交流变频调速系统PPT讲稿.ppt

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1、交流变频调速系统交流变频调速系统第1页，共55页，编辑于2022年，星期三由电机学知由电机学知如果忽略定子上的电阻压降，则有如果忽略定子上的电阻压降，则有 第一节第一节 变频调速的基本控制方式和机械特性简介变频调速的基本控制方式和机械特性简介一、变频调速的基本控制方式一、变频调速的基本控制方式第2页，共55页，编辑于2022年，星期三1、基频以下的变频控制方式、基频以下的变频控制方式即：气隙磁通感应电势与频率之比为常数即：气隙磁通感应电势与频率之比为常数 基频基频以下以下常采用常采用恒磁通恒磁通变频控制方式。变频控制方式。（1）若要保持）若要保持m不变，则当频率不变，则当频率f1从额定值从额定

2、值f1e向下调节向下调节时，须同时降低时，须同时降低Eg，使，使Eg/f1=常数。常数。（2）因感应电势难以直接控制，忽略定子压降，认为定子）因感应电势难以直接控制，忽略定子压降，认为定子相电压相电压U1Eg，则则U1/f1=常数。这就是恒压频比的变频控制常数。这就是恒压频比的变频控制方式。方式。恒压频比控制在低频时，由于恒压频比控制在低频时，由于U1和和Eg都较小，定子阻抗都较小，定子阻抗压降所占的份量比较显著，不能忽略。这时，可人为地把压降所占的份量比较显著，不能忽略。这时，可人为地把电压电压U1抬高一些，以便近似地补偿定子压降。抬高一些，以便近似地补偿定子压降。第3页，共55页，编辑于2

3、022年，星期三 2、基频以上的变频控制方式、基频以上的变频控制方式在基频以上时，频率可从在基频以上时，频率可从f1N往上增高，但电压往上增高，但电压U1却不能却不能增加得比额定电压增加得比额定电压U1N大，一般保持大，一般保持U1=U1N，使磁通与，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。频率成反比地降低，相当于直流电机弱磁升速的情况。第4页，共55页，编辑于2022年，星期三下下图图是是异异步步电电机机变变频频调调速速控控制制特特性性。在在基基频频以以下下，属属于于“恒恒转矩调速转矩调速”；而在基频以上，基本属于；而在基频以上，基本属于“恒功率调速恒功率调速”。第5页，共5

4、5页，编辑于2022年，星期三当当 Eg/1为为 恒恒 值值 时时，Temax恒恒定定不不变变，随随着着频频率率的的降降低低，恒恒Eg/1控控制制的的机机械械特特性性是是一一组组形形状状与与恒恒压压恒恒频频机机械械特特性性相相同同，且且平平行行下下移移的的特特性。见右图所示。性。见右图所示。二、变频调速的机械特性简介二、变频调速的机械特性简介1.恒恒Eg/1控制（控制（Eg/1=恒值）恒值）第6页，共55页，编辑于2022年，星期三 因因Eg是电机内部参数，恒是电机内部参数，恒Eg/1控制难以实现，工程上常用控制难以实现，工程上常用恒压频比控制（恒压频比控制（U1/1=恒值）。其机械特性见下图

5、所示。恒值）。其机械特性见下图所示。在在恒恒压压频频比比条条件件下下变变频频时时，机机械械特特性性基基本本上上平平行行移移动动，而而Temax随随1降降低低而而减减小小。低低频频时时，Temax将将限限制制调调速速系系统统的的带带负负载载能能力力。需需采采用用定定子子阻阻抗抗电电压压补补偿偿以以增增强强带带负负载载能能力力。右右图图中中虚虚线线特特性性就就是是采用提高定子电压后的特性采用提高定子电压后的特性。2、恒压频比控制（、恒压频比控制（U1/1=恒值）恒值）第7页，共55页，编辑于2022年，星期三3.基频以上变频调速时的机械特性基频以上变频调速时的机械特性 可可见见，当当频频率率1提提

