變頻器的使用

第九章變頻器的使用交流變頻調(diào)速充分發(fā)揮了交流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、堅(jiān)固耐用、使用和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，且其調(diào)速性能可以與直流調(diào)速相比美，因此在各種機(jī)床、水泵、風(fēng)機(jī)、各種生產(chǎn)機(jī)械和農(nóng)副產(chǎn)品加工設(shè)備中得到廣泛的使用。本單元主要介紹交流變頻調(diào)速的基本概念、控制規(guī)律和直流斬波器的工作原理，并以鍋爐風(fēng)機(jī)節(jié)能控制為例對(duì)通用型變頻的選擇與安裝進(jìn)行說(shuō)明。第一節(jié)變頻調(diào)速基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握交流變頻調(diào)速個(gè)中基本控制方式的含義和特點(diǎn)。掌握變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制規(guī)律。三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的控制方式有恒磁通控制方式、恒電流控制方式和恒功率控制方式三種。下面對(duì)三種控制方式進(jìn)行逐一介紹。一、恒磁通控制方式在電動(dòng)機(jī)調(diào)速時(shí)，都希望保持電動(dòng)機(jī)中每極磁通量e為額定值不變。磁通太弱，電動(dòng)m機(jī)的鐵心沒(méi)有得到充分利用，是一種浪費(fèi)；若增大磁通，又會(huì)使鐵心飽和，從而導(dǎo)致過(guò)大的勵(lì)磁電流，嚴(yán)重時(shí)會(huì)因繞組過(guò)熱而損壞電動(dòng)機(jī)。對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速，由于勵(lì)磁系統(tǒng)是獨(dú)立的，只要對(duì)電樞反應(yīng)的補(bǔ)償合適，保持em的不變是很容易做到的。但在交流異步電動(dòng)機(jī)中，磁通是定子和轉(zhuǎn)子的磁動(dòng)勢(shì)合成產(chǎn)生的，比直流電動(dòng)機(jī)的情況要復(fù)雜很多根據(jù)三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組每相的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值的公式E=4.44fNk①式中f1為定子頻率；N1為定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)；為基波繞組系數(shù)；em為每極氣隙磁通。根據(jù)上式可知，若要保持em不變，則當(dāng)頻率f1從額定頻率f1n向下調(diào)節(jié)時(shí)，必須同時(shí)降低Eg，使Eg/f]=常數(shù)。在電動(dòng)勢(shì)較高時(shí)可以忽略定子阻抗電壓降:則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)近似等于定子夕卜加電ffU1^Eg0因此，如果定子供電§電壓ul不變，只改變f1進(jìn)行變頻調(diào)速，將引起氣隙磁通em的變化，出現(xiàn)勵(lì)磁不足或勵(lì)磁過(guò)剩的現(xiàn)象。當(dāng)頻率f1從額定值（通常為50Hz）往下降低，磁通會(huì)增加，造成磁路過(guò)飽和，使勵(lì)磁電流增加。這將使電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載能力降低，功率因數(shù)變壞，鐵損增加，電動(dòng)機(jī)過(guò)熱這種情況是電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行所不允許的。反之，如果頻率f1從額定值往上升高，磁通將減少，同樣的轉(zhuǎn)子電流下將使電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩Te下降，電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力下降，使電動(dòng)機(jī)的利用率降低，在一定的負(fù)載下有過(guò)電流的危險(xiǎn)：為此通常要求磁通保持恒定，即em=常數(shù)。為了保持磁通①m恒定，由上式可知，必須使定子電壓和頻率的比值保持不變，即: mU1=Cf1在頻率變化過(guò)程中e始終保持恒定，所以稱(chēng)為恒磁通控制方式，又由于電壓與頻率的比值也保持恒定不變，也稱(chēng)為恒壓頻比控制方式，相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速的情況，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。在保持e恒定的條件下，異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線如圖9—1所示。由圖可知，交流電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩隨匕的降低而減小。當(dāng)供電電源頻率較高時(shí)，電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩與額定頻率時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩相似，機(jī)械特性曲線斜率也變化不大。當(dāng)頻率較低時(shí)，最大轉(zhuǎn)矩和機(jī)械特性曲線的斜率就會(huì)出現(xiàn)較大的變化，這是由于定子繞組的內(nèi)阻引起的電壓降在低速時(shí)相對(duì)影響較大和氣隙磁通變化引起的。在低頻運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)矩較小，帶負(fù)載的能力差，所以只適用于調(diào)速范圍不大或轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速下降而減少的負(fù)載，如風(fēng)機(jī)、水泵等。如希望得到具有較大調(diào)速范圍，可以采用專(zhuān)門(mén)電路在低速時(shí)人為地適當(dāng)提高定子電壓u「以補(bǔ)償定子阻抗壓降的影響，使磁通基本保持不變實(shí)現(xiàn)恒磁通恒轉(zhuǎn)矩的變頻調(diào)速。這種具有壓降補(bǔ)償?shù)目刂铺匦匀鐖D9—2所示。圖9—1Ui/fi=常數(shù)時(shí)恒壓頻比控制 圖9—2恒壓頻比控制特性機(jī)械特性曲線 1一帶定子壓降補(bǔ)償 2一不帶定子壓降補(bǔ)償二、 恒電流控制方式恒流變頻調(diào)速控制方式就是要求在電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速過(guò)程中定子電流L保持恒定。