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关于变频器调速理论的发现与梳理
日期:2011-2-22 13:21:17 点击:
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概述:变频调速理论的发现与梳理:

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1、异步电机变频调速,磁场恒定控制模式有两种:

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1)一种是U/F=定值控制模式;

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2)现在用一种是U/F=非定值定子压降补偿模式;

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2、转差转矩矢量控制模式;

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3、电压直接转矩控制模式;

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4、变频器的核心技术是如何输出更加近似的三相对称交流电;

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一、异步电机转动原理:

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1、三相对称绕组:彼此空间分布相差360度电工角;
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2、三相对称正弦交流电:大小相等、相位互差120度电工角;

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3、三相对称绕组通入三相对称正弦交流电电流I1,产生的三个正弦脉动磁场,矢量合成磁场为圆旋转磁场;

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4、圆旋转磁场Φ:大小不变、旋转速度不变(同步转速n1=60f/P,P为电机磁极对数,f为电源交流电频率);

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5、转子鼠笼绕组,(异步)切割磁力线,产生感应电势、感应电流I2;

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6、转子绕组的导体电流I2,受到旋转磁场的电磁转矩M,而转动起来(n2<n1)。

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7、电磁转矩M∝I2Φ

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8、异步电机的机械特性:机械硬特性,恒速电机。

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二、异步电机变频调速原理:

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1、同步转速:n1=60f/P

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2、异步电机的旋转磁场的转速与三相交流电的频率f成正比,改变三相交流电的频率,可以调速;

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三、变频调速的障碍或困难:

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1、如果电源电压U不变,降低频率,电机磁场Φ要增强,或饱和,U∽E=4.44NfΦ;

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2、这时电机电流猛增,磁场Φ猛增,异步电机发热无法工作;

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3、解决的办法,降低频率f或转速n1,同时要降低电源电压U,保证电机磁场Φ恒定不变;

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4、这个过程和直流电机一样,降低转速n时,同时要降低电压U;

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5、异步电机的变频调速的障碍或困难:

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1)障碍或困难就是,要改变频率f,同时还要改变电压U;

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2)直流调速只要改变电压U(同样是保证磁场Φ恒定);

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3)改变电机转速,无论是直流还是交流,必须改变电压U,原因是电机的电势平衡原理的要求;

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四、保证电机磁场Φ恒定的方法或模式:

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1、U/f=4.44NΦ=定值控制模式:

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1)由电势平衡方程式: U∽E=4.44NfΦ,可以得出:U/f∽E/f=4.44NΦ=定值;

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2)U-E=I1R,差是定子电流I1在定子绕组电阻R上的压降;

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3)这一点和直流电压负反馈恒压调速方式一样,调速的误差也就是电枢绕组电阻压降引起的;

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2、U=4.44NfΦ IR控制模式,即U-IR/f=定值定子绕组压降补偿控制模式:

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1)U/f=定值控制模式,在低频段,定子绕组电阻R上的压降不能忽略,会导致磁场迅速减弱,转矩降低;

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2)U/f=定值控制模式,在低频段,要提高电压U,克服掉定子绕组电阻R上的压降的影响,保证磁场不减弱,才能保证转矩不下降;

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3)所以:U=4.44NfΦ IR,只要知道定子电流I,定子电阻R,就可以确定U-IR/f的值;
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4)这一控制模式,同直流速度负反馈调压调速系统相同,通过速度负反馈补偿了电枢绕组压降;

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五、转差转矩(矢量)控制模式;

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1、如果一个异步电机的额定转差是△ne,额定转矩是Me,额定电流时Ie,那么变频调速时,可通过频率调节器控制变频器输出频率,改变同步转速n1,使:

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        转差=△ne,则电机转矩就是Me;

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        转差=1.5△ne,则电机转矩就是1.5Me;

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        转差=2△ne,则电机转矩就是2Me;

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2、通过这种转差转矩控制模式,可以实现n2的闭环恒速自动控制,即n2的PID控制,机械特性可以达到刚性硬特性(负载反力矩≤电机最大转矩);

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3、通过这种转差转矩控制模式,可以实现Ie1的闭环自动控制,即Ie1的PID控制,机械特性为软特性,与失速保护相似;

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3、由于改变转差,就是改变异步电机负载特性,就是控制转矩矢量,或者称其为矢量控制模式;

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六、控制电压(直接)控制转矩模式:

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1、由于异步电机的转矩与电压的平方成正比,在转矩转差控制模式下,即其他参数不变的情况下,还可以提高或降低电压U,增大或降低转矩;

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2、这种调压控制转矩模式,是在U=4.44NfΦ IR的电压U的基础上改变电压,所以转矩的增量△M=△U^2;

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3、也可以称这种调压转矩控制模式为直接转矩控制模式,要强调的是,这种调压是在变频变压的基础上的调压!

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