6、高高时时，同同步步转转速速n0随随之之提提高高，最最大大转转矩矩减减小小，机机械械特特性性上上移移；转转速速降降落落随随频频率率的的提提高高而而增增大大，特特性性斜斜率率稍稍变变大大，其其它它形形状状基基本本相相似似。如如右右图图所示。所示。在基频在基频f1e以上变频时，电压以上变频时，电压U1=U1e不变。其机械特性不变。其机械特性见下图所示。见下图所示。第8页，共55页，编辑于2022年，星期三第二节第二节 变频调速系统中的无源逆变电路变频调速系统中的无源逆变电路对交流电机实现变频调速的变频电源装置叫变频器，其功能是将对交流电机实现变频调速的变频电源装置叫变频器，其功能是将电网提供的恒压恒

7、频交流电变换为变压变频交流电，变频伴随变电网提供的恒压恒频交流电变换为变压变频交流电，变频伴随变压。压。变频器的基本分类如下：变频器的基本分类如下：一、变频器的分类一、变频器的分类变频器 交-交变频器 按相数分单相三相按输出波形分正弦波方波脉冲宽度调制型(PWM)交-直-交变频器电流型 电压型第9页，共55页，编辑于2022年，星期三交交-直直-交交变变频频器器的的主主要要构构成成环环节节如如图图（a）所所示示。它它先先把把交交流流电电转转换换为为直直流流电电，经经中中间间直直流流环环节节后后再再把把直直流流电电逆逆变变成成变变频频变变压压的的交交流流电电，又又称称为为间间接接变变频频器器。按

8、按不不同同的的控控制制方方式式，间间接接变变频频器器有有图图5-7中中b、c、d三种情况。三种情况。二、静止型常规变频器及特点二、静止型常规变频器及特点（一）间接（交（一）间接（交-直直-交）变压变频装置交）变压变频装置第10页，共55页，编辑于2022年，星期三图图5-7 间接变压变频装置的不同结构形式间接变压变频装置的不同结构形式第11页，共55页，编辑于2022年，星期三交交-交变频器的主要构成环节如图交变频器的主要构成环节如图5-8所示。交所示。交-交变频器没有交变频器没有明显的中间滤波环节，交流电被直接变成频率和电压可调的明显的中间滤波环节，交流电被直接变成频率和电压可调的交流电，故

9、又称为直接变频器。交流电，故又称为直接变频器。（二）直接（交（二）直接（交-交）变压变频装置交）变压变频装置 第12页，共55页，编辑于2022年，星期三主主电电路路如如图图5-9（a）所所示示，图图中中负负载载由由正正组组与与反反组组晶晶闸闸管管整整流流电电路路轮轮流流供供电电，角角不不变变时时，输输出出为为矩矩形形交交流流电电压压，如如图图5-9（b）所所示示。改改变变正正反反组组切切换换频频率率可可以以调调节节输输出出交交流流电电的的频率，而改变频率，而改变的大小即可调节矩形波的幅度。的大小即可调节矩形波的幅度。1、方波型交、方波型交-交变频器交变频器三、交三、交-交变频电路交变频电路（

10、一）单相交（一）单相交-交变频电路交变频电路第13页，共55页，编辑于2022年，星期三2、正弦波交、正弦波交-交变频器交变频器 正弦波型交正弦波型交-交变频器的主电路与方波型的主电路相同，交变频器的主电路与方波型的主电路相同，但可以输出平均值按正弦规律变化的电压。但可以输出平均值按正弦规律变化的电压。控制角控制角由大到小再变由大到小再变大，如大，如/20/2如右如右图（图（a）所示。）所示。控制角由小变大再变小，控制角由小变大再变小，如如/2/2如右图如右图（b）所示。）所示。第14页，共55页，编辑于2022年，星期三 （1）输出正弦波形的获得方法）输出正弦波形的获得方法t常常用用的的方方