因此要求變頻電源是一種恒流源，電動(dòng)機(jī)在變頻調(diào)速過(guò)程中始終保持定子電流為給定值，由于變頻器的電流被控制在給定的數(shù)值上，所以在換流時(shí)沒(méi)有瞬時(shí)的沖擊電流，調(diào)速系統(tǒng)的工作比較安全可靠，特性良好。恒流變頻系統(tǒng)與恒磁通變頻系統(tǒng)是相似的，同樣屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。但恒流變頻系統(tǒng)的最大轉(zhuǎn)矩Tm要比恒磁通變頻系統(tǒng)的最大轉(zhuǎn)矩小得多，故恒流變頻系統(tǒng)的過(guò)載能力比較小，只適用于負(fù)載變化不大的場(chǎng)合。三、 恒功率控制方式電動(dòng)機(jī)工作在額定狀態(tài)下，4=fln且U]=u1n為了使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)額定轉(zhuǎn)速，定子供電電源頻率fl由額定值fln向上增大。但定子電壓u1受額定電壓u1n的限制不能再升高只能保持U1=U1N不變。這樣一來(lái)，氣隙磁通就會(huì)小于額定磁通，導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩的減小。而電動(dòng)機(jī)的允許輸出功率保持近似不變，相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)弱磁調(diào)速的情況，屬于近似恒功率調(diào)速，其機(jī)械特性如圖9—3所示。圖9—3恒功率機(jī)械特性在異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中，為了得到寬的調(diào)速范圍，可以將恒轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)速與恒功率調(diào)速結(jié)合起來(lái)使用。在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速時(shí)(f]Wf1n)，采用恒轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)速；在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于額定轉(zhuǎn)速時(shí)(匕3上)，采用只調(diào)頻不調(diào)壓的近似恒功率調(diào)速。綜合調(diào)速性質(zhì)為恒轉(zhuǎn)矩和恒功率調(diào)速。第二節(jié)變頻器的使用培訓(xùn)目標(biāo)能夠掌握變頻器的分類(lèi)。能夠正確的使用變頻器。一、變頻器的分類(lèi)通過(guò)對(duì)變頻調(diào)速控制方式的分析可知，實(shí)現(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速，需要一個(gè)具有電壓、頻率均可調(diào)的變頻裝置。變頻器就是將直流電或工頻交流電變換成頻率可調(diào)的交流電，供給需要變頻的負(fù)載。變頻器的分類(lèi)⑴按供電電壓分為：低壓變頻器（110V、220V、380V）、中壓變頻器（500V、660V、1140V）和高壓變頻器（3KV、3.3KV、6KV、6.6KV、10KV）。⑵按供電電源的相數(shù)分為：?jiǎn)蜗噍斎胱冾l器和三相輸入變頻器。⑶按變頻過(guò)程分為：交-交變頻器，即將工頻交流直接變換成頻率電壓可調(diào)的交流，又稱(chēng)直接式變頻器。由于直接變頻器輸出的最高頻率較低，所以使用于頻率低、容量大的交流供電系統(tǒng)；交一直一交變頻器，則是先把工頻交流通過(guò)整流器變成直流，然后再把直流變換成頻率和電壓可調(diào)的交流，又稱(chēng)間接式變頻器，是目前廣泛應(yīng)用的通用型變頻器通用變頻器分類(lèi)⑴按變頻器直流電源的性質(zhì)分為：電流型變頻器，其特點(diǎn)是中間直流環(huán)節(jié)采用大電感作為儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，緩沖無(wú)功功率，即扼制電流的變化，使電壓接近正弦波，由于該直流內(nèi)阻較大，故稱(chēng)電流源型變頻器（電流型）。電流型變頻器能夠是能扼制負(fù)載電流頻繁而急劇的變化。常選用于負(fù)載電流變化較大的場(chǎng)合；電壓型變頻器，其特點(diǎn)是中間直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件采用大電容，負(fù)載的無(wú)功功率將由它來(lái)緩沖，直流電壓比較平穩(wěn)，直流電源內(nèi)阻較小，相當(dāng)于電壓源，故稱(chēng)電壓型變頻器，常選用于負(fù)載電壓變化較大的場(chǎng)合。⑵按變頻器輸出電壓調(diào)節(jié)方式分為:PAM輸出電壓調(diào)節(jié)方式變頻器和PWM輸出電壓調(diào)節(jié)方式變頻器。⑶按變頻器中逆變器的換流方式分為：負(fù)載諧振換流和強(qiáng)迫換流。⑷按變頻器控制方式分為：U/f控制方式、轉(zhuǎn)差頻率控制方式和矢量控制方式。⑸按變頻器中使用的電力電子器件分為：普通晶閘管和自關(guān)斷功率器件。⑹按變頻器的性能分為：普通型、多功能型和高性能型。二、通用變頻器的應(yīng)用實(shí)例變頻器的選擇通用變頻器的選擇包括變頻器的型式選擇和容量選擇兩個(gè)方面。其總的原則是首先保證可靠地實(shí)現(xiàn)工藝要求，再盡可能節(jié)省資金。根據(jù)控制功能可將通用變頻器分為三種類(lèi)型：普通功能型U/f控制變頻器、具有轉(zhuǎn)矩控制功能的多功能型U/f控制變頻器（也稱(chēng)無(wú)跳閘變頻器）和矢量控制高性能型變頻器。變頻器類(lèi)型的選擇要根據(jù)負(fù)載的要求進(jìn)行。對(duì)于風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)等平方轉(zhuǎn)矩，低速下負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小，通?？蛇x擇普通功能型的變頻器。對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩類(lèi)負(fù)載或有較高靜態(tài)轉(zhuǎn)速精度要求的機(jī)械，采用具有轉(zhuǎn)矩控制功能的多功能型變頻器則是比較理想的。因?yàn)檫@種變頻器低速轉(zhuǎn)矩大，靜態(tài)機(jī)械特性硬度大，不怕負(fù)載沖擊，具有挖土機(jī)特性。也有采用普通功能型變頻器的例子。為了實(shí)現(xiàn)大調(diào)速比的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，常采用加大變頻器容量的辦法。對(duì)于要求精度高、動(dòng)態(tài)性能好、響應(yīng)快的生產(chǎn)機(jī)械（如造紙機(jī)械、軋鋼機(jī)等），應(yīng)采用矢量控制高性能型通用變頻器。大多數(shù)變頻器容量可從三個(gè)角度表述：額定電流、可驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率和額定容量。