第三节 变频调速(一)

浙江信息工程学校教案纸（1）

施教日期2016年1月6日星期三

补充交流电动机调速系统

章节与课题

第三节变频调速（1）

课型新课讲授教时2课时

教学目标

1.掌握变频调速原理及方法

2.掌握现有变频电源的方式及原理

3.掌握电压型变频器和电流源型变频器的原理

教学重点：

变频调速原理及方法

电压型变频器和电流源型变频器的原理

教学难点：

变频调速原理及方法

电压型变频器和电流源型变频器的原理

教具（工量具）准备：

多媒体。

浙江信息工程学校教案纸（2）

板书设计：

补充直流电动机调速控制

第五节双闭环调速系统和直流可逆调速系统简介

第六节直流调速装置的选择与使用

教学后思：

内容较多，可适当增加学生操作练习的时间，提高操作能力。总体

教学效果较好。

浙江信息工程学校教案纸（3）

第1-2教时

步骤用时教师活动学生活动备注

组织

1分

教学师生致礼、点名、检查学生学习准备情况、使学生集中

钟

注意力上课。（组织教学贯彻于上课的始终）

复习

提出问题：

复习7分1.电磁转差离合器调速的工作过程。学生回答

回顾钟2.线绕式异步电动机串级调速系统的组成和工作问题

原理。

（学生回答问题，教师补充说明）

补充交流电动机调速系统

第三节变频调速

新课2分

导入钟

一、变频调速概述

1、变频调速原理

根据异步电动机的转速表达式〃=也（1-$）

改变频率fl可以平滑的调节转速。P学生听课

新课10分定子每相电动势5*=4.44跖NM”要求做好

讲授钟式中：E1—气隙磁通在定子每相中感应电动势的课堂笔记

有效值，单位为V；

fl一定子频率，单位为Hz；

N一定子每相绕组串联匝数：

K-基波绕组系数；

①m—每极气隙磁通的最大值，单位为Wb。

由上式可知，只要控制好£1和/1,便可达到控

制磁通①m的目的，对此，需要考虑基频（额定频率/N）

步骤用时教师活动学生活动备注

以下和基频以上两种情况。

(1)基频以下调速

学生听课

要保持Gm不变，当频¥"1)大额定值71N向下

调节时，必须同屈隆低E\,

使常值要求做好

课堂笔记

即采用电动势与频率之比恒定不J控制方式。

相当于直流电动机的调压调速

2.基频以上调速

在基频以上调速时，频率应该R、/1N向上升高，

但定子电压U1却不可能超过,顷定电压U1N,最多只能

保持UI=U1N,这将迫使磁i通与频i率成反比地降低，

相当于直流电机弱磁升速的情况。

把基频以下和基频以上再1种情况的控制特性画在

一起，如下图所示。

【结论】：

要使电动机具有较好的性能，必须在变频的同时协

新课25分

调地改变定子电压，以维持气隙磁也i接近不变

讲授钟

(1)恒压频比控制方式

(2)恒磁通控制方式

绕组中的感应电动势是难以直报&空制的，当电动势

的值较高时，可以忽略定子绕;组的海i磁阻抗压降，而认

为定子相电压UKE1,

这是恒压须比的控制方式0在恒压频比条件下改变

频率时，我们能够证明：［n

机械特性基本上是平行下

移的，如图所示。三

2、变频调速的特性5一二

由机械特性曲线看

出，无论速度是调高还是

调低An都不变，机械特性

运行段的斜率也基本不°及小丁

变，是一族平行的曲线。可见，变频调速时，在整个调

速范围内，机械特性一直保持着较高的硬度。

变频调速具有调速范围广、平滑、机械特性硬静差

步骤用时教师活动学生活动备注

率小的优点，基频以下调速属恒转矩调速，基频以上调

速属恒功率调速。

学生听课

二、变频电源的结构形式

要求做好

现有变频电源：课堂笔记

f变频机组

新课25分

~「交一直-交变频

讲授钟L静止变频装置J

~交-交变频

交-直-交变频器的组成：整流调压、滤波和逆变三

部分。

逆变部分的工作原理：

先将电源的三相（或单相）交流电经整流桥整流成直

流电，又经滤波后以直流电压提供给逆变器，逆变桥把

直流电“逆变”成频率和幅值都可调的三相交流电。其

中，变频的核心部分就是“逆变电路

整流调压逆变

图3-7交•直•交变频器的组成图3・8逆变器

课堂6分的工作原理

小结钟图3-8电路的工作原理：若SAI、SA4闭合,SA3、

SA2断开，则负载Rfz分别与A、B两点相连，此时直流

电源E通过A向Rfz提供电流，经B回到E；若SAI、SA4

断开，SA3、SA2闭合时•，则电流在Rfz中反向。如果每

步骤用时教师活动学生活动备注

经T/2时，SAI、SA4及SA3、SA2交换导通一次，则在

负载两端的电压（或负载中的电流）波形将为一频率为

/二1"的交变方波，如图3-8b所示。

♦:♦无论是交一直一交变频装置还是交一交变频装

置，根据变频电源的性质，可以分为电压型和电流型变

频装置。

♦:♦如果变频电源接近理想的电压源，则称为电压源

变频装置或电压型变频装置；

作业4分♦:♦如果变频电源接近理想的电流源，则称为电流源

布置钟

变频装置或电流型变频装置。

L电压型变频器

这种变频器的滤波采用大容量电容器，对逆变器部

分来说，其直流电源的阻抗（包括滤波器）远小于逆变

器的阻抗，可把逆变器前的直流部分看作恒压源，其直

流输出电压Ud稳定不变。因此，经过逆变器切换后输出

的交流电压波形近似于矩形波，输出电流由矩形波电压

和电动机正弦波电动势之差产生，所以电流波形接近正

弦波。因为逆变器直流侧电压极性恒定，所以不能实现

回馈制动。若需要回馈制动，必须在整流侧反并联一组

晶闸管，供制动时作逆变用，向电网回馈电能。

简单三相电压源型逆变器主回路电路结构图如图

3-11。

该电路各相输出波形是一个六段矩形组成的三相

交流波形

2、电流源型变频器

当交一直一交变频装置的中间环节采用大电感滤

波时，电源阻抗大，直流环节的电流近似恒定，变频装

置输出电流随之恒定，相当于理