11、法法是是余余弦弦交交点点法法，该该方方法法的的原原则则是是：触触发发角角的的变变化化和和切切换换应应使使得得整整流流输输出出电电压压的的瞬瞬时时值值与与理理想想正正弦弦电电压压的的瞬瞬时时值值误误差差最最小。小。t正正弦弦波波型型交交-交交变变频频器器适适合合于于低低频频大大功功率率的的电电气气传传动动系系统统，最最高高输输出出频率是输入频率的频率是输入频率的1/3或或1/2。（2）输出电压有效值和频率的调节）输出电压有效值和频率的调节t交交-交交变变频频电电路路的的输输出出电电压压是是由由若若干干段段电电源源电电压压拼拼接接而而成成的的。在在输输出出电电压压的的一一个个周周期期内内，所所包包

12、含含的的电电源源电电压压段段数数越越多多，其其波波形形就就越越接接近近正弦波。正弦波。t使使控控制制角角从从 ，改改变变0，就就改改变变了了输输出出电电压压的的峰峰值值，也也就就改改变变了了输输出出电电压压的的有有效效值值；改改变变变变化化的的速速率率，也也就就改改变了输出电压的频率。变了输出电压的频率。第15页，共55页，编辑于2022年，星期三 （二）（二）三相三相-单相交单相交-交变频电路交变频电路t将将两两组组三三相相可可逆逆整整流流器器反反并并联联即即可可构构成成单单相相变变频电路。频电路。三相半波三相半波-单相单相交交-交变频电路交变频电路三相桥式三相桥式-单相单相交交-交变频电路

13、交变频电路第16页，共55页，编辑于2022年，星期三（三）（三）三相交三相交-交变频电路交变频电路t交交-交交变变频频器器主主要要用用于于交交流流调调速速系系统统中中，因因此此实实际际使使用用的的主主要要是是三三相相交交-交交变变频频器器。三三相相交交-交交变变频频器器电电路路是是由由三三组组输输出出电电压相位互差的单相交压相位互差的单相交-交变频电路组成的。交变频电路组成的。t1、电路的接线方式、电路的接线方式t三三相相交交-交交变变频频电电路路主主要要有有两两种种接接线线方方式式，即即公公共共交交流流母母线线进线方式和输出星形联结方式。进线方式和输出星形联结方式。第17页，共55页，编辑

14、于2022年，星期三 （1）公共交流母线进线方式）公共交流母线进线方式 它它由由三三组组彼彼此此独独立立、输输出出电电压压相相位位互互差差120度度的的单单相相交交-交交变变频频电电路路组组成成，其其电电源源进进线线通通过过电电抗抗器器接接在在公公共共的的交交流流母母线线上上。由由于于电电源源进进线线端端公公用用，所所以以三三组组单单相相变变频频电电路路的的输输出出端端必必须须隔隔离离。为为此此，交交流流电电机机的的三三个个绕绕组组必须拆开，共引出六根线。必须拆开，共引出六根线。第18页，共55页，编辑于2022年，星期三 （2）输出星形连接方式）输出星形连接方式 t由由于于变变频频器器输输出

15、出端端中中点点不不和和负负载载中中点点相相连连接接，所所以以在在构构成成三三相相变变频频器器的的六六组组桥桥式式电电路路中中，至至少少要要有有不不同同相相的的两两组组桥桥中中的的四四个个晶晶闸闸管同时导通才能构成回路，形成电流。管同时导通才能构成回路，形成电流。第19页，共55页，编辑于2022年，星期三2、具体电路结构、具体电路结构t三三相相桥桥式式整整流流器器组组成成的的三三相相-三三相相交交-交交变变频频电电路路，采采用用公公共共交交流流母线进线方式母线进线方式 第20页，共55页，编辑于2022年，星期三t三三相相桥桥式式整整流流器器组组成成的的三三相相-三三相相交交-交交变变频频电电

