩,N速度,其他特殊负载类型,T力矩,N速度,P,v,机械功率P=C.,负载扭矩特性取决于负载机械特性有多种最常见的恒扭矩(起重,输送带.)以及平方转矩负载(泵和风机.)电机和驱动器的选型由负载决定,机械知识功,直线运动:,转动:,功=力x位移,W=2F,1,xr,W,(J),=T,(Nm),x,(rd,),1,F,功=力x位移,W,(J),=F,(N),xl,(m),F,A,B,1,r,A,B,F,A,B,r,机械知识驱动性转矩,驱动转矩(Te)制动转矩(Tf),机械决定转速,Te,Tf,转动,制动,机械知识垂直运动,机械拖动电机时产生驱动性力矩例如:车辆下坡,机械知识重量作用下的垂直运动,驱动性转矩=FxR,R,F,机械知识四象限水平运动,+,+,速度,力,Q2,Q1,Q4,Q3,减速时的驱动性力矩,FWD,REV,减速时的驱动性力矩,F,F,F,F,制动,正常,向后,转动,正常,向前,机械知识四象限垂直运动,+,+,速度,力矩,Q2,Q1,Q3,只有减速时有驱动性力矩,持续运行或减速时的驱动性负载,F,F,Q4,F,F,上升时制动,正常上升,正常下降,下降开始,机械知识减速器,转矩,速度,减速器,转矩,速度,损耗,