其中后兩項(xiàng)，變頻器生產(chǎn)廠家由本國(guó)或本公司生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)給出，或隨變頻器輸出電壓而降低，都很難確切表達(dá)變頻器的能力。選擇變頻器時(shí)，只有變頻器的額定電流是一個(gè)反映半導(dǎo)體變頻裝置負(fù)載能力的關(guān)鍵量。負(fù)載電流不超過(guò)變頻器額定電流是選擇變頻器容量的基本原則。需要著重指出的是，確定變頻器容量前應(yīng)仔細(xì)了解設(shè)備的工藝情況及電動(dòng)機(jī)參數(shù)，例如潛水電泵、繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的額定電流要大于普通籠形異步電動(dòng)機(jī)額定電流，冶金工業(yè)常用的輥道用電動(dòng)機(jī)不僅額定電流大很多，同時(shí)它允許短時(shí)處于堵轉(zhuǎn)工作狀態(tài)，且輥道傳動(dòng)大多是多電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)。應(yīng)保證在無(wú)故障狀態(tài)下負(fù)載總電流均不允許超過(guò)變頻器的額定電流。通用變頻器在鍋爐風(fēng)機(jī)節(jié)能控制上的應(yīng)用實(shí)例目前絕大多數(shù)燃燒控制系統(tǒng)中風(fēng)量調(diào)節(jié)都是通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)擋板實(shí)現(xiàn)的，這種風(fēng)量調(diào)節(jié)方式不但使風(fēng)機(jī)的效率降低，也使很多能量白白消耗在擋板上。如果在鍋爐的送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)上采用變頻器進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，可以節(jié)約能量、提高鍋爐燃燒控制水平、增加經(jīng)濟(jì)效益。本節(jié)以三菱FRF540型通用變頻器在鍋爐風(fēng)機(jī)節(jié)能控制上的應(yīng)用為例進(jìn)行介紹。⑴三菱FRF540型通用變頻器概述。FRF540型通用變頻器是三菱公司生產(chǎn)的風(fēng)機(jī)、水泵類(lèi)專(zhuān)用變頻器，功率從0.75KW到900KW。內(nèi)置RS-485、PID功能，可通過(guò)選件實(shí)現(xiàn)制動(dòng)等其它功能。⑵特點(diǎn)FRF540變頻器是一種交一直一交型變頻器。其主電路使用二極管整流電路將輸入的三相交流電變換為直流電，使用電容進(jìn)行濾波，所以它是一種電壓型變頻器。逆變器采用脈寬調(diào)制方式進(jìn)行變頻，并在變頻的同時(shí)可進(jìn)行變壓。該變頻器具有如下優(yōu)點(diǎn)：1） 采用最適磁通控制方式，可實(shí)現(xiàn)更高節(jié)能運(yùn)行和使電機(jī)效率得到最大幅度的提高。2） 輸出頻率調(diào)節(jié)范圍從0?120Hz。3） 輸出電壓調(diào)節(jié)范圍可以從0V一直調(diào)到主電源電壓。4） 內(nèi)置PID，變頻器/工頻切換和多泵循環(huán)運(yùn)行功能。5） 柔性PWM，實(shí)現(xiàn)更低噪音運(yùn)行。6） 內(nèi)置RS485通信口。7） 75KW以上隨機(jī)帶DC電抗器。⑶FRF540型變頻器的接線。FRF540型變頻器接線圖，如圖9—4所示。1）主回路端子說(shuō)明。主回路各端子名稱(chēng)和作用，見(jiàn)表9—1所示。表9—1 主回路端子名稱(chēng)和作用端子記號(hào)端子名稱(chēng)說(shuō)明R、S、T交流電源輸入連接工頻電源。U、V、W變頻器輸出接三相鼠籠電機(jī)。R1、S1控制回路電源與交流電源端子R、Sl連接。P、N連接制動(dòng)單元連接制動(dòng)單元、電源再生單元或高功率因數(shù)轉(zhuǎn)換器。P、P1連接改善功率因數(shù)DC電抗器拆開(kāi)端子P—P1間的短路片，連接改善功率因數(shù)用電抗器。PR、PX廠家設(shè)定用端子，不進(jìn)行接線接地變頻器外殼接地，必須接大地。2）控制回路端子說(shuō)明?？刂苹芈犯鞫俗用Q(chēng)和作用，見(jiàn)表9—2所示。表9—2 控制回路端子名稱(chēng)和作用類(lèi)型端子記號(hào)端子名稱(chēng)說(shuō)明輸入信號(hào)啟動(dòng)接點(diǎn)，功能設(shè)定STF正轉(zhuǎn)啟動(dòng)信號(hào)處于ON正轉(zhuǎn)，處于OFF停止當(dāng)兩個(gè)信號(hào)同時(shí)為ON時(shí)，相當(dāng)于輸出停止指令。STR反轉(zhuǎn)啟動(dòng)信號(hào)處于ON反轉(zhuǎn)，處于OFF停止STOP啟動(dòng)自保持選擇信號(hào)為ON時(shí)，可以選擇啟動(dòng)自保持RH、RM、RL多段速度選擇用RH、RM、RL信號(hào)組合可以實(shí)現(xiàn)多段速度JOG點(diǎn)動(dòng)模式選擇信號(hào)為ON時(shí)，選擇電動(dòng)運(yùn)行RT第二加/減速時(shí)間選擇信號(hào)為ON時(shí)，選擇第二加/減速時(shí)間MRS輸出停止信號(hào)為ON（20ms以上）時(shí)，變頻器停止輸出RES復(fù)位用于解除保護(hù)回路動(dòng)作的保持狀態(tài)AU電源輸入選擇信號(hào)ON時(shí)，變頻器才可以用4—20mA作為頻率設(shè)定信號(hào)CS瞬間停電在啟動(dòng)選擇信號(hào)為ON時(shí)，瞬時(shí)停電再恢復(fù)時(shí)變頻器可自動(dòng)啟動(dòng)SO公共輸入端子接點(diǎn)輸入端子和直流24V電源的輸出公共端

PC直流24V電源和外部晶體管公共端當(dāng)連接晶體管輸出時(shí)，將晶體管輸出用的外部電源公共端接到這個(gè)端子時(shí)，可防止因漏電而引起的誤動(dòng)作模擬頻率設(shè)定10E頻率設(shè)定用電源直流10V，允許負(fù)荷電流10mA10直流5V，允許負(fù)荷電流10mA2頻率設(shè)定（電壓）輸入直流0?5V或0?10V時(shí)，5V或10V對(duì)應(yīng)最大輸出頻率，輸入輸出成比例4頻率設(shè)定（電流）直流4?20mA，20mA為最大輸出頻率，輸入輸出成比例1輔助頻率設(shè)定輸入直流0?±5V或0?±10V時(shí)，端子2或4的頻率設(shè)定信號(hào)與這個(gè)信號(hào)相加5頻率設(shè)定公共端頻率設(shè)定信號(hào)和模擬輸出端子的公共端子，不能接地⑥主回路i好C）控制回路輜鴻于?控制回酬出IX子正轉(zhuǎn)啟動(dòng)（-，SIF；盡轉(zhuǎn)啟動(dòng)C；⑥主回路i好C）控制回路輜鴻于?