16、路路，给给电电动动机机负负载载供供电，采用输出星形联结方式（负载未画出）电，采用输出星形联结方式（负载未画出）第21页，共55页，编辑于2022年，星期三 四、交四、交-直直-交变频电路交变频电路（一）交（一）交-直直-交电压源型、电流源型变频器及其比较交电压源型、电流源型变频器及其比较根据交根据交-直直-交变频器的中间滤波环节是采用电容性元件或是电交变频器的中间滤波环节是采用电容性元件或是电感性元件，可将其分为感性元件，可将其分为电压源型变频器电压源型变频器和和电流源型变频器电流源型变频器。1、电压源型变频器、电压源型变频器采用大电容滤波，输采用大电容滤波，输出直流电压恒定，类出直流电压恒定

17、，类似于恒压源。这类变似于恒压源。这类变频器叫电压源型变频频器叫电压源型变频器，见图（器，见图（a）所示。）所示。电压源型电压源型变频器变频器第22页，共55页，编辑于2022年，星期三 2、电流源型变频器、电流源型变频器 采用大电感滤波，输出直流电流恒定，类似于恒流源。采用大电感滤波，输出直流电流恒定，类似于恒流源。这类变频装置叫电流源型变频器，见图（这类变频装置叫电流源型变频器，见图（b）所示。）所示。电流源型电流源型变频器变频器第23页，共55页，编辑于2022年，星期三 由电流型变频器构成的调速系统易实现回馈制动。图由电流型变频器构成的调速系统易实现回馈制动。图5-19绘出了绘出了变频

18、调速系统的电动和回馈制动两种运行状态。变频调速系统的电动和回馈制动两种运行状态。电电动动状状态态如如图图（a）所所示示。整整流流电电压压极极性性为为上上正正下下负负，电电流流由由Ud的的正正端端流流入入逆逆变变器器，电电能能由由交交流流电电网网经经变变频频器器传传送送给给电电机机，电电机机处于电动状态。处于电动状态。（3）电压型和电流源型变频器的回馈制动比较）电压型和电流源型变频器的回馈制动比较 第24页，共55页，编辑于2022年，星期三 回回馈馈制制动动状状态态如如图图5-19b示示。降降低低变变频频器器的的输输出出频频率率，使使转转速速降降低低，同同时时使使整整流流器器UR的的90，则则

19、整整流流电电压压Ud立立即即反反向向，而而电电流流Id方方向向不不变变。于于是是，逆逆变变器器CSI变变成成整整流流器器，而而整整流流器器UR转转入入有有源源逆逆变变状状态态，电能由电机回馈给交流电网。电能由电机回馈给交流电网。第25页，共55页，编辑于2022年，星期三1、主电路组成、主电路组成（二）（二）180导电型的交导电型的交-直直-交电压型变频器交电压型变频器第26页，共55页，编辑于2022年，星期三第27页，共55页，编辑于2022年，星期三第28页，共55页，编辑于2022年，星期三5）相电压和线电压的关系为）相电压和线电压的关系为180导电型逆变器工作规律：导电型逆变器工作规

20、律：1）每个脉冲触发间隔）每个脉冲触发间隔60区间内有区间内有3个晶闸管元件导通，个晶闸管元件导通，它们分属于逆变桥的共阴极组和共阳极组。它们分属于逆变桥的共阴极组和共阳极组。2）在）在3个导通元件中，若属于同一组的有个导通元件中，若属于同一组的有2个元件，则元件个元件，则元件所对应相的相电压为所对应相的相电压为 。另。另1个元件所对应相的相电压为个元件所对应相的相电压为 。3）共阳极组元件所对应相的相电压为正，共阴极组元件所）共阳极组元件所对应相的相电压为正，共阴极组元件所对应相的相电压为负。对应相的相电压为负。4）每个脉冲触发间隔）每个脉冲触发间隔60内的相电压之和为内的相电压之和为0。第

21、29页，共55页，编辑于2022年，星期三（三）（三）120导电型的交导电型的交-直直-交电流型变频器交电流型变频器1、主电路的组成、主电路的组成第30页，共55页，编辑于2022年，星期三第31页，共55页，编辑于2022年，星期三 与与180导电型类似，导电型类似，120导电型导电规律如下：导电型导电规律如下：1）每个脉冲触发间隔）每个脉冲触发间隔60有有2个晶闸管元件导通，它们个晶闸管元件导通，它们分属于逆变桥的共阴极组和共阳极组。分属于逆变桥的共阴极组和共阳极组。第32页，共55页，编辑于2022年，星期三 2）在）在2个导通元件中，每个元件所对应相的相电流为个导通元件中，每个元件所对

