电力拖动与运动控制课件5交流调速基础
43页1、第四章 交流调速基础CSSSE*第四章 交流调速基础2主要内容概述交、直流调速系统比较交流调速的难点和复杂性交流调速系统的技术突破交流调速系统的主要应用领域交流调速涉及的知识电力变换电路变频器的基本构成跟踪型PWM控制重点内容CSSSE*第四章 交流调速基础3(1)交、直流调速系统的比较直流电动机的固有缺点:l工艺复杂,成本高;l换向器的换向能力限制了直流电动机的容量和速度;l电枢火花限制了直流电动机的安装环境;l转子发热,电机效率低;l可靠性较差,增加了维护和保养的工作量(1)交、直流调速系统的比较比较内容直流电动机交流电动机结构以及制造有电刷,制造复杂无电刷,结构简单重量/功率约2倍1倍体积/功率约2倍1倍价格/功率几倍1倍最大容量12MW14MW几十MW最大转速1000r/min左右数千r/min最高电枢电压1kV6kV10kV安装环境要求高要求低维护较多较少调速性能好好复杂复杂CSSSE*第四章 交流调速基础5(1)交、直流调速系统的比较交流调速优于直流调速之处:l在大功率负载情况下,交流调速性价比最优;l交流调速系统可满足高速运行要求;l在易燃易爆多尘场合,交流调速系统无需过
2、多维护;l交流调速系统成本较之直流调速系统明显降低;l中压交流调速系统可以节省变电站容量;l交流电动机易于同某些生产机械形成机电一体化产品CSSSE*第四章 交流调速基础6(2)交流调速的难点和复杂性交流调速系统的难点主要来自于:l交流电动机的数学模型造成转矩控制困难n 与其相关的电子器件和微处理器更新换代的速度制约了交流调速系统的发展速度n 调速系统的精度和成本又使交流调速系统的应用复杂化CSSSE*第四章 交流调速基础7(3)交流调速系统的技术突破l电力电子技术的发展l微机以及数字信号处理技术的发展l现代控制理论的应用以及交流调速原理的发展和成熟CSSSE*第四章 交流调速基础8(4)交流调速系统的主要应用领域主要应用方向:l以节能为目的的改恒速为调速的系统l以少维护省力为目的的取代直流调速的系统l直流调速难以实现的领域具体应用实例:轧钢工业、石油工业、机械工业、化工工业CSSSE*第四章 交流调速基础9主要内容概述交流调速涉及的知识交流调速涉及的知识电力变换电路CSSSE*第四章 交流调速基础102. 交流调速涉及的知识被控对象:交流电动机控制内容:理论基础:自控原理(古典控制、
3、现代控制) 主电路(变频器电动机) 控制电路(硬件:单片机、PLC、PC、DSP)(软件:交流电动机控制方案(VVVF、VCS、DTC)变频器CSSSE*第四章 交流调速基础11主要内容概述交流调速涉及的知识电力变换电路变频器的基本构成跟踪型PWM控制CSSSE*第四章 交流调速基础123. 电力变换电路l整流器(AC=DC)l逆变器(DC=AC)l变频器(AC=AC)l 双整流器反并联(AC=AC)l 整流器逆变器(AC=DC=AC)无源逆变CSSSE*第四章 交流调速基础13l交交变频(直接变频)l交直交变频(间接变频)l变频器变频器基本结构变流器平滑电路逆变器控制器电源IMpp73pp73 (1)变频器的基本构成CSSSE*第四章 交流调速基础14 交交变频器交交变频AC ACCVCF VVVF50Hz变频器的基本构成变频器的基本构成CSSSE*第四章 交流调速基础15单相交交变频电路原理工作原理无环流工作方式一组工作,另一组封锁两组变流器按一定频率交替工作给负载输出某频率交流电变频器的基本构成变频器的基本构成CSSSE*第四章 交流调速基础16工作原理对反并联变流 器晶闸管的控
4、制角 连续进行交变的相 位调制,则可输出 连续的交流电改变控制角变 化的快慢和大小, 可以控制输出交流 电的频率和幅值变频器的基本构成变频器的基本构成CSSSE*第四章 交流调速基础17特点:一次变流,直接变换效率高,但可调频率范围窄输出电压由输入电压的某些部分构成,低频波形好按电网电压过零自然换流,变流器容量可以很大可以方便地实现4象限工作所用功率元件数量较多功率因数较低适用范围:大容量低速传动变频器的基本构成变频器的基本构成CSSSE*第四章 交流调速基础18 交直交变频器电压型逆变器:直流侧是电压源电流型逆变器:直流侧是电流源整 流AC DC ACCVCF 中间直流环节 VVVF50Hz逆 变变频器的基本构成变频器的基本构成比较内容电压型逆变器电流型逆变器直流回路滤波环节电容器电抗器输出电压波形矩形波与负载有关输出电流波形与负载功率因数有关矩形波输出动态阻抗小大输入功率因数0.80.850.750.85回馈制动不能,需另设反并联逆变器能,无需任何附加设备过流及短路保护困难容易动态响应较慢快对晶闸管的要求关断时间要短, 对耐压要求一般较低耐压高, 对关断时间无特殊要求线路结构较复杂
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