控制回酬出IX子正轉(zhuǎn)啟動(dòng)（-，SIF；盡轉(zhuǎn)啟動(dòng)C；啟動(dòng)自保持選擇（)STQP i高速1卜:宿眺迎度選擇H中速C?RN:」碰〔RL:點(diǎn)動(dòng)模式C第二加/X理時(shí)間透梯匚沖■前出停止t)HRS ；s<a(?RES ；電流輸A枷Cr:信時(shí)掉也再啟動(dòng)選擇C)GS ；，漏型輜K公能舉；4ISO h注：端于PR,P；（是廠家侵定用端子.iff不要接倒可東瓦報(bào)誓偵出RUNSUIFFQLFUSE運(yùn)行貌累達(dá)到劇時(shí)停電近角荷原隼橙焉:'患電機(jī)開(kāi)路輔出I'，,公牡學(xué)；集電根開(kāi)路俺出控制回路俺入信號(hào)：無(wú)電源輸？0iaE(+ithO1Q'：45V：i'DC0~5V虹』2^DCO-IDV切換J5(槌擬信母公共草)伽Q-I5Y鯨、1i.DCO-I1DVV1?Iq?}C4~2ftnA}指示怛寰牛典率表;圖9—4FRF540型變頻器接線圖⑶FRF540型變頻器的操作面板。FRF540型變頻器的操作面板如圖9—5所示。.V■um ,EXT,PU.V■um ,EXT,PU 單位指示'H—翔率）'A：電流）'V：i［jJT）［模式］鍵［停止■■重位］鍵圖9—5FRF540型變頻器的操作面板FRF540型變頻器的操作面板上各按鍵名稱(chēng)和作用見(jiàn)表9—3所示，各顯示信號(hào)的說(shuō)明見(jiàn)表9—4。表9—3 FRF540型變頻器的操作面板上各按鍵名稱(chēng)和作用按鍵說(shuō)明MODE可用于選擇操作模式或設(shè)定模式SET用于確定頻率和參數(shù)的設(shè)定UP/DOWN用于連續(xù)增加/降低運(yùn)行頻率，按下這個(gè)鍵可改變頻率或設(shè)定參數(shù)FWD用于給出正轉(zhuǎn)指令REV用于輸出反轉(zhuǎn)指令STOP/RESET用于停止運(yùn)行或保護(hù)功能動(dòng)作輸出停止時(shí)復(fù)位變頻器表9—4 顯示信號(hào)的說(shuō)明顯示說(shuō)明顯示說(shuō)明Hz顯示頻率時(shí)點(diǎn)亮PUPU操作時(shí)點(diǎn)亮A顯示電流時(shí)點(diǎn)亮EXT外部操作模式時(shí)點(diǎn)亮V顯示電壓時(shí)點(diǎn)亮FWD正轉(zhuǎn)時(shí)閃爍MON監(jiān)視顯示模式時(shí)點(diǎn)亮REV反轉(zhuǎn)時(shí)閃爍⑷變頻器風(fēng)機(jī)節(jié)能控制1）系統(tǒng)主電路在鍋爐風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)中有兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)，一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，另一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)備用，當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障或需要定期檢修時(shí)，備用鼓風(fēng)機(jī)馬上投入，不使鍋爐停爐。兩臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)均由變頻器驅(qū)動(dòng)，并且當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)變頻/工頻切換。主電路圖如圖9—6所示。圖9—6鍋爐風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)主電路圖中，M1為鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)；M2為備用鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)；QA為自動(dòng)開(kāi)關(guān)；KMl、KM2、KM3、KM4均為接觸器；其中KMl與KM3用于切換備用泵；KM2與KM4用于進(jìn)行變頻/工頻切換。FRl、FR2為熱繼電器。2）變頻器的運(yùn)行面板操作轉(zhuǎn)換為外部操作。設(shè)置Pr.79=0（出廠設(shè)定），按MODE鍵，到面板顯示JOG時(shí)，按上升鍵，出現(xiàn)OP.nd時(shí)，Pu燈熄滅，EXT燈亮，表明切換成功，再按MODE鍵，面板上顯示0.00Hz時(shí)，MON燈亮，這時(shí)已返回頻率監(jiān)視狀態(tài)。頻率設(shè)定方式選擇。Pr.902=1為電壓設(shè)定方式此時(shí)，在控制端口2端接入0?5V的直流電壓，可以使電動(dòng)機(jī)在0?60Hz頻率范圍內(nèi)工作。出廠設(shè)置為0V、0Hz。Pr.904=1為電流設(shè)定方式此時(shí)，在控制端口2接入0?20mA的直流電流，可以使電動(dòng)機(jī)在0?60Hz頻率范圍內(nèi)工作。出廠設(shè)置為4mA、0Hz。調(diào)試步驟最常見(jiàn)和最嚴(yán)重的故障往往出現(xiàn)在調(diào)試過(guò)程中。所以調(diào)試時(shí)應(yīng)謹(jǐn)慎細(xì)心.⑴檢查接線是否正確。安裝接線時(shí)，人多手雜，現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜，特別是當(dāng)接線工作不是由調(diào)試者做的時(shí)候，一定要仔細(xì)檢查接線是否正確，留意變頓器輸出端不能接電容、電感等除電機(jī)外的其他負(fù)載.⑵不帶負(fù)載，啟動(dòng)變頻器，設(shè)定運(yùn)行參數(shù)，加減速時(shí)間可選經(jīng)驗(yàn)值。⑶將變頻器設(shè)定在手動(dòng)和面板控制狀態(tài)。啟動(dòng)變頻器，逐漸加大運(yùn)行頻率.⑷接上負(fù)載，啟動(dòng)變頻器，將變頻器運(yùn)行在10Hz，觀察電機(jī)轉(zhuǎn)向是否正確。若不對(duì)，則停止運(yùn)行后，掉換電機(jī)接線的相序。⑸讓變頻器從零逐漸增大到最大轉(zhuǎn)速，確認(rèn)變頻器與電機(jī)配合是否恰當(dāng)。注意，不允許變頻器電流超過(guò)電機(jī)額定電流值。⑹停止變頻器運(yùn)行，將變頻器設(shè)置為電壓顯示模式。觀察變頻器減速過(guò)程中是否出現(xiàn)直流過(guò)壓。如出現(xiàn)，則加大減速時(shí)間。若減速時(shí)電流較小，則可縮短減速時(shí)問(wèn)參數(shù)。⑺將變頻器設(shè)置為電壓顯示模式。設(shè)定最大運(yùn)行頻率，啟動(dòng)變頻器，觀察加速過(guò)程中的輸出電流。若出現(xiàn)電流過(guò)大，則需延長(zhǎng)加速時(shí)間參數(shù)，若加速時(shí)電流較小，則可縮短加速時(shí)間參數(shù)。⑻將變頻器設(shè)定在自動(dòng)控制狀態(tài)，鎖定變頻器運(yùn)行參數(shù)，系統(tǒng)即調(diào)試完畢。變頻器使用的注意事項(xiàng)1） 工作溫度。變頻器內(nèi)部是大功率的電子元件，極易受到工作溫度的影響，產(chǎn)品一般要求為0?55°C，但為了保證工作安全、可靠，使用時(shí)應(yīng)考慮留有余地，最好控制在40^以下。