22、应相的相电流为Id。而不导通元件所对应相的电流为而不导通元件所对应相的电流为0。3）共阳极组中元件所通过的相电流为正，共阴极组元件）共阳极组中元件所通过的相电流为正，共阴极组元件所通过的相电流为负。所通过的相电流为负。4）每个脉冲间隔）每个脉冲间隔60内的相电流之和为内的相电流之和为0。第33页，共55页，编辑于2022年，星期三第三节、晶闸管变频调速系统第三节、晶闸管变频调速系统给定积分器（软启给定积分器（软启动器）是用来减缓突动器）是用来减缓突加阶跃给定信号造成加阶跃给定信号造成的系统内部电流、电的系统内部电流、电压的冲击。其输入输压的冲击。其输入输出信号对比如图出信号对比如图5-29所示

23、。所示。图图5-29 给给定定积积分器分器输输入入输输出波形出波形1、给定积分器、给定积分器一、晶闸管变频调速系统中的主要控制环节一、晶闸管变频调速系统中的主要控制环节第34页，共55页，编辑于2022年，星期三绝对值运算器是把给绝对值运算器是把给定积分器送来的输入信定积分器送来的输入信号（正值或负值）均转号（正值或负值）均转换为正值。其输入输出换为正值。其输入输出关系为关系为 2、绝对值运算器、绝对值运算器其输入输出信号关其输入输出信号关系如图系如图5-30所示。所示。图图5-30 绝对值绝对值运算器的运算器的输输入入输输出波形出波形第35页，共55页，编辑于2022年，星期三电压电压-频率

24、（频率（U/F）变换器就是用来将电压给定信号转换成）变换器就是用来将电压给定信号转换成脉冲信号的装置，输入电压越高，脉冲频率越高；输入电压脉冲信号的装置，输入电压越高，脉冲频率越高；输入电压越低，则脉冲频率越低。输入输出信号关系如图越低，则脉冲频率越低。输入输出信号关系如图5-31所示所示。3、电压、电压-频率变换器频率变换器图图5-31 压压-频变换频变换器器输输入入输输出关系出关系第36页，共55页，编辑于2022年，星期三 4、环形分配器、环形分配器 环环形形分分配配器器又又称称6分分频频器器，它它将将U/F变变换换器器送送来来的的压压控控振振荡荡脉脉冲冲，每每6个个为为一一组组分分6路

25、路输输出出，依依次次送送给给逆逆变变桥桥的的6个个晶晶闸闸管管元件。其输入输出信号波形如图元件。其输入输出信号波形如图5-32（a）、（）、（b）所示。）所示。图图5-32 环分器的功能与波形环分器的功能与波形（a）环分器功能）环分器功能 （b）环分器输出波形）环分器输出波形 第37页，共55页，编辑于2022年，星期三5、脉冲功率放大与脉冲输出级、脉冲功率放大与脉冲输出级（1）脉冲功率放大的作用是：）脉冲功率放大的作用是：根据逻辑开关发出的指令，使功率放大管按照根据逻辑开关发出的指令，使功率放大管按照T1T2T6T1或或T6T5T1T6的顺序导通；的顺序导通；将宽度为将宽度为60的脉冲拓宽为

26、的脉冲拓宽为120的宽脉冲；的宽脉冲；将环形分配器送来的脉冲进行功率放大。将环形分配器送来的脉冲进行功率放大。环形分配器输出脉冲的特征：环形分配器输出脉冲的特征：各路脉冲发出的时间间隔为各路脉冲发出的时间间隔为60电角度；电角度；各路脉冲的宽度为各路脉冲的宽度为60 第38页，共55页，编辑于2022年，星期三（a）功放与输出级功能原理图）功放与输出级功能原理图（b）功放器的输出波形）功放器的输出波形图图5-33 脉冲功放与输出级的脉冲功放与输出级的功能原理图及输出波形功能原理图及输出波形第39页，共55页，编辑于2022年，星期三（2）脉冲输出级的作用：）脉冲输出级的作用：将脉冲功率放大器送

