第十講 轉(zhuǎn)速開環(huán)的Uf控制變頻調(diào)速系統(tǒng)

1、第二章第二章 電力電子變頻器及電力電子變頻器及PWM控制原理控制原理山東大學(xué)山東大學(xué)2. 7 轉(zhuǎn)速開環(huán)的轉(zhuǎn)速開環(huán)的U/f控制變頻調(diào)速系統(tǒng)控制變頻調(diào)速系統(tǒng)v 直流電機(jī)的主磁通和電樞電流分布的空間位置是確定的，直流電機(jī)的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。而且可以獨(dú)立進(jìn)行控制。v 交流異步電機(jī)的磁通則由定子與轉(zhuǎn)子電流合成產(chǎn)生，它的交流異步電機(jī)的磁通則由定子與轉(zhuǎn)子電流合成產(chǎn)生，它的空間位置相對(duì)于定子和轉(zhuǎn)子都是運(yùn)動(dòng)的，除此以外，在籠空間位置相對(duì)于定子和轉(zhuǎn)子都是運(yùn)動(dòng)的，除此以外，在籠型轉(zhuǎn)子異步電機(jī)中，轉(zhuǎn)子電流還是不可測(cè)和不可控的。型轉(zhuǎn)子異步電機(jī)中，轉(zhuǎn)子電流還是不可測(cè)和不可控的。

2、 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)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。雜得多。 好在不少機(jī)械負(fù)載，例如風(fēng)機(jī)和水泵，并不需要很高好在不少機(jī)械負(fù)載，例如風(fēng)機(jī)和水泵，并不需要很高的動(dòng)態(tài)性能，只要在一定范圍內(nèi)能實(shí)現(xiàn)高效率的調(diào)速就行，的動(dòng)態(tài)性能，只要在一定范圍內(nèi)能實(shí)現(xiàn)高效率的調(diào)速就行，因此可以只用電機(jī)的穩(wěn)態(tài)模型來設(shè)計(jì)其控制系統(tǒng)。因此可以只用電機(jī)的穩(wěn)態(tài)模型來設(shè)計(jì)其控制系統(tǒng)。 為了實(shí)現(xiàn)電壓為了實(shí)現(xiàn)電壓-頻率協(xié)調(diào)控制，可以采用轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻率協(xié)調(diào)控制，可以采用轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比帶低頻電壓補(bǔ)償?shù)目刂品桨?，這就是常用的通用變頻頻比帶低頻電壓補(bǔ)償?shù)目刂品桨?，這就是常用的通用變頻器控制系

3、統(tǒng)。器控制系統(tǒng)。2. 7 轉(zhuǎn)速開環(huán)的轉(zhuǎn)速開環(huán)的U/f控制變頻調(diào)速系統(tǒng)控制變頻調(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和由快速現(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)器件全控開關(guān)器件 IGBT 或功率模塊或功率模塊IPM 組成的組成的PWM逆逆變器，構(gòu)成交變器，構(gòu)成交-直直-交電壓源型變壓變頻器，已經(jīng)占領(lǐng)交電壓源型變壓變頻器，已經(jīng)占領(lǐng)了全世界了全世界0.5600kW 中、小容量變頻調(diào)速裝置的絕大中、小容量變頻調(diào)速裝置的絕大部分市場(chǎng)。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）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)

4、配套使用；（2）具有多種可供選擇的功能，適用于各種不同性質(zhì)的）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。負(fù)載。v 系統(tǒng)介紹系統(tǒng)介紹 下圖繪出了一種典型的數(shù)字控制通用變頻器數(shù)字控制通用變頻器-異步電異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)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)中央處理器顯示設(shè)定接口PWM發(fā)生器驅(qū)動(dòng)電路URUIR0R1R2RbVTbKR0R1RbRu限流電阻限流電阻 為了避免大電容為了避免大電容C在通電瞬間產(chǎn)生過大的充電電在通電瞬間產(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電阻流，在整流器和濾波電容間的直流回路上串入限流電阻（或電