在控制箱中，變頻器一般應(yīng)安裝在箱體上部，并嚴(yán)格遵守產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中的安裝要求，絕對(duì)不允許把發(fā)熱元件或易發(fā)熱的元件緊靠變頻器的底部安裝。2） 環(huán)境溫度。溫度太高且溫度變化較大時(shí)，變頻器內(nèi)部易出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，其絕緣性能就會(huì)大大降低，甚至可能引發(fā)短路事故。必要時(shí)，必須在箱中增加干燥劑和加熱器。3） 腐蝕性氣體。使用環(huán)境如果腐蝕性氣體濃度大，不僅會(huì)腐蝕元器件的引線、印刷電路板等，而且還會(huì)加速塑料器件的老化，降低絕緣性能，在這種情況下，應(yīng)把控制箱制成封閉式結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行換氣。4） 振動(dòng)和沖擊。裝有變頻器的控制柜受到機(jī)械振動(dòng)和沖擊時(shí)，會(huì)引起電氣接觸不良。這時(shí)除了提高控制柜的機(jī)械強(qiáng)度、遠(yuǎn)離振動(dòng)源和沖擊源外，還應(yīng)使用抗震橡皮墊固定控制柜外和內(nèi)電磁開(kāi)關(guān)之類(lèi)產(chǎn)生振動(dòng)的元器件。設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間后，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行檢查和維護(hù)。5） 防止電磁波干擾。變頻器在工作中由于整流和變頻，周?chē)a(chǎn)生了很多的干擾電磁波，這些高頻電磁波對(duì)附近的儀表、儀器有一定的干擾。因此，柜內(nèi)儀表和電子系統(tǒng)，應(yīng)該選用具有金屬外殼的，屏蔽變頻器的干擾，所有的弱電單元均應(yīng)可靠接地，除此之外，各電氣元件、儀器及儀表之間的連線應(yīng)選用屏蔽控制電纜，且屏蔽層應(yīng)接地。如果處理不好電磁干擾，往往會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法工作，導(dǎo)致控制單元失靈或損壞。6） 防止輸入端過(guò)電壓。變頻器電源輸入端往往有過(guò)電壓保護(hù)，但是，如果輸入端高電壓作用時(shí)間長(zhǎng)，會(huì)使變頻器輸入端損壞。因此，在實(shí)際運(yùn)用中，要核實(shí)變頻器的輸入電壓、單相還是三相和變頻器使用額定電壓。特別是電源電壓極不穩(wěn)定時(shí)要有穩(wěn)壓設(shè)備，否則會(huì)造成嚴(yán)重后果。7） 接地。變頻器正確接地是提高控制系統(tǒng)靈敏度、抑制噪聲能力的重要手段，變頻器接地端子E（G）接地電阻越小越好，接地導(dǎo)線截面積應(yīng)不小于2mm2,長(zhǎng)度應(yīng)控制在20m以內(nèi)。變頻器的接地必須與動(dòng)力設(shè)備接地點(diǎn)分開(kāi)，不能共地。信號(hào)輸入線的屏蔽層，應(yīng)接至E（G）上，其另一端絕不能接于地端，否則會(huì)引起信號(hào)變化波動(dòng)，使系統(tǒng)振蕩不止。變頻器與控制柜之間應(yīng)電氣連通，如果實(shí)際安裝有困難，可利用銅芯導(dǎo)線跨接。8） 防雷，在變頻器中，一般都設(shè)有雷電吸收網(wǎng)絡(luò)，主要防止瞬間的雷電侵入，使變頻器損壞。但在實(shí)際工作中，特別是電源線架空引入的情況下，單靠變頻器的吸收網(wǎng)絡(luò)是不能滿足要求的。在雷電活躍地區(qū)，這一問(wèn)題尤為重要，如果電源是架空進(jìn)線，在進(jìn)線處裝設(shè)變頻專(zhuān)用避雷器（選件），或有按規(guī)范要求在離變頻器20m的遠(yuǎn)處預(yù)埋鋼管做專(zhuān)用接地保護(hù)。如果電源是電纜引入，則應(yīng)做好控制室的防雷系統(tǒng)，以防雷電竄入破壞設(shè)備。實(shí)踐表明，這一方法基本上能夠有效解決雷擊問(wèn)題。第三節(jié)變頻調(diào)速系統(tǒng)從變頻調(diào)速的控制方式可知，要實(shí)現(xiàn)交流電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速，除了需有一臺(tái)合適的變頻器之外，還需有一套能按一定控制規(guī)律對(duì)變頻器實(shí)行控制的控制環(huán)節(jié)，由控制電路和變頻器一起，組成一個(gè)變頻調(diào)速系統(tǒng)。下面將對(duì)交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制規(guī)律進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。一、變頻調(diào)速系統(tǒng)中輸出電壓的調(diào)節(jié)方式在交流變頻調(diào)速系統(tǒng)中，交流電動(dòng)機(jī)由逆變器供電運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)變頻調(diào)速控制方式可知，一般要求逆變器輸出電壓u1與輸出頻率匕的比值大體為一定值，即保持電動(dòng)機(jī)的磁通不變，從而使變頻調(diào)速時(shí)電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩基本不變。對(duì)輸出電壓的調(diào)節(jié)主要有兩種方式，即脈沖幅度調(diào)制PAM方式與脈沖寬度調(diào)制PWM方式。1.PAM控制方式。PAM控制方式是由相控晶閘管整流器或直流斬波器改變直流電壓的幅值進(jìn)行調(diào)壓的方式，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器輸出電壓調(diào)節(jié)，而變頻器中的逆變電路只負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)輸出頻率，因此屬于同步調(diào)速方式。平滑直流電源是由于濾波電路使用直流電抗器和大容量電解電容實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)濾波電路使用大電容時(shí)，直流電壓波形比較平直，在理想情況下是一個(gè)內(nèi)阻為零的恒壓源，采用恒壓源的變頻器稱(chēng)為電壓源變頻器；而當(dāng)濾波電路使用直流電抗器時(shí)，直流電壓波形也比較平直，對(duì)負(fù)載來(lái)說(shuō)基本上是一個(gè)恒流源，采用恒流源的變頻器稱(chēng)為恒流源變頻器。PAM控制方式由于控制回路簡(jiǎn)單，易于大容量化，長(zhǎng)期以來(lái)占主流地位。但其缺點(diǎn)是由于有大容量電容，電壓控制響應(yīng)慢，不適于要求加、減速快的系統(tǒng)。