27、来的宽脉冲调制成触发晶闸管所需将脉冲功率放大器送来的宽脉冲调制成触发晶闸管所需的脉冲列（用方波发生器产生的脉冲进行脉冲列调制）；的脉冲列（用方波发生器产生的脉冲进行脉冲列调制）；用脉冲变压器隔离输出级与晶闸管的门极。脉冲输出级用脉冲变压器隔离输出级与晶闸管的门极。脉冲输出级的输出波形见下图。的输出波形见下图。脉脉冲冲输输出出级级包包括括方方波波发发生生器器、功功放放与与解解调调两两个个部部分分。当当T1、T2管管的的基基极极均均为为高高电电平平，在在TB的的原原边边得得到到调调制制后后的的信信号号，解解调调后后得得到到原原信信号号，然然后后供供VT触发用。触发用。第40页，共55页，编辑于20

28、22年，星期三6、函数发生器、函数发生器作用：作用：在在f1minf1n的范围内，的范围内，将频率给定信号正比例转换将频率给定信号正比例转换为电压给定信号，确保恒转为电压给定信号，确保恒转矩调速，并在低频段将电压矩调速，并在低频段将电压适当提升，实现低频电压补适当提升，实现低频电压补偿，保证偿，保证Eg/f1=常数；常数；在在f1n以上，频率给定信号变化，电以上，频率给定信号变化，电压给定信号保持不变，使输出压给定信号保持不变，使输出电压电压U1=U1n不变。其输入、输出不变。其输入、输出关系如右图所示。关系如右图所示。第41页，共55页，编辑于2022年，星期三 7、逻辑开关、逻辑开关 作用

29、是根据给定信号为正、负或零来控制电动机的正转、反转或停作用是根据给定信号为正、负或零来控制电动机的正转、反转或停车。如给定信号为正，则控制脉冲输出级按正相序触发，如给定信号车。如给定信号为正，则控制脉冲输出级按正相序触发，如给定信号为负，则控制脉冲输出级按负相序触发，相应控制调速电动机的正、为负，则控制脉冲输出级按负相序触发，相应控制调速电动机的正、反转。如给定信号为零，则逻辑开关将脉冲输出级的正负脉冲都封锁反转。如给定信号为零，则逻辑开关将脉冲输出级的正负脉冲都封锁，使电动机停车。，使电动机停车。第42页，共55页，编辑于2022年，星期三 二、转速开环的电压型晶闸管变频调速系统二、转速开环

30、的电压型晶闸管变频调速系统 该系统是没有测速反馈的转速开环变频调速。适用于调速该系统是没有测速反馈的转速开环变频调速。适用于调速要求不高的场合。要求不高的场合。第43页，共55页，编辑于2022年，星期三对变频器的要求：对变频器的要求：在在f1n以下，进行恒转矩调速，即要求在改变频率的同时，以下，进行恒转矩调速，即要求在改变频率的同时，改变供电电压，保证变频器以恒压频比改变供电电压，保证变频器以恒压频比Eg/f1=常数来控制电机。常数来控制电机。在额定频率在额定频率f1n以上，进行近似恒功率调速，即要求变频器以上，进行近似恒功率调速，即要求变频器保持输出电压不变，只改变频率调速。保持输出电压不

31、变，只改变频率调速。系统组成说明：系统组成说明：1）控制部分分上、下两路，上路实现对晶闸管整流桥的变）控制部分分上、下两路，上路实现对晶闸管整流桥的变压控制，下路实现对晶闸管逆变桥的变频控制；压控制，下路实现对晶闸管逆变桥的变频控制；2）主电路采用晶闸管交）主电路采用晶闸管交-直直-交电压型变频器；交电压型变频器；3）有两个控制通道：上为电压控制通道，采用电压闭环控）有两个控制通道：上为电压控制通道，采用电压闭环控制整流器的输出电压；下为频率控制通道，控制逆变器的输制整流器的输出电压；下为频率控制通道，控制逆变器的输出频率。电压和频率控制采用同一控制信号（来自绝对值运出频率。电压和频率控制采用

