变频调速2(01).ppt

1、变频调速控制系统的设计与维护,第 2(01) 讲,第二章 通用变频器控制电路结构及主要常用器件,2-1 通用变频器控制电路结构 尽管通用变频器的产品在世界范围内已有五代，但是通用变频器从控制方式上分，到目前为止只有三大类：一是具有恒定磁通功能的U/f控制变频器；二是具有矢量控制功能的变频器；三是具有直接转矩控制功能的变频器。下面将对使用已经成熟的：具有恒定磁通功能的U/f控制变频器和具有矢量控制功能的变频器的组成和一些实例作简单介绍。 一、普通型恒压频比变频器控制系统结构 1、控制系统构造过程 电动机起动时电流过大的原因是：突然把额定电压加到电动机上造成的。我们自然有这样的想法，如果让加到电动

2、机上电压由小变大逐渐增加到额定电压，这样就会避免电动机起动时电流过大的现象的发生。于是就有了如图2-1-1所示控制系统初图。,2-1 通用变频器控制电路结构,图2-1-1 但是这样做还解决不了逆变器输出出现短路或电动机负载过大时电流过大的问题。为了解决这个问题，变频器必须增加过电流自我保护，于是就有了如图2-1-2所示的控制电路。,图2-1-2 NOTES:1)直流侧的增加电流反馈是为了同一桥臂上的两个直通现象的发生。 2)直流侧的电流反馈电阻在实际当中可能利用接触电阻来实现。,当滤波电容C的端电压超过规定的泵升电压允许数值时，制动单元导通，接入分流电路，把回馈能量的一部分消耗在制动电阻中。对

3、于更大功率的系统，为了提高效率，可以在分流电路中接入逆变器，把一部分能量回馈到电网中去。,由于大功率开关管在工作期间一直处于开关状态，是变频器的主要发热源，逆变器的发热量点整个变频器发热量的50%。在SPWM逆变器中，温度一超过某一限制就会立即导致大功率开关管，所以真正实用的变频器还要增加温度检测单元。如图所示。 NOTE:风机损坏容易出现同一桥臂上的两个大功率开关管直通现象。,2、普通型变频器实际产品介绍,在这类产品一般称为普通型U/f通用变频器或基本型U/f通用变频器日本SAMCO公司生产的SVF系列变频器是一种典型的普通型U/f通用变频器，它的控制电路与外围电路的接线图见图251所示（仅

4、供参考）。* SANCO-VF系列5.511KVA变频器主电路与控制电路的外围接线,* SANCO-VF系列5.511KVA变频器控制电路原理图,由上可知，普通型通用变频器是以单片机为主，配以脉宽调制发生器组成的SPWM 控制系统。该通用变频器输出电压为 SPWM 正弦脉宽调制波，电流近似为正弦波，达到了输出给电动机的电流为正弦波的要求。,2-2 、具有恒定磁通功能的U/f通用变频器,通用变频器驱动不同类型的异步电动机时，根据电动机的特性对压频比的值进行恰当的调整是十分困难的。一旦出现电压不足，电动机的特性与负载特性就会没有稳定运行交点，可能出现过载或跳闸。要想使电动机特性在最大转矩范围内与负

5、载特性处处都有稳定运行交点，就应当让转子磁通恒定而不随负载发生变化。如果采用磁通反馈控制让异步电机所输入的三相正弦电流在空间产生圆形旋转磁场，那么就会产生恒定的电磁转矩。这样的控制方法就叫做“磁链跟踪控制”，由于磁链的轨迹是靠电压空间矢量相加得到的，所以有人把“磁链跟踪控制”称为“电压空间矢量控制”。,2-2具有恒定磁通功能的U/f通用变频器,日本富士公司的 FRENIC5000G7P7 系列通用变频器就是一种恒定电磁转矩控制功能的U/f控制方式。控制电路原理结构方框图见图254。控制电路与外围电路的连线关系原理图见图255。,图254,图255,2-2 具有恒定磁通功能的U/f通用变频器,采

6、用这种控制方式，可使电机在极低的速度下转矩过载能力达到或超过150；频率设定范围达到 l30；电动机的静态机械特性的硬度高于在工频电网上运行的自然机械特性的硬度。在动态性能要求不高的情况下，这种通用变频器甚至可以替代某些闭环控制，实现闭环控制的开环化。这种具有恒定磁通功能的通用变频器，由于限流功能比较好，一般不会出现过流跳闸现象，因此有人把这种通用变频器称为“无跳闸变频器”。,2-2 具有恒定磁通功能的U/f通用变频器,这种控制方式除需要定子电流传感器外，不再需要任何传感器，通用性强，适于各种型号的通用异步电动机。转矩限定器保证转矩或电流不超出允许值，避免变频器出现跳闸现象。 这种通用变频器的

7、特点是：电动机机械特性硬度高；低速过载能力大；可实现挖土机特性，即具有过电流抑制功能。通常这类变频器需要在 EPROM中存入电动机的参数，以便根据电动机的容量和极数去选择这些参数。,2-2 具有恒定磁通功能的U/f通用变频器,对于不同生产厂家的变频器，其硬件构成和控制算法都有一定的差别。是否属于这一类变频器，主要从其性能是否具有上面所述的特点来区分。更重要的在于变频器实际所能达到的功能。 当生产工艺提出具有较高的静、动态性能指标要求时，可以采用转速闭环控制构成转差频率控制系统来满足许多工业应用中的要求。但是，当生产工艺提出更高的静、动态性能指标要求时，转差频率控制系统还是不如转速、电流双闭环直

8、流调速系统。为了解决这个问题需要采用矢量控制的变压变频通用变频器。,2-3 矢量控制的变频变压通用变频器,矢量控制方法的出现，使异步电动机变频调速后的机械特性以及动态性能达到了足以和直流电动机调压时的调速性能相媲美的程度，从而使异步电动机变频调速在电动机的调速领域里全方位地处于优势地位。 1矢量控制系统的基本思想 以产生同样的旋转磁动势为准则，三相交流绕组与两相直流绕组可以彼此等效。 实现了用模仿直流电机的控制方法，去控制异步电机，使异步电机达到了直流电机的控制效果。,2-3 矢量控制的变频变压通用变频器,一般的矢量控制系统均需速度传感器，速度传感器是整个传动系统中最不可靠的环节，安装也麻烦。许多新系列的变频器设置了“无速度反馈矢量控制”功能。对于一些在动态性能方面并无严格要求的场合，速度反馈可以不用。 常见的矢量控制专用芯片有：德国IAM生产的VeCon和美国ANALOG