運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)

1、第第 14 講講6.5 6.5 基于異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)模型基于異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)模型的變壓變頻調(diào)速的變壓變頻調(diào)速6.5 6.5 基于異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)模型的變壓基于異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)模型的變壓 變頻調(diào)速變頻調(diào)速本節(jié)提要本節(jié)提要v轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制調(diào)速系統(tǒng)通用通用變頻器變頻器-異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)v轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制的變壓變頻調(diào)速系轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)統(tǒng) 引引 言言直流電機(jī)：直流電機(jī)：主磁通和電樞電流分布的空間位主磁通和電樞電流分布的空間位置是確定的，而且可以獨(dú)立進(jìn)行控制；置是確定的，而且可以獨(dú)立進(jìn)行控制；交流異步電機(jī)交流異步電機(jī)：磁通由定子與轉(zhuǎn)

2、子電流合成：磁通由定子與轉(zhuǎn)子電流合成產(chǎn)生，它的空間位置相對(duì)于定子和轉(zhuǎn)子都產(chǎn)生，它的空間位置相對(duì)于定子和轉(zhuǎn)子都是運(yùn)動(dòng)的，轉(zhuǎn)子電流還是不可測(cè)和不可控是運(yùn)動(dòng)的，轉(zhuǎn)子電流還是不可測(cè)和不可控的。因此，異步電機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型要比的。因此，異步電機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型要比直流電機(jī)模型復(fù)雜得多。直流電機(jī)模型復(fù)雜得多。 為了實(shí)現(xiàn)電壓為了實(shí)現(xiàn)電壓- -頻率協(xié)調(diào)控制，可頻率協(xié)調(diào)控制，可以采用以采用轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比帶低頻電壓轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比帶低頻電壓補(bǔ)償?shù)目刂蒲a(bǔ)償?shù)目刂品桨福@就是常用的通用方案，這就是常用的通用變頻器控制系統(tǒng)。變頻器控制系統(tǒng)。 如果要求更高一些的調(diào)速范圍和如果要求更高一些的調(diào)速范圍和起制動(dòng)性能，可以采用起

3、制動(dòng)性能，可以采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制頻率控制的方案。的方案。6.5.1 轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制調(diào)速系統(tǒng) 通用變頻器通用變頻器-異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)v概述概述 現(xiàn)代通用變頻器大都是采用二極管整流現(xiàn)代通用變頻器大都是采用二極管整流和由快速全控開關(guān)器件和由快速全控開關(guān)器件 IGBT IGBT 或功率模塊或功率模塊IPM IPM 組成的組成的 PWM PWM 逆變器，構(gòu)成交逆變器，構(gòu)成交- -直直- -交電交電壓源型變壓變頻器，已經(jīng)占領(lǐng)了全世界壓源型變壓變頻器，已經(jīng)占領(lǐng)了全世界0.50.5500KVA500KVA中、小容量變頻調(diào)速裝置的絕中、小容

4、量變頻調(diào)速裝置的絕大部分市場(chǎng)。大部分市場(chǎng)。 所謂所謂“通用通用”，包含著兩方面的含義：，包含著兩方面的含義：（1 1）可以和通用的籠型異步電機(jī)配套使用；）可以和通用的籠型異步電機(jī)配套使用；（2 2）具有多種可供選擇的功能，適用于各種）具有多種可供選擇的功能，適用于各種不同性質(zhì)的負(fù)載。不同性質(zhì)的負(fù)載。v系統(tǒng)介紹系統(tǒng)介紹 圖圖6-376-37繪出了一種典型的數(shù)字控制通繪出了一種典型的數(shù)字控制通用變頻器用變頻器- -異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)原理圖異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)原理圖。 1. 系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成M3電壓檢測(cè)泵升限制電流檢測(cè)溫度檢測(cè)電流檢測(cè)單片機(jī)顯示設(shè)定接口PWM發(fā)生器驅(qū)動(dòng)電路URUIR0R1R2RbVTb