5、抗），通上電源時(shí)，先限制充電電流，再延時(shí)用開（或電抗），通上電源時(shí)，先限制充電電流，再延時(shí)用開關(guān)關(guān)K將其短路，以免長(zhǎng)期接入時(shí)影響變頻器的正常工作，將其短路，以免長(zhǎng)期接入時(shí)影響變頻器的正常工作，并產(chǎn)生附加損耗。并產(chǎn)生附加損耗。u主電路主電路由二極管整流器由二極管整流器UR、PWM逆變器逆變器UI和中間直和中間直流電路三部分組成，一般都是電壓源型的，采用大電容流電路三部分組成，一般都是電壓源型的，采用大電容C濾波，同時(shí)兼有無功功率交換的作用。濾波，同時(shí)兼有無功功率交換的作用。u泵升限制電路泵升限制電路由于二極管整流器不能為異步電機(jī)由于二極管整流器不能為異步電機(jī)的再生制動(dòng)提供反向電流的通路，所以除特

6、殊情況外，的再生制動(dòng)提供反向電流的通路，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。減速制動(dòng)時(shí)，通用變頻器一般都用電阻吸收制動(dòng)能量。減速制動(dòng)時(shí)，異步電機(jī)進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)，首先通過逆變器的續(xù)流二極管異步電機(jī)進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)，首先通過逆變器的續(xù)流二極管向電容向電容C充電，當(dāng)中間直流回路的電壓（通稱泵升電壓）充電，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)，通過泵升限制電路使開關(guān)器件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)能消耗在制動(dòng)電阻上。導(dǎo)通，將電機(jī)釋放的動(dòng)能消耗在制動(dòng)電阻上。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置，但由二極管整流器雖然

7、是全波整流裝置，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。于其輸出端有濾波電容存在，因此輸入電流呈脈沖波形。 這樣的電流波形具有較大的諧波分量，使電源受到污這樣的電流波形具有較大的諧波分量，使電源受到污染。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PWM變頻器，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抗器。還可用來抑制電源電壓不平衡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)變頻器的影響。對(duì)變頻器的影響。uPWM信號(hào)產(chǎn)生信號(hào)產(chǎn)生現(xiàn)代現(xiàn)代PWM變頻器的控制電路大都

8、是以變頻器的控制電路大都是以微處理器為核心的數(shù)字電路產(chǎn)生，其功能主要是接受各種設(shè)微處理器為核心的數(shù)字電路產(chǎn)生，其功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PWM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位或位或16位的單片機(jī)，或用位的單片機(jī)，或用32位的位的DSP；也可采用專用的；也可采用專用的PWM生成電路芯片。生成電路芯片。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、電流、溫度等各種故障的保護(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、光電隔離、濾波、放大檢測(cè)信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理電路進(jìn)行分壓、光電隔

9、離、濾波、放大等綜合處理，再進(jìn)入等綜合處理，再進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器，輸入給轉(zhuǎn)換器，輸入給CPU作為控制算法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)。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)。控制電路控制電路控制電路（續(xù)）控制電路（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/f 特性、工特性、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。由于通用變頻器系列特殊功能的設(shè)定。由于通用變頻器-異步電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)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)是轉(zhuǎn)速或頻

10、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)和大小不同時(shí)，都得靠改變載的性質(zhì)和大小不同時(shí)，都得靠改變 U/f 函數(shù)發(fā)生器的函數(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，在通特性來補(bǔ)償，使系統(tǒng)達(dá)到恒定，甚至恒定的功能，在通用產(chǎn)品中稱作用產(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 / f 函函數(shù)，由用戶根據(jù)需要選擇最佳特性；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)定子電流或直另一種辦法是采用霍耳電流傳

11、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)償定子電壓。但無論流回路電流，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)目赡?，這是開環(huán)控制系如何都存在過補(bǔ)償或欠補(bǔ)償?shù)目赡?，這是開環(huán)控制系統(tǒng)的不足之處。統(tǒng)的不足之處。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)電流的由于系統(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)必須通過給定積分算法產(chǎn)生作用，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)，升速和降速的積分時(shí)間可以根據(jù)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擇。負(fù)載需要由操作人員分別選擇。 綜上所述，綜上所述，PWM變

12、壓變頻器的基本控制作用如圖所變壓變頻器的基本控制作用如圖所示。近年來，許多企業(yè)不斷推出具有更多自動(dòng)控制功能示。近年來，許多企業(yè)不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。的變頻器，使產(chǎn)品性能更加完善，質(zhì)量不斷提高。2. 7 轉(zhuǎn)速開環(huán)的轉(zhuǎn)速開環(huán)的U/f控制變頻調(diào)速系統(tǒng)控制變頻調(diào)速系統(tǒng)tff *ufu斜坡函數(shù)U / f 曲線脈沖發(fā)生器驅(qū)動(dòng)電路工作頻率設(shè)定升降速時(shí)間設(shè)定電壓補(bǔ)償設(shè)定PWM產(chǎn)生E2PROM電源監(jiān)電源監(jiān)控控鍵盤鍵盤顯示顯示信號(hào)信號(hào)輸出輸出時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路檢測(cè)檢測(cè)信號(hào)信號(hào)信號(hào)調(diào)信號(hào)調(diào)理理充電繼電器充電繼電器模擬模擬信號(hào)信號(hào)外部外部中斷中斷信號(hào)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電驅(qū)動(dòng)電路路

