变频课件2(1)

1、第二章 晶闸管变频调速系统2.1 转速开环的变频调速系统 转速开环在生产机械对系统静动态性能要求不高的情况下,如风机泵类，可以采用,结构比较简单,成本低。一.交交- -直直- -交电压型变频调速系统交电压型变频调速系统转速给定转速给定：U/f协调控制分为两个部分分别控制。转速给定可以是阶跃输入,经给定积分器实现软给定,否则将引起较大冲击,给系统带来过大的超调。斜坡信号给定,使系统电压电流、逆变器输出频率及电机转速都平缓稳步上升,提高系统可靠性。 n* 电机的升频、减频都要求软过渡,以避免升频时失步或减频时再生制动。+GI 函数发生器触 发电压反馈 压频变换器环形分配器脉冲输出 方波发生器 M3

2、AVR-电压型逆变器频率开环调速系统 若升频过快，可能导致电机带载起动不了（失步），因为转子升速慢，而频率升高后的机械特性，在转子转速上对应的输出转矩小于负载阻转矩TL。给定电压可正可负,以实现电机的正反转。对于电压控制环节,只需要根据给定信号的绝对值确定输出电压大小,故需在给定积分器之后增设绝对值变换器(在正负给定情况下)。比如1000rpm对应的U1、f1相等,故频率控制环节也是由绝对值大小确定频率。至于正反转控制,需通过鉴别极性来改变1#6# 晶闸管的脉冲触发顺序。nTLTTst电压控制环节电压控制环节: : 通过函数发生器GF的U1/f1协调控制特性来实现。给定频率低意味着对应的f1和

3、U1低,由于低频时需对定子电阻压降加以补偿,故使GF输出电压略有提升,从而控制整流输出电压略有增大,补偿U1。可用运放实现,补偿大小可调。电压调节器电压调节器AVR:AVR: PI环节,电压反馈取自DC侧电压Ud,经隔离和调理环节,作为负反馈信号。无电流反馈,对电压型而言,对动态性能影响不大。PI参数需运用DC调速系统设计方法,还需要对VSI建模。函数发生器输出直流信号大小，代表着U1给定的高低。函U1f1Nf1数发生器给定多少,则通过反馈调节触发使可控整流输出电压Ud达到多高。+GI 函数发生器触 发电压反馈 压频变换器环形分配器脉冲输出 方波发生器 M3AVR-电压型逆变器频率开环调速系统

4、频率控制环节频率控制环节压频转换器压频转换器GVFGVF: 对应每个给定电压(0),都有相应的频率脉冲信号输出,实际为压控振荡器(VCO)。要求线性度好(可用LM331)。比如Ui=010Vf1=050HZf=050*6=300HZ。每周需要6个脉冲触发SCR(6拍)。f1max=50HZ, 对应的GVF输出频率为6f1max。环形分配器环形分配器( (DRC):DRC):将一连串的脉冲序列,每6个一组,按顺序分发给SCR1#6#。一路输入,6路输出,可用6个D触发器组成(最好用CMOS器件,电平高，抗干扰能力强)。比如循环移位计数器循环移位计数器: :一个周期中发6个脉冲,每隔60o移位一次

5、,即触发一个SCR。若初态Q1,Q2,Q3=1,则产生的6分频脉冲均为正负各180o,即SCR导通180o,适用于180o导通型；若初态Q1,Q2=1,则适合120o导通型。 0 1 1 0 0 0 0Q1Q2Q3Q4Q5Q6CP移向控制循环移位计数初态 1 2 3 4 5 6 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0循环移位正序: 1#2#6#1# 正转循环移位负序: 1#6#5#2#1#6#反转脉冲放大器脉冲放大器(AP):(AP):为SCR提供足够大的电流电压幅度,由于AP的输出一般用脉冲变

6、压器实现与逆变器隔离,而脉冲变压器传输低频宽脉冲需要较大铁心,故经方波发生器调制成窄脉冲列,反复对SCR触发。调制频率一般为数kHZ。两晶体管T1、T2实现“与”操作。D3为续流二极管，在两管关断时,使下正上负, 的反电势不会过高,以保护晶体管不会过压击穿。 若无R3,则脉冲变压器原边电流在关断后经D3续流产生的压降近为0,磁通释放慢,不能磁通复位,造成磁通积累,经多次脉冲作用后会磁饱和。变压器原边电压u1=Ldi1/dt, u1小则i1下降很慢,不能很快复位到0。+12VD1D2D3R3R1R2T1T2D5D4R5GK二、交二、交- -直直- -交电流型变频调速系统交电流型变频调速系统 CS

7、I多用串联二极管型,与电压型相比，整流输出用大电抗滤波，同样分为电压/频率控制两部分。多了一个电流闭环，电压调节器AVR输出作为电流环的给定，一个为电流内环，一个为电压外环。 对于电流型，电流环比在电压型中更重要，因为电压型中电容滤波使中间DC环节的Ud本身较平稳，实现U/f=Const维持m恒定较容易，而电流型中实现对应于每一个f1的U1稳定较困难，效果差。引入电流内环，使对应于一定f1及负载下的定子电流近似恒定，受外界扰动影响小，从而使U1稳定性提高，Uf比值稳定性得以改善。总之，电流内环协助电压外环稳压，使压频比和m恒定，对改善加减速动态性能有利，保证在动态过程中恒流加减速。给定积分绝对

8、值运算器瞬态校正 压频变换器 环形分配器脉冲输出方波发生器逻辑开关电流反馈触发电压反馈 +AVRACR-+M3TVTA -电流型变频调速系统函数发生器在AVR输出即电流环给定不变或最大限幅情况下，AVR使主电路电流限定于最大值，能够抑制电流过大，提高系统可靠性。 电压环的电压检测不再取自DC环节，Ud也不是恒定直流，而是频繁周期性脉动。U是电压环的控制目标。 系统动态稳定性问题：系统动态稳定性问题：负载变化时反应最直接的是电流，因为它决定着转矩T。电流内环反应较快（很小），故负载扰动会引起端电压波动，而由于频率f开环，不会随之波动，故造成U/f比值波动，电机过、欠励交替，转矩T大幅度脉动，系统振荡不稳。在电压型系统中Ud变化较慢，故U1/f1变化基本同步。瞬态校正环节瞬态校正环节(GFC):(GFC):加快频率控制，使U/f变化快慢基本一致，同步变化。GFC一般为微分校正，故只对瞬态起作用，对稳态无影响。电路由运放微分电路构成。绝对值变换器（绝对值变换器（GABGAB）：）：输入为正负极性信号，输出为单极性，该单元电路实为精密整流电路。在正、反转给定时，给定电压可正可负，但对于电压控制环节，只需根据给定信号的绝对值确定输出电压大小和频率大