《变频软起原理培训》PPT课件

变频器原理概述,调速的需求,工艺需要变速风机水泵（节能）机床加工.高精度、高动态响应的需要造纸、轧钢.,传统的调速方法机械变速直流电机,电机的分类,单相,三相,变频器原理概述,异步电机的结构和原理异步电机的机械特性异步电机的调速方法及其效果变频器的一般结构和工作原理矢量控制的原理直接转矩控制的原理软起动器的原理简述,转子,异步电机的结构和原理,三相异步机的结构,转子：在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。,三相定子绕组：产生旋转磁场,异步电动机的原理-旋转磁场的产生,U,V,W,V,W,异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极,()电流出,()电流入,U,对应电流各时刻的合成磁场方向:,结论：电流变化一周，磁场旋转3600。,N,N,N,定子通入三相电流，定子内产生旋转磁场,N,两对极定子旋转磁场,Stator,异步电动机的工作原理-异步电动机的转动原理,1.转子电动势和转子电流,2.电磁转距和转子旋转方向,定子绕组通入电流后，产生旋转磁场，与转子绕组间产生相对运动，由于转子电路是闭合的，产生转子感应电流。根据左手定则可知在转子绕组上产生了电磁力。,电磁力分布在转子两侧，对转轴形成一个电磁转距T，电磁转距的作用方向与电磁力的方向相同，因此转子顺着旋转磁场的旋转方向转动起来。,定子滑差,Rotor,Stator,转矩、电流与速度的关系,No-LoadSlip,PulloutTorque,额定转速,电机速度,20%40%60%80%100%,电机转矩,250%,200%,150%,100%,50%,电机速度,电机电流,600%,400%,300%,500%,200%,100%,20%40%60%80%100%,NoLoadCurrent,StartingCurrent,TorqueVsSpeed,CurrentVsSpeed,异步电机的机械特性,异步电机的机械特性,异步电机转矩公式：T2Tm/(S/Sm+Sm/S),S=(n0-n)/n0,n0=60f/P,定子电压和转子电子恒定的情况下,式中K是常数;U1是电源电压;s是电动机的转差率；R2是转子每相绕组的电阻;X20是转子静止时每相绕组的感抗。,电动机在额定负载时的转矩。,1.额定转矩TN,三个重要转矩,(Nm),Tn,额定转矩,如某普通机床的主轴电机(Y132M-4型)的额定功率为7.5kw,额定转速为1440r/min,则额定转矩为,2.最大转矩Tmax,电机带动最大负载的能力。,临界转差率,将sm代入转矩公式，可得,Sm,转子轴上机械负载转矩T2不能大于Tmax，否则将造成堵转(停车)。,当U1一定时，Tmax为定值,过载系数(能力),一般三相异步电动机的过载系数为,工作时必须使T2T,T=T2,n,T,达到新的平衡,4.电动机的运行分析,异步电动机的调速方法及其效果,调压调速,特点：实现简单；转矩随电压下降呈二次方下降；特性变软；,转子串电阻调速,特性：负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，起动特性好。,变频调速,特点：特性平移，不变软；最大转矩随频率降低略有降低；,频率下降,变频调速需要注意的问题,必须保持磁通恒定,每相电动势Eg=4.44fNK,为使磁通不变，Eg/f必须保持不变,若忽略定子压降，可近似认为U/f不变。但在电压较低（低频）时，应给予一定量的电压补偿。,100%,电压提升量,弱磁调速区,输出电压,50Hz,输出频率,变频器的一般结构和工作原理,一般通用变频器为交直交结构,整流器及滤波器,直流逆变成交流的方法正弦波脉宽调制技术（SPWM),SPWM的产生办法规则采样法参考波与三角波比较决定开关时刻。指定谐波消去法将PWM波形傅立叶展开，指定谐波消去的次数，通过求解相应方程，得出开关时刻。电流滞环比较法设定电流滞环，根据实际电流的大小决定相应桥臂开通、关断。空间电压向量法不以生成正弦波为最终目的，以产生圆形磁场为目的，调整开关组合形成的磁通矢量的作用时间，来实现以尽量多的多边形来模拟圆形磁场。,Powerrating,矢量控制的原理简述,直流调速系统有着优异的动静态调速性能。原因是直流电机的磁通可通过单独调节励磁电流来实现控制，与电枢电流调节彼此互不影响，容易做到磁通恒定，在磁通恒定的情况下，扭矩与电枢电流成正比。而交流电机的磁通无法单独控制。异步电机的模型是多输入（电压，电流，频率，相位）、多输出（磁通、转矩），并且多个变量耦合在一起的调节电压、电流既影响磁通又同时影响转矩。矢量控制的出发点是通过数学的方法，对交流电机的模型进行解耦，使各物理量分解为励磁分量和转矩分量，然后模仿直流电机的控制方法进行控制。,解耦的基本方法以产生同样的旋转磁场为约束条件产生旋转磁场不一定非用三相绕组、通三相交流电不可。也可采用通两相交流电的两相绕组。再进一步采用以同步速旋转的坐标系，则两相绕组中通的就是直流电，此时的模型与直流电机一样。,坐标变换矩阵,矢量控制的具体思路,矢量控制的原理框图,直接转矩控制摈弃了解耦的思想，取消了旋转坐标变换，简单地通过检测定子电压和电流，借助瞬时空间矢量理论计算电机地磁链和转矩，并根据与给定值比较所得的差值，实现磁链和转矩的直接控制。,直接矢量控制的原理,Part2降压软起动原理,2.1电机直接起动,20%40%60%80%100%,电机转速,起动转矩,电机转矩,250%,200%,150%,100%,50%,最大转矩,电机转速,起动电流,电机电流,600%,400%,300%,500%,200%,100%,20%40%60%80%100%,直接起动时过大的加速转矩,负载转矩,2.2Y-起动,启动电流、起动转矩为直接起动时的1/3,起动转矩和相电压的平方成正比TUP2,Y接时，相电压为,接时，相电压为,2.2Y-起动,(1)仅适用于正常运行为三角形接法的电机。,(2)适合于空载或轻载起动的场合,2.3定子串电阻或电抗器降压起动,启动转距随定子电压的平方关系，故它只适用于空载或轻载启动的场合。不经济，在启动过程中，电阻器上消耗能量大，不适用于经常启动的电动机，若采用电抗器代替电阻器所需设备较贵，且体积大,2.4软起动器的原理简述,软起动器的基本结构软起动器的基本原理软起动器的工作方