13、PWMMCS 87C196MC圖圖2-50 以以MCS87C196MC單片機(jī)為核心的開環(huán)通用變頻器控制電單片機(jī)為核心的開環(huán)通用變頻器控制電路框圖路框圖圖圖2-53 51 A/D轉(zhuǎn)換器的接口電路轉(zhuǎn)換器的接口電路檢測(cè)信號(hào)檢測(cè)信號(hào)RRUCCC0.01270270VD1N4148VD1N4148ACHXMCS-196UrefR1R2R3UdcLF353+-R412345678UCCR5EXTINTOVGNDNCACANCUCCNCUoGND6N137GND圖圖2-54 52 過電壓檢測(cè)信號(hào)的輸入接口電路過電壓檢測(cè)信號(hào)的輸入接口電路2個(gè)二極管：過載保護(hù)作用；個(gè)二極管：過載保護(hù)作用；RC濾波器可以對(duì)尖峰類

14、噪聲進(jìn)行有效的抑制。濾波器可以對(duì)尖峰類噪聲進(jìn)行有效的抑制。在模擬輸入端加上阻容電路，在模擬輸入端加上阻容電路，（1 1）低通濾波的作用）低通濾波的作用（2 2）在過電壓的條件下，串聯(lián)電阻可以起到限流作用；）在過電壓的條件下，串聯(lián)電阻可以起到限流作用；（3 3）模擬信號(hào)源內(nèi)阻過大會(huì)降低）模擬信號(hào)源內(nèi)阻過大會(huì)降低A/DA/D轉(zhuǎn)換的精度，而并聯(lián)的電容則轉(zhuǎn)換的精度，而并聯(lián)的電容則起到誤差補(bǔ)償?shù)淖饔闷鸬秸`差補(bǔ)償?shù)淖饔?.7 轉(zhuǎn)速開環(huán)的轉(zhuǎn)速開環(huán)的U/f控制變頻調(diào)速系統(tǒng)控制變頻調(diào)速系統(tǒng)v 開環(huán)開環(huán)U/f控制變頻器發(fā)展的特點(diǎn)是通用化、系列化和控制變頻器發(fā)展的特點(diǎn)是通用化、系列化和規(guī)?；a(chǎn)規(guī)?；a(chǎn)。新一代的

15、。新一代的U/f控制變頻器已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)控制變頻器已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)矩控制功能，具有無跳閘能力。由這種變頻器驅(qū)動(dòng)矩控制功能，具有無跳閘能力。由這種變頻器驅(qū)動(dòng)的通用異步電動(dòng)機(jī)已經(jīng)具備了挖土機(jī)特性，像直流的通用異步電動(dòng)機(jī)已經(jīng)具備了挖土機(jī)特性，像直流電動(dòng)機(jī)一樣，可以人為地設(shè)定其極限輸出轉(zhuǎn)矩。電動(dòng)機(jī)一樣，可以人為地設(shè)定其極限輸出轉(zhuǎn)矩。 v 近年來，許多企業(yè)不斷推出具有更多自動(dòng)控制功能近年來，許多企業(yè)不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。的變頻器，使產(chǎn)品性能更加完善，質(zhì)量不斷提高。2.8 轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)0. 問題的提出問題的

16、提出 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)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)性能都有限，要提高靜、動(dòng)態(tài)性速的要求，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)速反饋閉環(huán)控制。轉(zhuǎn)速閉環(huán)系統(tǒng)的靜特能，首先要用轉(zhuǎn)速反饋閉環(huán)控制。轉(zhuǎn)速閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性比開環(huán)系統(tǒng)強(qiáng)，這是很明顯的，但是，是否能夠提高性比開環(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)一步探討一下。系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能呢？還得進(jìn)一步探討一下。 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 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)方程式式

