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1、广东石油化工学院广东石油化工学院 王涛王涛变频器应用技术变频器应用技术2021/6/161模块一 变频器的基本知识项目4 变频器的控制方式 项目目标： 1.理解U/F控制的基本原理 2.掌握U/F控制的特点及其原理 3.了解矢量控制与直接转矩控制2021/6/162 一. U/F控制 1. U/F控制的基本原理图 异步电动机稳态等效电路和感应电动势 Us1RsLlsLlrLmRr /sIsI0IrEgEsEr2021/6/163定子每相电动势 E 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。 fNKnM
2、2021/6/1641). 基频以下调速 要保持 m 不变，当频率 f 从额定值 fN 向下调节时，必须同时降低 E ，使 常值即采用恒值电动势频率比的控制方式采用恒值电动势频率比的控制方式。 2021/6/165恒压频比的控制方式 绕组中的感应电动势E难以直接控制，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 U E，则得 这是恒压频比的控制方式恒压频比的控制方式。2021/6/166机械特性曲线On图1-16 恒压频比控制时变频调速的机械特性补偿定子压降后的特性2021/6/1672）. 基频以上调速 在基频以上调速时，频率应该从fN向上升高，但定子电压U 却不可能超
3、过额定电压UN ，最多只能保持U = UN ，这将迫使磁通与频率成反比地降低，相当于直流电机弱磁升速的情况。 恒功率调速恒功率调速O2021/6/1682. U/F控制的特点及应用 特点： 结构简单，成本低，机械特性硬度较好，能满足一般传动的平滑调速的要求。 缺点： 低频时，输出电压较低，转矩受定子阻抗压降影响较明显，使最大输出转矩减小。 采用开环控制时，不能达到较高的控制性能。 措施： 转矩补偿。 应用： 通用型变频器常采用，在风机、泵类机械，生产流水线的工作台传动，空调等家用电器。2021/6/169 二. 矢量控制 1. 矢量控制的基本思想 模仿直流电动机，以三相交流绕组和两相直流绕组产
4、生同样的旋转磁动势为准则，把定子电流分解为2个分量： 产生磁场的电流分量（励磁电流） 产生转矩的电流分量（转矩电流） 对这2个量分别控制即可。2021/6/1610三相异步电动机的物理模型ABCuAuBuC1uaubucabc图 三相异步电动机的物理模型2021/6/1611 （1）交流电机绕组的等效物理模型ABCABCiAiBiCF1a）三相交流绕组2021/6/1612 （2）等效的两相交流电机绕组Fii1b）两相交流绕组 2021/6/1613（3）旋转的直流绕组与等效直流电机模型1FMTimitMTc）旋转的直流绕组 2021/6/1614图 异步电动机的坐标变换结构图3/2三相/两相
5、变换; VR同步旋转变换; M轴与轴（A轴）的夹角 3/2VR等效直流等效直流电机模型电机模型ABC iAiBiCit1im1ii异步电动机异步电动机异步电机的坐标变换结构图2021/6/1615 矢量控制系统原理结构图 控制器控制器VR-12/3电流控制电流控制变频器变频器3/2VR等效直流等效直流电机模型电机模型+i*m1i*t1 1i*1i*1i*Ai*Bi*CiAiBiCi1i1im1it1反馈信号异步电动机给定信号 图 矢量控制系统原理结构图2021/6/1616 注： (1) 反馈信号包括：电流 速度 电流 反映负载状态，及时调节。 速度 反映拖动系统实际转速和给定值之间的差异以便
6、及时校正，调整动态性能。 (2) 速度传感器：用于测速 问题：会使传动系统不可靠，安装麻烦。 改进：无速度传感器矢量控制技术。 (3) “无反馈矢量控制” 只是变频器外部不需加其他反馈，实际内容是存在反馈的。2021/6/16172. 矢量控制的特点及应用 特点： 动态响应快，调速范围宽，低频转矩大，控制灵活等。 缺点： 结构复杂，通用性差（一台变频器只能带一台电动机，且与电动机特性有关）。 应用： (1)要求高速响应的工作机械（工业机器人）。 (2)适应恶劣的工作环境（造纸机、印染机等高温、高湿腐蚀环境） (3)高精度电力拖动（钢板卷线等恒张力控制系统） (4)四象限运转（正反转、加减速），
7、如电梯等。2021/6/1618 三. 直接转矩控制 1. 直接转矩控制的基本思想 在准确观测定子磁链的空间位置和大小并保持其幅值基本恒定以及准确计算负载转矩的条件下，通过控制电动机的瞬时输入电压来控制电动机定子磁链的瞬时旋转速度，改变它对转子的瞬时转差率，从而达到直接控制电动机输出的目的。2021/6/16192. 直接转矩控制的特点及应用 特点： 具有鲁棒性强、转矩动态响应好、控制结构简单、计算简便。 缺点： 低速区还存在一些问题（定子电流和磁链畸变严重）； 低速时转矩脉动大，限制了调速范围。 应用： 电力机车牵引等大功率交流传动系统。2021/6/16202021/6/1621 结束语结束语若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！
