武汉理工大学：《电力拖动自动控制系统》第6章 笼型异步电机变压变频调速系统

电力拖动自动控制系统 第6章 笼型异步电机变压变频调速系统 (VVVF系统)转差功率不变型调速系统

笼型异步电机变压变频调速系统 （VVVF系统）——转差功率不变型调速系统 电力拖动自动控制系统 第 6 章

●概述 异步电机的变压变频调速系统一般 筍称为变频调速系统。由于在调速时 转差功率不随转速而变化,调速范围 宽,无论是高速还是低速时效率都较 高,在采取一定的技术措施后能实现 高动态性能,可与直流调速系统媲美。 因此现在应用面很广,是本篇的重点

• 概 述 异步电机的变压变频调速系统一般 简称为变频调速系统。由于在调速时 转差功率不随转速而变化，调速范围 宽，无论是高速还是低速时效率都较 高，在采取一定的技术措施后能实现 高动态性能，可与直流调速系统媲美。 因此现在应用面很广，是本篇的重点

本章提要 变压变频调速的基本控制方式 异步电动机电压一频率协调控制时的机槭特性 *电力电子变压变频器的主要类型 变压变频调速系统中的脉宽调制(PWM技术 基于异步电动机稳态模型的变压变频调速 异步电动机的动杰数学模型和坐标变换 基于动态模型按转子磁链定向的矢量控制系统 基于动态模型按定子磁链控制的直接转矩控制系 统

本章提要 ◼ 变压变频调速的基本控制方式 ◼ 异步电动机电压－频率协调控制时的机械特性 ◼ *电力电子变压变频器的主要类型 ◼ 变压变频调速系统中的脉宽调制（PWM）技术 ◼ 基于异步电动机稳态模型的变压变频调速 ◼ 异步电动机的动态数学模型和坐标变换 ◼ 基于动态模型按转子磁链定向的矢量控制系统 ◼ 基于动态模型按定子磁链控制的直接转矩控制系 统

61变压变频调速的基本控制方式 在进行电机调速时,常须考虑的一个 重要因素是:希望保持电机中每极磁通 量Φn为额定值不变。如果磁通太弱, 没有充分利用电机的铁心,是 种 浪费 如果过分增大磁通,又会使铁心饱和 从而导致过大的励磁电流,严重时会因 绕组过热而损坏电机

6.1 变压变频调速的基本控制方式 在进行电机调速时，常须考虑的一个 重要因素是：希望保持电机中每极磁通 量 m 为额定值不变。如果磁通太弱， 没有充分利用电机的铁心，是一种浪费； 如果过分增大磁通，又会使铁心饱和， 从而导致过大的励磁电流，严重时会因 绕组过热而损坏电机

■对于直流电机,励磁系统是独立的,只要 对电枢反应有恰当的补偿,Φ保持不变 是很容易做到的 在交流异步电机中,磁通Φn由定子和转 子磁势合成产生,要保持磁通恒定就需要 费一些周折了

◼ 对于直流电机，励磁系统是独立的，只要 对电枢反应有恰当的补偿， m 保持不变 是很容易做到的。 ◼ 在交流异步电机中，磁通m 由定子和转 子磁势合成产生，要保持磁通恒定就需要 费一些周折了

定子每相电动势 E2=444NN、①m(61) 式中:E。气隙磁通在定子每相中感应电动势的有 效值,单位为V f一定子频率,单位为Hz; 定子每相绕组串联匝数 ks基波绕组系数; Φn—每极气隙磁通量,单位为Wb

• 定子每相电动势 g 44 1 s N Φm 4. S E = f N k （6-1） 式中：Eg —气隙磁通在定子每相中感应电动势的有 效值，单位为V； —定子频率，单位为Hz； —定子每相绕组串联匝数； —基波绕组系数； —每极气隙磁通量，单位为Wb。 f1 Ns kNs m

由式(6-1)可知,只要控制好Eg和f, 便可达到控制磁通Φn的目的,对此,需要 考虑基频(额定频率)以下和基频以上两 种情况

由式（6-1）可知，只要控制好Eg 和 f1 ， 便可达到控制磁通m 的目的，对此，需要 考虑基频（额定频率）以下和基频以上两 种情况

1.基频以下调速 由式(6-1)可知,要保持Φ。不变,当 频率f从额定值fN向下调节时,必须同时 降低E。,使 Eg=常值 (6-2) 即采用恒值电动势频率比的控制方式

1. 基频以下调速 由式（6-1）可知，要保持m 不变，当 频率 f1 从额定值 f1N 向下调节时，必须同时 降低 Eg ，使 = 1 g f E 常值 （6-2） 即采用恒值电动势频率比的控制方式

°恒压频比的控制方式 然而,绕组中的感应电动势是难以直接 控制的,当电动势值较髙时,可以忽略定 子绕组的漏磁阻抗压降,而认为定子相电 压U≈E,则得 常值 (6-3) 这是恒压频比的控制方式

• 恒压频比的控制方式 然而，绕组中的感应电动势是难以直接 控制的，当电动势值较高时，可以忽略定 子绕组的漏磁阻抗压降，而认为定子相电 压 Us ≈ Eg，则得 （6-3） 这是恒压频比的控制方式。 = 常值 1 f Us

但是,在低频时U和E。都较小,定子 阻抗压降所占的份量就比较显著,不再能 忽略。这时,需要人为地把电压U抬高 些,以便近似地补偿定子压降。 带定子压降补偿的恒压频比控制特性示 于下图中的b线,无补偿的控制特性则为a 线

但是，在低频时 Us 和 Eg 都较小，定子 阻抗压降所占的份量就比较显著，不再能 忽略。这时，需要人为地把电压Us 抬高一 些，以便近似地补偿定子压降。 带定子压降补偿的恒压频比控制特性示 于下图中的 b 线，无补偿的控制特性则为a 线