17、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 d / dt ，根據(jù)基本運(yùn)動(dòng)方程式，控制電磁轉(zhuǎn)矩就能控制，根據(jù)基本運(yùn)動(dòng)方程式，控制電磁轉(zhuǎn)矩就能控制 d / dt ，因此，歸根結(jié)底，因此，歸根結(jié)底，調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能就是控調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能就是控制轉(zhuǎn)矩的能力。制轉(zhuǎn)矩的能力。tnJTTddpL1. 轉(zhuǎn)差頻率控制的基本概念轉(zhuǎn)差頻率控制的基本概念 直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電樞電流成正比，控制電流就能直流電機(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，直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸控制轉(zhuǎn)矩，因此，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)作電流給定信號(hào)，也就是轉(zhuǎn)

18、矩給定信號(hào)。出信號(hào)當(dāng)作電流給定信號(hào)，也就是轉(zhuǎn)矩給定信號(hào)。 在交流異步電機(jī)中，影響轉(zhuǎn)矩的因素較多，控制異在交流異步電機(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。步電機(jī)轉(zhuǎn)矩的問題也比較復(fù)雜。將將 1.3中介紹的恒中介紹的恒 Es / 1 控制（即恒控制（即恒 m 控制）時(shí)的電磁控制）時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩公式為轉(zhuǎn)矩公式為2lr2122 rr121spe3LsRRsEnTmNss1mNss1mNss121244. 444. 4kNkNkNfEs代入上式，得代入上式，得 2lr2122 rr12mmeLsRRsKT2Ns2spm23kNnK，是電機(jī)的結(jié)構(gòu)常數(shù)。，是電機(jī)的結(jié)構(gòu)常數(shù)。1. 轉(zhuǎn)差頻率控

19、制的基本概念轉(zhuǎn)差頻率控制的基本概念 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 值很小，因而值很小，因而 s也很小，有也很小，有 1的的百分之幾，可以認(rèn)為百分之幾，可以認(rèn)為 s Llr Rr ，則轉(zhuǎn)矩可近似表示為，則轉(zhuǎn)矩可近似表示為2lrs2 rrs2mme)(LRRKT令令 s = s 1 ，并定義為轉(zhuǎn)差角頻率。則，并定義為轉(zhuǎn)差角頻率。則 （2-41） rs2mmeRKT（2-42） 式（式（2-42）表明，在）表明，在s 值很小的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行范圍內(nèi)，如果值很小的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行范圍內(nèi)，如果能夠保持氣隙磁通能夠保持氣隙磁通 m不變，異步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩就近似與轉(zhuǎn)差不變，異步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩就近似與轉(zhuǎn)差角頻率角頻率 s

20、成正比。這就是說，在異步電機(jī)中控制成正比。這就是說，在異步電機(jī)中控制 s ，就和，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)矩的目的。直流電機(jī)中控制電流一樣，能夠達(dá)到間接控制轉(zhuǎn)矩的目的。v控制轉(zhuǎn)差頻率就代表控制轉(zhuǎn)矩，這就是轉(zhuǎn)差頻控制轉(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。率控制的基本概念?？梢钥闯觯嚎梢钥闯觯簐 在在 s 較小的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行段較小的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行段上，轉(zhuǎn)矩上，轉(zhuǎn)矩 Te基本上與基本上與 s 成正比；成正比；v 當(dāng)當(dāng)Te 達(dá)到其最大值達(dá)到其最大值Temax 時(shí)，時(shí)， s 達(dá)到達(dá)到 smax值。值。smaxsmTemaxTemsTeO圖圖2-54按恒按恒m值控制的值控制的

21、Te=f ( s ) 特性特性 當(dāng)當(dāng) s 較大時(shí)，就得采用式（較大時(shí)，就得采用式（2-41）的精確轉(zhuǎn)矩公式，把）的精確轉(zhuǎn)矩公式，把這個(gè)轉(zhuǎn)矩特性（即機(jī)械特性）這個(gè)轉(zhuǎn)矩特性（即機(jī)械特性） 畫在下圖。畫在下圖。v 對(duì)于式（對(duì)于式（2-41），?。?dTe / d s = 0 可得可得lrrlrrmaxsLRLRlr2mmmaxe2LKT（2-44） （2-43） 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 限幅，使其限幅值為限幅，使其限幅值為 lrrmaxssmLR 就可以基本保持就可以基本保持 Te與與 s 的正比關(guān)系，也就可以用轉(zhuǎn)的正比關(guān)系，也就可以用轉(zhuǎn)差頻率控制來代表轉(zhuǎn)矩