32、同一控制信号（来自绝对值运算器），保证二者之间的协调。算器），保证二者之间的协调。第44页，共55页，编辑于2022年，星期三4）因转速开环控制，不能让阶跃给定信号直接加到系统上，）因转速开环控制，不能让阶跃给定信号直接加到系统上，为此设置了给定积分器将阶跃信号转变成合适的斜坡信号，从为此设置了给定积分器将阶跃信号转变成合适的斜坡信号，从而使电压和转速都能平缓地升高或降低。而使电压和转速都能平缓地升高或降低。5）实现系统可逆只需改变变频电压的相序，并不需要在电压）实现系统可逆只需改变变频电压的相序，并不需要在电压和频率的控制信号上反映极性，因此，设置了绝对值运算器将和频率的控制信号上反映极性，

33、因此，设置了绝对值运算器将给定积分器的输出变换成只输出其绝对值的信号。给定积分器的输出变换成只输出其绝对值的信号。电压控制采用电压、电流双闭环结构。内环设电流调节器，电压控制采用电压、电流双闭环结构。内环设电流调节器，限制动态电流；外环设电压调节器，以控制变频器输出电压。限制动态电流；外环设电压调节器，以控制变频器输出电压。电压电压-频率控制信号加到电压环以前，应补偿定子阻抗压降，频率控制信号加到电压环以前，应补偿定子阻抗压降，以改善低速时的机械特性，提高带负载能力。以改善低速时的机械特性，提高带负载能力。频率控制环节主要由压频率控制环节主要由压-频变换器、环分器和脉冲放大器三频变换器、环分器

34、和脉冲放大器三部分组成。部分组成。第45页，共55页，编辑于2022年，星期三2.转速开环的电流型晶闸管变频调速系统转速开环的电流型晶闸管变频调速系统 第46页，共55页，编辑于2022年，星期三 主主电电路路采采用用了了大大电电感感滤滤波波的的电电流流源源型型逆逆变变器器，控控制制系系统统采采用用电电压压-频频率率协协调调控控制制。只只是是电电压压反反馈馈环环节节有有所所不不同同。电电压压源源型型变变频频器器直直流流电电压压的的极极性性是是不不变变的的，而而电电流流源源型型变变频频器器在在回回馈馈制制动动时时直直流流电电压压要要反反向向，因因此此后后者者的的电电压压反反馈馈不不能能从从直直流

35、流电电压压侧侧引引出出，而而改从逆变器的输出端引出。改从逆变器的输出端引出。系系统统中中控控制制环环节节采采用用了了电电压压、电电流流双双闭闭环环的的控控制制结结构构。内内环环设设电电流流调调节器，以限制动态电流；外环设电压调节器，以控制变频器输出电压。节器，以限制动态电流；外环设电压调节器，以控制变频器输出电压。第47页，共55页，编辑于2022年，星期三第四节第四节 正弦波脉宽调制的异步电动机变频调速系统正弦波脉宽调制的异步电动机变频调速系统 一、电压正弦脉宽调制的变频调速系统一、电压正弦脉宽调制的变频调速系统（一）电压正弦脉宽调制原理（一）电压正弦脉宽调制原理1、正弦脉宽调制（、正弦脉宽

36、调制（SPWM）波形）波形所谓正弦脉宽调制（所谓正弦脉宽调制（SPWM）波形，就是与正弦波等效的一）波形，就是与正弦波等效的一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形，如图所示。系列等幅不等宽的矩形脉冲波形，如图所示。图图5-41 与正弦波等效的等幅与正弦波等效的等幅不等宽的矩形脉冲波形不等宽的矩形脉冲波形（a）正弦波形）正弦波形（b）等效的）等效的SPWM波形波形第48页，共55页，编辑于2022年，星期三图图5-42是是SPWM变频器主电路的原理图。电机绕组上所获得变频器主电路的原理图。电机绕组上所获得的相电压为的相电压为Us/2。图图5-42 SPWM变压变频变压变频器主器主电电路原理路原理图图2、