5、KR0R1RbR2 2. 電路分析電路分析l主電路主電路由二極管整流器由二極管整流器URUR、PWMPWM逆變逆變器器UIUI和中間直流電路三部分組成，一般都和中間直流電路三部分組成，一般都是電壓源型的，采用大電容是電壓源型的，采用大電容C C 濾波，同時(shí)濾波，同時(shí)兼有無功功率交換的作用。兼有無功功率交換的作用。主電路（續(xù)）主電路（續(xù)）u限流電阻限流電阻（R0）：為了避免大電容為了避免大電容 C C 在在通電瞬間產(chǎn)生過大的充電電流，在整流通電瞬間產(chǎn)生過大的充電電流，在整流器和濾波電容間的直流回路上串入限流器和濾波電容間的直流回路上串入限流電阻（或電抗），通上電源時(shí)，先限制電阻（或電抗），通上電

6、源時(shí)，先限制充電電流，再延時(shí)用開關(guān)充電電流，再延時(shí)用開關(guān)K K將短路，以免將短路，以免長期接入時(shí)影響變頻器的正常工作，并長期接入時(shí)影響變頻器的正常工作，并產(chǎn)生附加損耗。產(chǎn)生附加損耗。主電路（續(xù)）主電路（續(xù)）u泵升限制電路泵升限制電路（Rb、VTb)由于由于二極管整流二極管整流器不能為異步電機(jī)的再生制動(dòng)提供反向電流的器不能為異步電機(jī)的再生制動(dòng)提供反向電流的通路通路，所以除特殊情況外，通用變頻器一般都，所以除特殊情況外，通用變頻器一般都用電阻吸收制動(dòng)能量用電阻吸收制動(dòng)能量。減速制動(dòng)時(shí)，異步電機(jī)。減速制動(dòng)時(shí)，異步電機(jī)進(jìn)入進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)發(fā)電狀態(tài)，首先通過逆變器的續(xù)流二極管，首先通過逆變器的續(xù)流二極管向電

7、容向電容C C 充電充電，當(dāng)中間直流回路的電壓（通稱，當(dāng)中間直流回路的電壓（通稱泵升電壓）升高到一定的限制值時(shí)，通過泵升泵升電壓）升高到一定的限制值時(shí)，通過泵升限制電路使開關(guān)器件導(dǎo)通，將電機(jī)釋放的動(dòng)能限制電路使開關(guān)器件導(dǎo)通，將電機(jī)釋放的動(dòng)能消耗在制動(dòng)電阻上。為了便于散熱，制動(dòng)電阻消耗在制動(dòng)電阻上。為了便于散熱，制動(dòng)電阻器常作為附件單獨(dú)裝在變頻器機(jī)箱外邊器常作為附件單獨(dú)裝在變頻器機(jī)箱外邊。圖圖6-38 三相二極管整流電路的輸入電流波形三相二極管整流電路的輸入電流波形主電路（續(xù)）主電路（續(xù)）u進(jìn)線電抗器進(jìn)線電抗器 二極管整流器雖然是全波整流裝二極管整流器雖然是全波整流裝置，但由于其輸出端有濾波電容

8、存在，因此輸入置，但由于其輸出端有濾波電容存在，因此輸入電流呈脈沖波形，如圖電流呈脈沖波形，如圖6-386-38所示。所示。 這樣的電流波形具有較大的諧波分量，使這樣的電流波形具有較大的諧波分量，使電源受到污染。電源受到污染。 為了抑制諧波電流，對(duì)于容量較大的為了抑制諧波電流，對(duì)于容量較大的PWMPWM變頻器，都應(yīng)在輸入端設(shè)有進(jìn)線電抗器，有變頻器，都應(yīng)在輸入端設(shè)有進(jìn)線電抗器，有時(shí)也可以在整流器和電容器之間串接直流電時(shí)也可以在整流器和電容器之間串接直流電抗器。還可用來抑制電源電壓不平衡對(duì)變頻抗器。還可用來抑制電源電壓不平衡對(duì)變頻器的影響。器的影響。電路分析（續(xù)）電路分析（續(xù)）l控制電路控制電路現(xiàn)