22、控制差頻率控制來代表轉(zhuǎn)矩控制。這是轉(zhuǎn)差頻率控制的基本這是轉(zhuǎn)差頻率控制的基本規(guī)律之一。規(guī)律之一。 上述規(guī)律是在保持上述規(guī)律是在保持 m恒定的前提下才成立的，于是問恒定的前提下才成立的，于是問題又轉(zhuǎn)化為，如何能保持題又轉(zhuǎn)化為，如何能保持 m 恒定？我們知道，按恒恒定？我們知道，按恒 Es/ 1 控制時(shí)可保持控制時(shí)可保持 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： sls1sss)j(ELRIU（6-65） 由此可見，要實(shí)現(xiàn)恒由此可見，要實(shí)現(xiàn)恒 Es/ 1控制，須在控制，須在Us/ 1 = 恒值恒值的的基礎(chǔ)上再提高電壓基礎(chǔ)上再提高電壓 Us 以補(bǔ)償定子電流壓降。以補(bǔ)償定子電流壓降

23、。 如果忽略電流相量相位變化的影響，不同定子電流時(shí)恒如果忽略電流相量相位變化的影響，不同定子電流時(shí)恒 Es/ 1 控制所需的電壓控制所需的電壓-頻率特性頻率特性 Us = f ( 1, Is) 如下圖所示。如下圖所示。圖圖2-53 不同定子電流時(shí)恒不同定子電流時(shí)恒Es/ 控制所需的電壓控制所需的電壓-頻率特性頻率特性1OsUUs / 1=Const.Es/1=Const.定子電流增大的趨勢(shì)定子電流增大的趨勢(shì) 上述關(guān)系表明，只要上述關(guān)系表明，只要 Us 和和 1及及 Is 的關(guān)系符合上圖所示的關(guān)系符合上圖所示特性，就能保持特性，就能保持 Eg/ 1 恒定，也就是保持恒定，也就是保持 m 恒定。這

24、是恒定。這是轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)差頻率控制的基本規(guī)律之二差頻率控制的基本規(guī)律之二。 總結(jié)起來，總結(jié)起來，轉(zhuǎn)差頻率控制的規(guī)律轉(zhuǎn)差頻率控制的規(guī)律是：是：（1）在）在 s sm 的范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)矩的范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)矩 Te 基本上與基本上與 s 成正比，成正比， 條件是氣隙磁通不變。條件是氣隙磁通不變。（2）在不同的定子電流值時(shí)，按上圖的函數(shù)關(guān)系）在不同的定子電流值時(shí)，按上圖的函數(shù)關(guān)系 Us = f ( 1 , Is) 控制定子電壓和頻率，就能保持氣隙磁通控制定子電壓和頻率，就能保持氣隙磁通 m恒定。恒定。系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成轉(zhuǎn)差頻率控制的轉(zhuǎn)速閉環(huán)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)變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖sIsUF BS

25、電電壓壓型型逆逆變變器器PWMM3 ASRs11saUsbUscUsI3. 轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻調(diào)速系統(tǒng) 控控 制制 原原 理理 實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)差頻率控制規(guī)律的轉(zhuǎn)速閉環(huán)變壓變頻調(diào)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)原理圖如圖所示。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ASR的輸出信號(hào)是轉(zhuǎn)差頻率給的輸出信號(hào)是轉(zhuǎn)差頻率給定定 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，即得定子頻率給定信號(hào)相加，即得定子頻率給定信號(hào) 1* ，即，即 *1*s（2-45） v 電壓控制電壓控制由由 1和定子電流反饋信號(hào)和定子電流反饋信號(hào) Is 從微機(jī)

26、存儲(chǔ)從微機(jī)存儲(chǔ)的的 Us = f ( 1 , Is) 函數(shù)中查得定子電壓給定信號(hào)函數(shù)中查得定子電壓給定信號(hào) Us* ，用用 Us* 和和 1* 控制控制PWM電壓型逆變器，即得異步電機(jī)電壓型逆變器，即得異步電機(jī)調(diào)速所需的變壓變頻電源。調(diào)速所需的變壓變頻電源。 性能評(píng)價(jià)性能評(píng)價(jià) 轉(zhuǎn)差角頻率轉(zhuǎn)差角頻率 s*與實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速信號(hào)與實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速信號(hào) 相加后得到定子頻相加后得到定子頻率輸入信號(hào)率輸入信號(hào) 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隨著實(shí)際轉(zhuǎn)隨著實(shí)際轉(zhuǎn)速速 同步地上升或下降，有如水漲而船高，因此加、減同步地上升或下降，有如水漲而船高，因此加、減速