另外，由于采用變流器的相位控制來(lái)調(diào)節(jié)電壓，交流輸入側(cè)的功率因數(shù)變壞，特別是在電壓低的范圍內(nèi)尤為嚴(yán)重。為了改善功率因數(shù)，可采取將交流電源以二極管整流橋進(jìn)行全波整流，在直流側(cè)采用斬波器調(diào)節(jié)電壓的方法，這時(shí)輸入功率因數(shù)將變得相當(dāng)好。2.PWM控制方式PWM控制方式保證輸出電壓的幅值不變的情況下，通過(guò)改變其時(shí)間寬度來(lái)調(diào)節(jié)平均電壓的大小。變頻器中整流器使用不可控二極管整流電路，變頻器的輸出電壓和輸出頻率的調(diào)節(jié)均由逆變器按PWM方式完成為脈寬調(diào)制。變頻器的輸出頻率不等于逆變電路換流器件的開(kāi)關(guān)頻率，因此它屬于異步調(diào)速方式。PWM控制方式的控制電路中使用了不可控整流器，使電網(wǎng)功率因數(shù)與逆變器輸出電壓的大小無(wú)關(guān)而接近于1，可控的功率開(kāi)關(guān)器件少，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)。由于逆變器本身同時(shí)完成調(diào)頻和調(diào)壓任務(wù)，因此與中間濾波環(huán)節(jié)無(wú)關(guān)，變頻器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快。輸出電壓的諧波分量極大地減小，能抑制或消除偶次諧波，實(shí)現(xiàn)近似正弦波的輸出流電壓波形。二、U/f比例控制方式采用U/f比例控制時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)在不同頻率下都能獲得較硬的機(jī)械特性線性段。在生產(chǎn)機(jī)械對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)性能要求不高如風(fēng)機(jī)、水泵等的節(jié)能調(diào)速，可以采用轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)恒壓頻比帶低頻電壓補(bǔ)償?shù)目刂葡到y(tǒng)，該控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，成本也比較低。這種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖如圖9—7所示。圖中所示的調(diào)速系統(tǒng)由給定積分器GI、絕對(duì)值變換器GAB、電壓控制環(huán)節(jié)、頻率控制環(huán)節(jié)、可控整流器UR、電壓源逆變器VSI等組成。給定積分器將階躍信號(hào)uw轉(zhuǎn)換成按設(shè)定斜率逐漸變化的正、反向控制信號(hào)。自，以防止產(chǎn)生很大的沖擊電流，使電壓和轉(zhuǎn)速都能平緩的升高和降低。由于正、反向控制信號(hào)Ug有正負(fù)兩種情況，而改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向只需改變變頻器輸出電壓的相序，不需要在電壓和頻率的控制信號(hào)上反映極性，所以設(shè)置了絕對(duì)值變換器GAB將Ug信號(hào)轉(zhuǎn)換成只輸出絕對(duì)值的控制信號(hào)uk。 s電壓控制環(huán)節(jié)是用來(lái)控制可控整流器UR直流輸出電壓的。電壓控制環(huán)節(jié)一般采用電壓、電流雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，電流調(diào)節(jié)器ACR為內(nèi)環(huán)，電壓調(diào)節(jié)器AVR為外環(huán)。電流調(diào)節(jié)器ACR可以限制動(dòng)態(tài)電流并兼起保護(hù)作用。電壓調(diào)節(jié)器AVR是用來(lái)控制變頻器的輸出電壓的。控制電壓信號(hào)UK經(jīng)過(guò)函數(shù)發(fā)生器GF相對(duì)提高為UV用以補(bǔ)償定子阻抗的壓降，改善低速時(shí)的機(jī)械特性，提高帶負(fù)載的能力。電壓型逆變器VSI的輸出頻率由頻率控制環(huán)節(jié)來(lái)進(jìn)行控制。頻率控制環(huán)節(jié)一般由壓頻變換器GVF、環(huán)形分配器DRC和脈沖放大器AP等組成。壓頻變換器GVF是一個(gè)由電壓控制的振蕩器，其作用是將控制信號(hào)UK變換為所需頻率的脈沖列，再通過(guò)環(huán)形分配器DRC和脈沖放大器AP，為逆變器工作提供脈沖信號(hào)。在可逆系統(tǒng)中采用可逆計(jì)數(shù)器，由Ug經(jīng)極性鑒別器DPI獲得正、反向信號(hào)來(lái)控制加、減法。每次做“加l”或“減l”運(yùn)算來(lái)改變相序從而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向。在交流一直流一交流電壓型變頻器的調(diào)速系統(tǒng)中，由于中間直流回路存在大濾波電容Cd，電壓的實(shí)際變化很緩慢，而頻率控制環(huán)節(jié)的響應(yīng)是很快的，所以在壓頻變換器前面加設(shè)一個(gè)頻率給定動(dòng)態(tài)校正器GFC，讓頻率的變化也慢些，希望與電壓在動(dòng)態(tài)過(guò)程中一致起來(lái)。

GFC的具體參數(shù)可在調(diào)試中確定。圖9—7轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)的U/f比例控制異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)1—頻率控制環(huán)節(jié)2—電壓控制環(huán)節(jié)三、轉(zhuǎn)差頻率控制方式1.轉(zhuǎn)差頻率控制的基本概念直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電流成正比，控制電流就能控制轉(zhuǎn)矩，問(wèn)題比較簡(jiǎn)單。因此在直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)實(shí)際上就代表了轉(zhuǎn)矩給定信號(hào)。根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩公式式中Cm為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩常數(shù)，④m為氣隙磁通，I2為轉(zhuǎn)子電流，cos?2為轉(zhuǎn)子功率因數(shù)?？梢钥闯觯诮涣鳟惒诫妱?dòng)機(jī)中，影響轉(zhuǎn)矩的因素很多。而這些量又都和轉(zhuǎn)速有關(guān)，所以控制交流異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩問(wèn)題就比較復(fù)雜了。