9、代現(xiàn)代PWMPWM變頻器的控制電路大變頻器的控制電路大都是以微處理器為核心的數(shù)字電路，其功都是以微處理器為核心的數(shù)字電路，其功能主要是接受各種設(shè)定信息和指令，再根能主要是接受各種設(shè)定信息和指令，再根據(jù)它們的要求形成驅(qū)動(dòng)逆變器工作的據(jù)它們的要求形成驅(qū)動(dòng)逆變器工作的PWMPWM信信號(hào)，再根據(jù)它們的要求形成驅(qū)動(dòng)逆變器工號(hào)，再根據(jù)它們的要求形成驅(qū)動(dòng)逆變器工作的作的PWMPWM信號(hào)。微機(jī)芯片主要采用信號(hào)。微機(jī)芯片主要采用8 8位或位或1616位的單片機(jī)，或用位的單片機(jī)，或用3232位的位的DSPDSP，現(xiàn)在已有應(yīng)，現(xiàn)在已有應(yīng)用用RISCRISC的產(chǎn)品出現(xiàn)。的產(chǎn)品出現(xiàn)?？刂齐娐罚ɡm(xù)）控制電路（續(xù)）uPWM

10、信號(hào)產(chǎn)生信號(hào)產(chǎn)生可以由微機(jī)本身的軟件產(chǎn)生，可以由微機(jī)本身的軟件產(chǎn)生，由由PWMPWM端口輸出，也可采用專用的端口輸出，也可采用專用的PWMPWM生成電路芯生成電路芯片。片。u檢測(cè)與保護(hù)電路檢測(cè)與保護(hù)電路各種故障的保護(hù)由電壓、電各種故障的保護(hù)由電壓、電流、溫度等檢測(cè)信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理電路進(jìn)行分壓、流、溫度等檢測(cè)信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理電路進(jìn)行分壓、光電隔離、濾波、放大等綜合處理，再進(jìn)入光電隔離、濾波、放大等綜合處理，再進(jìn)入A/DA/D轉(zhuǎn)換器，輸入給轉(zhuǎn)換器，輸入給CPUCPU作為控制算法的依據(jù)，或者作為控制算法的依據(jù)，或者作為開關(guān)電平產(chǎn)生保護(hù)信號(hào)和顯示信號(hào)。作為開關(guān)電平產(chǎn)生保護(hù)信號(hào)和顯示信號(hào)?？刂齐娐罚ɡm(xù)）控制

11、電路（續(xù)）u信號(hào)設(shè)定信號(hào)設(shè)定需要設(shè)定的控制信息主要有：需要設(shè)定的控制信息主要有：U U/ /f f 特性、工作頻率、頻率升高時(shí)間、頻率下降時(shí)間特性、工作頻率、頻率升高時(shí)間、頻率下降時(shí)間等，還可以有一系列特殊功能的設(shè)定。由于通用等，還可以有一系列特殊功能的設(shè)定。由于通用變頻器變頻器- -異步電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)是轉(zhuǎn)速或頻率開環(huán)、恒異步電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)是轉(zhuǎn)速或頻率開環(huán)、恒壓頻比控制系統(tǒng)，低頻時(shí)，或負(fù)載的性質(zhì)和大小壓頻比控制系統(tǒng)，低頻時(shí)，或負(fù)載的性質(zhì)和大小不同時(shí)，都得靠改變不同時(shí)，都得靠改變U U/ /f f函數(shù)發(fā)生器的特性來補(bǔ)函數(shù)發(fā)生器的特性來補(bǔ)償，使系統(tǒng)達(dá)到恒定，甚至恒定的功能（見第償，使系統(tǒng)達(dá)到恒定，甚至恒定

12、的功能（見第6.2.26.2.2節(jié)），在通用產(chǎn)品中稱作節(jié)），在通用產(chǎn)品中稱作“電壓補(bǔ)償電壓補(bǔ)償”或或“轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償”。補(bǔ)償方法補(bǔ)償方法 實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ袃煞N：實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ袃煞N：一種是在微機(jī)中存儲(chǔ)多條不同斜率和折線段的一種是在微機(jī)中存儲(chǔ)多條不同斜率和折線段的U / fU / f 函數(shù)，由用戶根據(jù)需要選擇最佳特性；函數(shù)，由用戶根據(jù)需要選擇最佳特性；另一種辦法是采用霍耳電流傳感器檢測(cè)定子電另一種辦法是采用霍耳電流傳感器檢測(cè)定子電流或直流回路電流，按電流大小自動(dòng)補(bǔ)償定子流或直流回路電流，按電流大小自動(dòng)補(bǔ)償定子電壓。但無論如何都存在過補(bǔ)償或欠補(bǔ)償?shù)目呻妷?。但無論如何都存在過補(bǔ)償或欠補(bǔ)償?shù)目赡?，這

