变频器原理及应用 第2版 教学课件 ppt 作者 王廷才 课件 第8章 变频器的控制方式
23页1、变频器原理与应用(第2版)第8章,第8章 变频器的控制方式,8.1 Uf控制 8.1.1 Uf控制原理 在进行电机调速时,通常是希望保持电机中每极磁通量为额定值,并保持不变。如果磁通太弱就等于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,过大的励磁电流使绕组过热损坏电机。 Vf控制是使变频器的输出在改变频率的同时也改变电压,通常是使Vf为常数,这样可使电动机磁通保持一定,在较宽的调速范围内,电动机的转矩、效率、功率因数不下降。,变频器原理与应用(第2版)第8章,8.1.2 恒Uf控制方式的机械特性,1. 调频比和调压比 调频时,通常都是相对于其额定频率fN来进行调节的,那么调频频率fx就可以用下式表示: fx=kffN (8-1) 式中 kf频率调节比(也叫调频比)。 根据变频也要变压的原则,在变压时也存在着调压比,电压Ux可用下式表示: Ux=kuUN (8-2) 式中 ku调压比; UN 电动机的额定电压。,变频器原理与应用(第2版)第8章,2. 变频后电动机的机械特性,机械特性曲线的特征如下: 从fN向下调频时,n0x下移, TKx逐渐减小。 fx在fN附
2、近下调时: kf = ku1,TKx减小很少, 可近似认为TKx TKN , fx调的很低时:kf = ku0, TKx减小很快。 fx不同时,临界转差nKx 变化不是很大,所以稳定 工作区的机械特性基本是 平行的,且机械特性较硬。 图8-1 变频调速机械特性,变频器原理与应用(第2版)第8章,8.1.3 对额定频率fN以下变频调速特性的修正,1. TKx减小的原因分析 2解决的办法 适当提高调压比ku,使kukf, 即提高Ux的值,使得Ex的值增加。 从而保证Ex/fx常数 。这样就能 保证主磁通M基本不变。最终使 电动机的临界转矩得到补偿。 fxfN时,电动机近似具有恒功率 的调速特性 图8-2 U/f采用电压补偿后机械特性,变频器原理与应用(第2版)第8章,8.1.4 Uf控制的功能,1. 转矩提升 转矩提升是指通过提高Uf比来补偿fx下调时引起的TKx下降。但并不是Uf比取大些就好。补偿过分,电动机铁心饱和厉害,励磁电流I0的峰值增大,严重时可能会引起变频器因过电流而跳闸。 2. Uf控制功能的选择 为了方便用户选择Uf比,变 频器通常都是以Uf控制曲线 的方式提供给用户,让用
3、户选 择的,如图8-3所示。 图8-3 变频器的Uf控制曲线,变频器原理与应用(第2版)第8章,3.选择Uf控制曲线时常用的操作方法,1) 将拖动系统连接好,带以最重的负载。 2) 根据所带的负载的性质,选择一个较小的Uf曲线,在低速时观察电动机的运行情况,如果此时电动机的带负载能力达不到要求,需将Uf曲线提高一档。依此类推,直到电动机在低速时的带负载能力达到拖动系统的要求。 3) 如果负载经常变化,在2)中选择的Uf曲线,还需要在轻载和空载状态下进行检验。方法是:将拖动系统带以最轻的负载或空载,在低速下运行,观察定子电流I1的大小,如果I1过大,或者变频器跳闸,说明原来选择的Uf曲线过大,补偿过分,需要适当调低Uf曲线。,变频器原理与应用(第2版)第8章,8.2 转差频率控制(SF控制),8.2.1转差频率控制原理 转差频率与转矩的关系为图7-6所示的特性,在电动机允许的过载转矩以下,大体可以认为产生的转矩与转差频率成比例。另外,电流随转差频率的增加而单调增加。所以,如果我们给出的转差频率不超过允许过载时的转差频率,那么就可以具有限制电流的功能。 图8-6 转差频率与转矩的关系 为了
4、控制转差频率虽然需要检出电动机的速度。但系统的加减速特性和稳定性比开环的Uf控制获得了提高,过电流的限制效果也变好。,变频器原理与应用(第2版)第8章,8.2.2 转差频率控制的系统构成,图7-7为转差频率控制系统构成图。速度调节器通常采用PI控制。它的输入为速度设定信号2*和检测的电机实际速度2之间的误差信号。速度调节器的输出为转差频率设定信号s*。变频器的设定频率即电动机的定子电源频率1*为转差频率设定值s*与实际转子转速2的和。当电动机负载运行时,定子频率设定将会自动补偿由负载所产生的转差,保持电动机的速度为设定速度。速度调节器的限幅值决定了系统的最大转差频率。 图7-7 异步电动机的转差频率控制系统框图,变频器原理与应用(第2版)第8章,8.3 矢量控制 (VC控制),8.3.1 直流电动机与异步电动机调速上的差异 1直流电动机的调速特征 直流电动机具有两套绕组,即励磁绕组和电枢绕组,它们的磁场在空间上互差/2电角度,两套绕组在电路上是互相独立的。 2异步电动机的调速特征 异步电动机也有定子绕组和转子绕组,但只有定子绕组和外部电源相接,定子电流I1是从电源吸取电流,转子电流I2
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