當(dāng)電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)差率s很小，因而轉(zhuǎn)差角頻率3s=s31也很小，可得到轉(zhuǎn)矩的OT"m①近似公式為： 穴2式中Km為轉(zhuǎn)矩系數(shù)、R2為轉(zhuǎn)子電阻，上式表明，在s很小的范圍內(nèi)，只要能夠維持①m不變，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩就近似與轉(zhuǎn)差角頻率3s成正比。這就是說(shuō)在異步電動(dòng)機(jī)中控制3s就和直流電動(dòng)機(jī)中控制電流一樣，能夠達(dá)到間接控制轉(zhuǎn)矩的目的?？刂妻D(zhuǎn)差頻率就代表了控制轉(zhuǎn)矩，這就是轉(zhuǎn)差頻率控制的基本概念。轉(zhuǎn)差頻率控制規(guī)律在恒磁通條件下的機(jī)械特性曲線如圖9—8所示。圖中3sm、Tem為限幅值。由圖可知，當(dāng)3s較小時(shí)，轉(zhuǎn)矩Te基本上與3s成正比，當(dāng)3s=3smax時(shí)，，Te=Temax。所以在轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)中，只要給3「艮幅就可以基本保持Te與3s成正比關(guān)系：也就可以用轉(zhuǎn)差頻率控制來(lái)代表轉(zhuǎn)矩控制。這就是轉(zhuǎn)差頻率控制的基本規(guī)律之一。

^sm(jOsmaK^sm(jOsmaK圖9—8恒磁通條件下Te=f(3s)特性TOC\o"1-5"\h\z上述的規(guī)律是在保持④m恒定的前提條件下成立的，如何才能保持①m恒定可以從分析磁通與電流的關(guān)系來(lái)著手解決。 m當(dāng)忽略飽和與鐵損時(shí)，氣隙磁通①m與勵(lì)磁電流I0成正比，而勵(lì)磁電流相量I0是由定、轉(zhuǎn)子電流的向量I］、I2之差，即： mI=I+I1 2 0I0是定子電流I1的一部分。在籠型異步電動(dòng)機(jī)中，折合到定子的轉(zhuǎn)子電流I2是難以直接測(cè)量的，于是只能根據(jù)負(fù)載變化調(diào)節(jié)I1來(lái)維持I0不變。根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)等效電路可知當(dāng)④m或I0不變時(shí)，I1隨轉(zhuǎn)差頻率3變化的規(guī)律如圖9—9所示。圖9—9恒磁通條件下I1=f(3s)特性只要I1與3s的關(guān)系符合上圖的規(guī)律，就能保持①m恒定。這樣，用轉(zhuǎn)差頻率控制代表轉(zhuǎn)矩控制的前提也就解決了。這就是轉(zhuǎn)差頻率控制的基本規(guī)律之二。實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)差頻率控制規(guī)律的轉(zhuǎn)速閉環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖如圖9—10所示。轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)的特點(diǎn)采用電流型變頻器，使控制對(duì)象具有較好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，而且便于回饋制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行。這是提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的基礎(chǔ)。和直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)一樣，轉(zhuǎn)速環(huán)是外環(huán)，電流環(huán)是內(nèi)環(huán)。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出是轉(zhuǎn)差頻率給定值U*，代表轉(zhuǎn)矩給定。3S轉(zhuǎn)差頻率3分兩路分別作用在可控整流器UR和逆變器CSI上。前者通過(guò)I］=f(3)函數(shù)發(fā)生器GF，按U*的大小產(chǎn)生相應(yīng)的U*.］信號(hào)，再通過(guò)電流調(diào)節(jié)器ACR控制定子電流，以保持④為恒值。另一路按3+3=3］的規(guī)律產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于定子頻率3］的控制電壓U1，決定逆變器的輸出頻率。這樣就形成了在轉(zhuǎn)速外環(huán)內(nèi)的電流一頻率協(xié)調(diào)控制。 3轉(zhuǎn)速給定信號(hào)U*反向時(shí)，U*、U*、U"都反向。用極性鑒別器。?1判斷U"的極3 3s 3 31 31性以決定環(huán)形分配器DRC的輸出相序，而U*］信號(hào)本身則經(jīng)過(guò)絕對(duì)值變換器GAB決定輸出頻率的高低。這樣就很方便地實(shí)現(xiàn)了可逆運(yùn)行3圖9-10轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)與不足轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)就在于頻率控制環(huán)節(jié)的輸入是轉(zhuǎn)差信號(hào)，而頻率信號(hào)是由轉(zhuǎn)差信號(hào)與實(shí)際轉(zhuǎn)速信號(hào)相加后得到的，即U^1=U^+O's。這樣在轉(zhuǎn)速變化過(guò)程中，實(shí)際頻柯1隨著實(shí)際轉(zhuǎn)速n同步的上升或下降。與轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)系統(tǒng)中按電壓成正比地直接產(chǎn)生頻率給定信號(hào)相比，加、減速更為平滑，且容易使系統(tǒng)穩(wěn)定。同時(shí)由于在動(dòng)態(tài)過(guò)程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和，系統(tǒng)能夠以限幅轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制也保證了在允許條件下的快速性。因此轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差率控制的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)基本上具備了直流電動(dòng)機(jī)雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，是一個(gè)比較好的控制方式，結(jié)構(gòu)也不算復(fù)雜，有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)的不足如果仔細(xì)分析轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)性能，就會(huì)發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)還不能完全達(dá)到直流雙閉環(huán)系統(tǒng)的水平。