13、是開環(huán)控制系統(tǒng)的不足之處。能，這是開環(huán)控制系統(tǒng)的不足之處?？刂齐娐罚ɡm(xù)）控制電路（續(xù)）u給定積分給定積分由于系統(tǒng)本身沒有自動(dòng)限制起制動(dòng)由于系統(tǒng)本身沒有自動(dòng)限制起制動(dòng)電流的作用，因此，頻定設(shè)定信號(hào)必須通過給定電流的作用，因此，頻定設(shè)定信號(hào)必須通過給定積分算法產(chǎn)生平緩升速或降速信號(hào)，升速和降速積分算法產(chǎn)生平緩升速或降速信號(hào)，升速和降速的積分時(shí)間可以根據(jù)負(fù)載需要由操作人員分別選的積分時(shí)間可以根據(jù)負(fù)載需要由操作人員分別選擇。擇。 綜上所述，綜上所述，PWMPWM變壓變頻器的基本控制變壓變頻器的基本控制作用如圖作用如圖6-396-39所示。近年來，許多企業(yè)不所示。近年來，許多企業(yè)不斷推出具有更多自動(dòng)控制

14、功能的變頻器，斷推出具有更多自動(dòng)控制功能的變頻器，使產(chǎn)品性能更加完善，質(zhì)量不斷提高。使產(chǎn)品性能更加完善，質(zhì)量不斷提高?？刂齐娐罚ɡm(xù)）控制電路（續(xù)）tff *ufu斜坡函數(shù)U / f 曲線脈沖發(fā)生器驅(qū)動(dòng)電路工作頻工作頻率設(shè)定率設(shè)定升降速升降速時(shí)間設(shè)定時(shí)間設(shè)定電壓補(bǔ)償設(shè)定電壓補(bǔ)償設(shè)定PWM產(chǎn)生產(chǎn)生圖圖6-39 PWM變壓變頻器的基本控制作用變壓變頻器的基本控制作用 6.5.2 轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制的變壓變頻轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制的變壓變頻 調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)0. 問題的提出問題的提出 前節(jié)所述的轉(zhuǎn)速開環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)可以前節(jié)所述的轉(zhuǎn)速開環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)可以滿足平滑調(diào)速的要求，但靜、動(dòng)態(tài)性能都滿足平滑調(diào)速的

15、要求，但靜、動(dòng)態(tài)性能都有限，要提高靜、動(dòng)態(tài)性能，首先要用轉(zhuǎn)有限，要提高靜、動(dòng)態(tài)性能，首先要用轉(zhuǎn)速反饋閉環(huán)控制。轉(zhuǎn)速閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性速反饋閉環(huán)控制。轉(zhuǎn)速閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性比開環(huán)系統(tǒng)強(qiáng)，這是很明顯的，但是，是比開環(huán)系統(tǒng)強(qiáng)，這是很明顯的，但是，是否能夠提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能呢？還得進(jìn)一否能夠提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能呢？還得進(jìn)一步探討一下。步探討一下。 電力傳動(dòng)的基本控制規(guī)律電力傳動(dòng)的基本控制規(guī)律 我們知道，任何電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)都我們知道，任何電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)都服從于基本運(yùn)動(dòng)方程式服從于基本運(yùn)動(dòng)方程式 提高調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能主要依靠控制提高調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能主要依靠控制轉(zhuǎn)速的變化率轉(zhuǎn)速的變化率d d /d/d