37、SPWM变频器主电路原理图变频器主电路原理图第49页，共55页，编辑于2022年，星期三3、脉宽调制方法、脉宽调制方法图图5-44 单极式脉宽调制波的形成单极式脉宽调制波的形成a）正弦调制波与三角载波）正弦调制波与三角载波 b）输出的）输出的SPWM波形波形第50页，共55页，编辑于2022年，星期三图图5-45 三相双极式三相双极式SPWM波形波形（a）三相调制波与双极性三角载波）三相调制波与双极性三角载波 （b）UU0=f（t）（）（c）UV0=f（t）（d）UW0=f（t）（e）UUV=f（t）第51页，共55页，编辑于2022年，星期三逆变器的载波比逆变器的载波比N定义定义为载波频率为

38、载波频率ft与调制波频率与调制波频率f r之比。即之比。即N=（二）（二）SPWM逆变器的同步调制和异步调制逆变器的同步调制和异步调制视载波比的变化与否，有同步调制与异步调制之分。视载波比的变化与否，有同步调制与异步调制之分。1、同步调制：在改变、同步调制：在改变f r的同时成正比地改变的同时成正比地改变ft，使载波比，使载波比N=常数；常数；2、异步调制：在整个变频范围内，载波比、异步调制：在整个变频范围内，载波比N不等于常数。不等于常数。3、分分段段同同步步调调制制：将将同同步步调调制制和和异异步步调调制制结结合合起起来来，成成为为分分段同步调制方式段同步调制方式第52页，共55页，编辑于

39、2022年，星期三 （三）（三）SPWM的实现方法的实现方法1、自然采样法、自然采样法2、规则采样法、规则采样法3、指定谐波消除法、指定谐波消除法第53页，共55页，编辑于2022年，星期三（四）电压型（四）电压型GTR-SPWM异步电动机变频调速系统异步电动机变频调速系统第54页，共55页，编辑于2022年，星期三主电路由不可控三相桥式整流器主电路由不可控三相桥式整流器UR、三相桥式、三相桥式SPWM逆变器逆变器UI和中间直流环节等三部分组成。中间直流环节采用大电容和中间直流环节等三部分组成。中间直流环节采用大电容C进行滤波进行滤波和中间储能。二极管整流虽然是全波整流电路，但由于整流桥接滤和

40、中间储能。二极管整流虽然是全波整流电路，但由于整流桥接滤波电容，只有当交流电压超过电容电压时，整流电路才进行充电。波电容，只有当交流电压超过电容电压时，整流电路才进行充电。交流电压小于电容电压时，电流为零，这将导致在电网上产生谐波。交流电压小于电容电压时，电流为零，这将导致在电网上产生谐波。为了抑制谐波，通常在电网和变频器之间加一个进线电抗器为了抑制谐波，通常在电网和变频器之间加一个进线电抗器LL。由于电容量很大，合闸突加电压时，电容器相当于短路，将产生很大的由于电容量很大，合闸突加电压时，电容器相当于短路，将产生很大的充电电流，损坏整流二极管。为了限制充电电流，采用限流电阻充电电流，损坏整流二极管。为了限制充电电流，采用限流电阻R0和延和延时开关时开关SA组成的预充电电路对电容组成的预充电电路对电容C进行充电，电源合闸后，延时数秒，进行充电，电源合闸后，延时数秒，通过通过R0对电容对电容C进行充电。电容的电压升高到一定值后，闭合开进行充电。电容的电压升高到一定值后，闭合开关关SA将限流电阻将限流电阻R0短路，避免正常运行时的附加损耗。短路，避免正常运行时的附加损耗。第55页，共55页，编辑于2022年，星期三