存在差距的原因有以下幾個(gè)方面：1)在分析轉(zhuǎn)差頻率控制規(guī)律時(shí)，我們是從異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)等效電路和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩公式出發(fā)的，因此所得到的“保持磁通④m恒定”的結(jié)論也只在穩(wěn)態(tài)情況下才能成立。在動(dòng)態(tài)中④m如何變化還沒(méi)有去研究，但肯定不會(huì)恒定，這不得不影響系統(tǒng)的實(shí)際動(dòng)態(tài)性能。m2)電流調(diào)節(jié)器ACR只控制了定子電流的幅值，并沒(méi)有控制到電流的相位，而在動(dòng)態(tài)中電流相位如果不能及時(shí)趕上去，將會(huì)使動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)時(shí)間延長(zhǎng)。I]=f(3s)函數(shù)是非線性的，采用模擬的運(yùn)算放大器時(shí)，只能按分段線性化方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，而且分段還不能很細(xì)，否則會(huì)造成調(diào)試的困難。因此，在函數(shù)發(fā)生器這個(gè)環(huán)節(jié)上還存在一定的誤差。在頻率控制環(huán)節(jié)中，取3廣3s+3使頻率勺得以和轉(zhuǎn)速同步升降，這就是轉(zhuǎn)差頻率控制的優(yōu)點(diǎn)。然而，如果轉(zhuǎn)速檢測(cè)信號(hào)不準(zhǔn)確或存在干擾的成分，例如測(cè)速發(fā)電機(jī)的紋波等，也會(huì)直接給頻率造成誤差，因?yàn)樗羞@些偏差和干擾都以正反饋的形式毫無(wú)衰減地傳遞到頻率控制信號(hào)上來(lái)了。鑒于基本型轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)存在的上述問(wèn)題，許多學(xué)者提出了各種改進(jìn)方案，最突出最具有革命性的方案當(dāng)屬矢量控制系統(tǒng)，它從本質(zhì)上解決了上述的多數(shù)問(wèn)題，為高性能的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)打開(kāi)了突破性的道路。四、矢量控制方式由于轉(zhuǎn)差頻率控制方式引入了速度反饋，因此其性能優(yōu)于開(kāi)環(huán)的U/f比例控制方式，可以適用于對(duì)速度和精度有較高要求的調(diào)速系統(tǒng)。但由于轉(zhuǎn)差頻率控制的基本關(guān)系是根據(jù)穩(wěn)態(tài)機(jī)械特性推導(dǎo)出來(lái)的，沒(méi)有考慮到電動(dòng)機(jī)電磁慣性的影響，所以其動(dòng)態(tài)性能仍不夠理想。矢量控制的基本思想是模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制方式，求得直流電動(dòng)機(jī)的控制量，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的坐標(biāo)變換，就能夠控制異步電動(dòng)機(jī)了。進(jìn)行坐標(biāo)變換的是電流（代表磁動(dòng)勢(shì)）的空間矢量，所以這種通過(guò)坐標(biāo)變換實(shí)現(xiàn)的控制系統(tǒng)就叫做矢量變換控制系統(tǒng)，或稱(chēng)矢量控制系統(tǒng)。針對(duì)異步電動(dòng)機(jī)，從矢量分析的角度分析，可以把定子電流分解為產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流分量（磁場(chǎng)電流）和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量（轉(zhuǎn)矩電流），這兩個(gè)分量是互相垂直的。所以，通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)定子電流的大小和相位（即對(duì)定子電流的電流矢量進(jìn)行控制），就可以分別對(duì)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。當(dāng)前，在變頻器中得到實(shí)際應(yīng)用的矢量控制方式包括轉(zhuǎn)差型矢量控制方式和無(wú)速度檢測(cè)器的矢量控制方式兩種，下面對(duì)這兩種控制方式進(jìn)行間要的介紹。1.轉(zhuǎn)差型矢量控制方式。矢量控制的基本原理是通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)定子電流的幅值和相位（即電流矢量），來(lái)分別對(duì)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩特性的目的。轉(zhuǎn)差型矢量控制方式調(diào)速系統(tǒng)的原理框圖，如圖9-11所示。其原理圖是在圖9-10轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖的的基礎(chǔ)上，把從穩(wěn)態(tài)特性出發(fā)的T-e3S和11=f（3S），函數(shù)關(guān)系換成從動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型出發(fā)的矢量控制器。就得到轉(zhuǎn)差型矢量控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)克服了轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)的大部分不足，從而大大提高了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。這個(gè)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)如下：（1） 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出是定子電流轉(zhuǎn)矩分量的給定信號(hào)，與雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的電樞電流給定信號(hào)相當(dāng)。（2） 定子電流勵(lì)磁分量給定信號(hào)U*.1和轉(zhuǎn)子磁鏈給定信號(hào)U*皿之間的關(guān)系是靠矢量控制方程建立的，其中的比例微分環(huán)節(jié)使i'：在動(dòng)態(tài)中獲得強(qiáng)迫勵(lì)磁效應(yīng)，從而克服實(shí)際磁通的滯后。 "（3） U*.t0口U*.1經(jīng)直角坐標(biāo)/極坐標(biāo)（K/P）變換器合成后產(chǎn)生定子電流幅值給定信號(hào)U*.1和相角給定信號(hào)U%。前者經(jīng)電流調(diào)節(jié)器ACR控制定子電流的大小，后者則控制逆變器換相