16、t t，根據(jù)基本運(yùn)動(dòng)方程，根據(jù)基本運(yùn)動(dòng)方程式，控制電磁轉(zhuǎn)矩就能控制式，控制電磁轉(zhuǎn)矩就能控制d d /d/dt t，因此，因此，歸根結(jié)底，歸根結(jié)底，調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能就是控制調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能就是控制轉(zhuǎn)矩的能力轉(zhuǎn)矩的能力。tnJTTddpLe 在異步電機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)中，需在異步電機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)中，需要控制的是電壓（或電流）和頻率，怎樣要控制的是電壓（或電流）和頻率，怎樣能夠能夠通過控制電壓（電流）和頻率來控制通過控制電壓（電流）和頻率來控制電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩，這是尋求提高動(dòng)態(tài)性能時(shí)需要，這是尋求提高動(dòng)態(tài)性能時(shí)需要解決的問題。解決的問題。 1. 轉(zhuǎn)差頻率控制的基本概念轉(zhuǎn)差頻率控制的基本概念

17、直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電樞電流成正比，控直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電樞電流成正比，控制電流就能控制轉(zhuǎn)矩，因此，把直流雙閉制電流就能控制轉(zhuǎn)矩，因此，把直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)當(dāng)作電環(huán)調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)當(dāng)作電流給定信號(hào)，也就是流給定信號(hào)，也就是轉(zhuǎn)矩給定信號(hào)轉(zhuǎn)矩給定信號(hào)。在交流異步電機(jī)中，影響轉(zhuǎn)矩的因素較在交流異步電機(jī)中，影響轉(zhuǎn)矩的因素較多，控制異步電機(jī)轉(zhuǎn)矩的問題也比較復(fù)雜。多，控制異步電機(jī)轉(zhuǎn)矩的問題也比較復(fù)雜。將將 按照第按照第6.2.26.2.2節(jié)恒節(jié)恒E Eg g/ / 1 1控制（即恒控制（即恒 m m控控制）時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩公式（制）時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩公式（6-126-12）重寫為）重寫為

18、2 r2122 rr121gpe3lLsRRsEnT（6-12） mNss1mNss1mNss1g21244. 444. 4kNkNkNfE代入上式，得代入上式，得 2 r2122 rr12m2Ns2spe23lLsRRskNnT（6-59） 令令 s = s 1 ，并定義為轉(zhuǎn)差角頻率并定義為轉(zhuǎn)差角頻率； ，是電機(jī)的結(jié)構(gòu)常數(shù)是電機(jī)的結(jié)構(gòu)常數(shù)； 2Ns2spm23kNnK則 當(dāng)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，s s值很小，因而值很小，因而 s s也也很小，只有很小，只有 1 1的百分之幾，可以認(rèn)為的百分之幾，可以認(rèn)為 s s L Ll lr r R Rr r ，則轉(zhuǎn)矩可近似表示為，則轉(zhuǎn)矩可近似

19、表示為2rs2 rrs2mme)(lLRRKT rs2mmeRKT（6-61） 式（式（6-616-61）表明，在）表明，在s s 值很小的穩(wěn)態(tài)運(yùn)值很小的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行范圍內(nèi)，如果能夠保持氣隙磁通行范圍內(nèi)，如果能夠保持氣隙磁通 m m不變，不變，異步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩就近似與轉(zhuǎn)差角頻率異步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩就近似與轉(zhuǎn)差角頻率 s s 成成正比。這就是說，在異步電機(jī)中控制正比。這就是說，在異步電機(jī)中控制 s s ，就和直流電機(jī)中控制電流一樣，能夠達(dá)到就和直流電機(jī)中控制電流一樣，能夠達(dá)到間接控制轉(zhuǎn)矩間接控制轉(zhuǎn)矩的目的。的目的。v控制轉(zhuǎn)差頻率就代表控制轉(zhuǎn)矩，這就控制轉(zhuǎn)差頻率就代表控制轉(zhuǎn)矩，這就是轉(zhuǎn)差頻率控制的基本概念。是

20、轉(zhuǎn)差頻率控制的基本概念。2. 基于異步電機(jī)穩(wěn)態(tài)模型的轉(zhuǎn)差頻率控制規(guī)律基于異步電機(jī)穩(wěn)態(tài)模型的轉(zhuǎn)差頻率控制規(guī)律 上面分析所得的轉(zhuǎn)差頻率控制概念是在上面分析所得的轉(zhuǎn)差頻率控制概念是在轉(zhuǎn)矩近似公式（轉(zhuǎn)矩近似公式（6-616-61）上得到的，當(dāng)）上得到的，當(dāng) s s 較大時(shí)，就得采用式（較大時(shí)，就得采用式（6-126-12）的精確轉(zhuǎn)矩）的精確轉(zhuǎn)矩公式，把這個(gè)轉(zhuǎn)矩特性（即機(jī)械特性）公式，把這個(gè)轉(zhuǎn)矩特性（即機(jī)械特性） 畫在下圖，畫在下圖，)(sefT 可以看出：可以看出：v在在 s s 較小的穩(wěn)態(tài)運(yùn)較小的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行段上，轉(zhuǎn)矩行段上，轉(zhuǎn)矩 T Te e基本基本上與上與 s s 成正比；成正比；v當(dāng)當(dāng)T Te e

21、 達(dá)到其最大值達(dá)到其最大值T Temaxemax 時(shí)，時(shí)， s s 達(dá)到達(dá)到 smaxsmax值。值。smaxsmTemaxTemsTe0圖圖6-40 按恒按恒m值控制的值控制的 Te=f ( s ) 特性特性 v對(duì)于式（對(duì)于式（6-126-12），?。?，取d dT Te e/d/d s s=0 =0 可得可得 rrrrmaxsllLRLRr2mmmaxe2lLKT（6-63） （6-62） 在轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)中，只要給在轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)中，只要給 s s限幅，限幅，使其限幅值為使其限幅值為 rrmaxssmlLR（6-64） 就可以基本保持就可以基本保持 T Te e與與 s s 的正比關(guān)系

22、，也的正比關(guān)系，也就可以用轉(zhuǎn)差頻率控制來代表轉(zhuǎn)矩控制。就可以用轉(zhuǎn)差頻率控制來代表轉(zhuǎn)矩控制。這是這是轉(zhuǎn)差頻率控制的基本規(guī)律轉(zhuǎn)差頻率控制的基本規(guī)律之一。之一。 上述規(guī)律是在保持上述規(guī)律是在保持 m m恒定的前提下才成恒定的前提下才成立的，于是問題又轉(zhuǎn)化為，如何能保持立的，于是問題又轉(zhuǎn)化為，如何能保持 m m 恒定？我們知道，按恒恒定？我們知道，按恒E Eg g/ / 1 1控制時(shí)可保持控制時(shí)可保持 m m恒定。在上圖的等效電路中可得：恒定。在上圖的等效電路中可得： 11gs1ssgs1sss)()(ELjRIELjRIUll（6-65） 由此可見，要實(shí)現(xiàn)恒由此可見，要實(shí)現(xiàn)恒E Eg g/ / 1

23、1控制，須在控制，須在U Us s/ / 1 1 = = 恒值恒值的基礎(chǔ)上再提高電壓的基礎(chǔ)上再提高電壓U Us s以補(bǔ)償以補(bǔ)償定子電流壓降。定子電流壓降。 如果忽略電流相量相位變化的影響，如果忽略電流相量相位變化的影響，不同定子電流時(shí)恒不同定子電流時(shí)恒E Eg g/ / 1 1控制所需的電壓控制所需的電壓- -頻率特性頻率特性U Us s= =f f( ( 1 1, ,I Is s) ) 如下圖所示。如下圖所示。圖圖6-41 不同定子電流時(shí)恒控制所需的電壓不同定子電流時(shí)恒控制所需的電壓-頻率特性頻率特性1OsUUs /1=Const.Eg/1=Const.定子電流增大的趨勢(shì)定子電流增大的趨勢(shì)

24、上述關(guān)系表明，只要上述關(guān)系表明，只要U Us s和和 1 1及及I Is s的關(guān)系的關(guān)系符合上圖所示特性，就能保持符合上圖所示特性，就能保持E Eg g/ / 1 1恒定，恒定，也就是保持也就是保持 m m恒定。恒定。這是這是轉(zhuǎn)差頻率控制的轉(zhuǎn)差頻率控制的基本規(guī)律基本規(guī)律之二。之二。 總結(jié)起來，轉(zhuǎn)差頻率控制的規(guī)律是：總結(jié)起來，轉(zhuǎn)差頻率控制的規(guī)律是：（1 1）在）在 s s smsm 的范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)矩的范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)矩 T Te e 基本基本上與上與 s s 成正比，條件是氣隙磁通不變。成正比，條件是氣隙磁通不變。（2 2）在不同的定子電流值時(shí)，按上圖的函）在不同的定子電流值時(shí)，按上圖的函數(shù)關(guān)系數(shù)關(guān)系

25、U Us s = = f f ( ( 1 1 , , I Is s) ) 控制定子電壓控制定子電壓和頻率，就能保持氣隙磁通和頻率，就能保持氣隙磁通 m m恒定。恒定。3. 轉(zhuǎn)差頻率控制的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)差頻率控制的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)v系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成v控制原理控制原理v性能評(píng)價(jià)性能評(píng)價(jià)系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成sUsIF BS電壓型逆變器PWMM3 ASRs11saUsbUscU圖圖6-42 轉(zhuǎn)差頻率控制的轉(zhuǎn)速閉環(huán)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖轉(zhuǎn)差頻率控制的轉(zhuǎn)速閉環(huán)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖 控制原理控制原理 實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)差頻率控制規(guī)律的轉(zhuǎn)速閉環(huán)變實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)差頻率控制規(guī)律的轉(zhuǎn)速閉環(huán)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖如

26、圖所示。壓變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖如圖所示。v頻率控制頻率控制轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASRASR的輸出信號(hào)是的輸出信號(hào)是轉(zhuǎn)差頻率給定轉(zhuǎn)差頻率給定 s s* *，與實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速信號(hào)，與實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速信號(hào) 相加，相加，即得定子頻率給定信號(hào)即得定子頻率給定信號(hào) 1 1* *，即，即 *1*s（6-66） v電壓控制電壓控制由由 1 1和定子電流反饋信號(hào)和定子電流反饋信號(hào)I Is s 從微機(jī)存儲(chǔ)的從微機(jī)存儲(chǔ)的U Us s= =f f( ( 1 1, ,I Is s) ) 函數(shù)中查得定函數(shù)中查得定子電壓給定信號(hào)子電壓給定信號(hào)U Us s* *，用，用U Us s* *和和 1 1* *控制控制PWMPWM電電壓型逆變

27、器，即得異步電機(jī)調(diào)速所需的變壓型逆變器，即得異步電機(jī)調(diào)速所需的變壓變頻電源。壓變頻電源。 性能評(píng)價(jià)性能評(píng)價(jià) 式（式（6-666-66）所示的轉(zhuǎn)差角頻率）所示的轉(zhuǎn)差角頻率 s s* *與實(shí)測(cè)與實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)速信號(hào) 相加后得到定子頻率輸入信號(hào)相加后得到定子頻率輸入信號(hào) 1 1* * 這一關(guān)系是轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)突出的特點(diǎn)這一關(guān)系是轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)突出的特點(diǎn)或優(yōu)點(diǎn)。它表明，在調(diào)速過程中，實(shí)際頻率或優(yōu)點(diǎn)。它表明，在調(diào)速過程中，實(shí)際頻率 1 1隨著實(shí)際轉(zhuǎn)速隨著實(shí)際轉(zhuǎn)速 同步地上升或下降，有如同步地上升或下降，有如水漲而船高，因此加、減速平滑而且穩(wěn)定。水漲而船高，因此加、減速平滑而且穩(wěn)定。性能評(píng)價(jià)（續(xù)）性能評(píng)價(jià)（續(xù)） 同時(shí)，由于在動(dòng)態(tài)過程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器同時(shí)，由于在動(dòng)態(tài)過程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASRASR飽和，系統(tǒng)能用對(duì)應(yīng)于飽和，系統(tǒng)能用對(duì)應(yīng)于 smsm 的限幅轉(zhuǎn)的限幅轉(zhuǎn)矩矩T Temem 進(jìn)行控制，保證了在允許條件下的進(jìn)行控制，保證了在允許條件下的快速性?？?/p>