1、第六章第六章 基于穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型的基于穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型的異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng) 內(nèi)內(nèi) 容容 提提 要要 實(shí)際應(yīng)用的異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)主要有四種控制方式，即：電壓頻率協(xié)調(diào)控制方式；轉(zhuǎn)差頻率控制方式；矢量控制方式；直接轉(zhuǎn)矩控制方式。 其中前兩種控制方式是依據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型，僅對(duì)交流電量的幅值進(jìn)行控制，因此也稱作標(biāo)量控制標(biāo)量控制；后兩種控制方式是依據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，不僅控制交流電量的幅值，而且還控制交流電量的相位。 本章介紹恒壓頻比控制的異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)和轉(zhuǎn)差頻率控制的異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，主要講述控制方式、機(jī)械特性、系統(tǒng)的基本組成

2、，以及系統(tǒng)分析。6.1基于異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型的變壓變基于異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)控制方式頻調(diào)速系統(tǒng)控制方式 由電機(jī)學(xué)知識(shí)可知，異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式為 （6-1） ssspp6060(1)(1)(1)2fnssnsnn6.1.1電壓頻率協(xié)調(diào)控制方式電壓頻率協(xié)調(diào)控制方式 由式（6-2）可看出，要保持m=C（通常為 C, 為電機(jī)氣隙額定磁通量），則必須Es/fsC，這就要求，當(dāng)頻率fs從額定值fsN（基頻）向下降低時(shí)， Es也必須同時(shí)按比例降低，則 （6-3） 式（6-3）表示了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值與頻率之比為常數(shù)的控制方式，通常稱為恒Es/fs控制。 mNmmNCcfEmsss/ 可

3、以看出，這種控制方式 當(dāng)由基頻降至低頻的變速過程中都能保持磁通 ，可以獲得 的控制效果，是一種較為理想的控制方式。然而由于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 難以檢測(cè)和控制，實(shí)際可以檢測(cè)和控制的是定子電壓，因此，基頻以下調(diào)速時(shí)，往往采用變壓變頻控制方式。 sfCmCTTeimaxeisE 穩(wěn)態(tài)情況下異步電動(dòng)機(jī)定子每相電壓與每相感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系為 （6-4） 式中， ； ； 為定子相電壓； 為定子相電流； 為勵(lì)磁電流； 為定子每相繞組電阻； 為定、轉(zhuǎn)子之間的 互感； 為定子繞組每相漏感。)2 j(2 jsssmmsssssILfIRILfZIEUssmms2 jILfEssssL2 jIfIRZIsssssUsImIs

4、RmLsLsssm/UfcC其控制特性如圖6-1中曲線所示。 由于恒壓頻比控制方式成立的前提條件是忽略了定子阻抗上的壓降，在 較低時(shí)，由上式可知，定子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 變小了 ， 其中惟有 項(xiàng)并不減小，與 相比， 比重加大， 不再成立，也就是說 較低時(shí)定子阻抗壓降不能再忽略了。 sfsEssRIsEssZIssEU sf 為了使 的控制方式在低頻情況下也能適用，往往在實(shí)際工程中采用補(bǔ)償措施，即在低頻時(shí)把定子相電壓有效值適當(dāng)抬高，以補(bǔ)償定子阻抗壓降的影響。補(bǔ)償后的 的控制特性如圖6-1曲線所示。 CfUss/ssfU / 較低時(shí)，如果不進(jìn)行 補(bǔ)償， 的控制原則就會(huì)失效，異步電動(dòng)機(jī)勢(shì)必處于弱磁工作狀態(tài)，

5、異步電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩 必然嚴(yán)重降低，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的過載能力下降。 sfssRI CfUss/maxeiT 當(dāng)在 較低時(shí)采用 補(bǔ)償后， ，表明了低頻時(shí)仍能使氣隙磁通 基本恒定，也就是說在低頻情況下通過 補(bǔ)償后，電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩 得到了提升。通常把 補(bǔ)償措施也稱之為轉(zhuǎn)矩提升(Torque Boost)方法。 sfssRI CfUss/mssRI eimaxTssRI 圖6-2 電網(wǎng)直接供電時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性圖6-3 基頻以下機(jī)械特性 由式（6-18）可以看出，當(dāng) 時(shí)將迫使磁通 與頻率 成反比降低，即，當(dāng) 時(shí)，頻率 以基頻 為起點(diǎn)上升（增大），磁通 以額定值 為起點(diǎn)減小（下降）。把基頻以下和基頻以

6、上兩種情況結(jié)合起來，得到圖6-4所示的異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控制特性。CUUsNsmsfsNsUU sfsNfmmN圖6-4 異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控制特性而式（6-7）的最大轉(zhuǎn)矩表達(dá)式可改寫為 可以看出，機(jī)械特性曲線平行上移，最大轉(zhuǎn)矩減小，而形狀基本不變，如圖6-5所示。)(1232rs2s2ss2sNpeimaxLLRRUnTs（6-20）圖6-5 基頻以上恒壓變頻調(diào)速的機(jī)械特性 由于頻率提高而電壓不變，氣隙磁通勢(shì)必減少，導(dǎo)致最大轉(zhuǎn)矩的減小，但轉(zhuǎn)速卻相應(yīng)提高了，可以認(rèn)為輸出功率基本不變，所以基頻所以基頻以上變頻調(diào)速屬于弱磁恒功率調(diào)速方式。以上變頻調(diào)速屬于弱磁恒功率調(diào)速方式。 需要指出，以上所分析的

7、機(jī)械特性都是在正弦波供電下的理想情況，然而變壓變頻調(diào)速時(shí)對(duì)于電機(jī)定子為近似正弦波供電，因此其機(jī)械特性的形狀與理想情況下相比有一定的區(qū)別。 6.1.2 轉(zhuǎn)差頻率控制方式轉(zhuǎn)差頻率控制方式 根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的等值電路圖（見圖6-6）可以求出異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電流有效值 （6-22） 22sr)(rrsXRsEI圖6-6 異步電動(dòng)機(jī)的等值電路圖 正常運(yùn)行時(shí)，因很小，所以，可以將分母中忽略，則得到 （6-23） 將式（6-23）代入式（6-21）中 得 （6-24） 將 ，代入式（6-24）中 1cosrslrsrrssRERsEIrssslmmeiRECTsf 2smssss44. 4KNfErrmmeic

8、osICT 得 （6-25） 式中， 由式（6-25）可知，當(dāng)當(dāng) 時(shí)，異步電動(dòng)時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩近似與轉(zhuǎn)差角頻率成正比，通過控機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩近似與轉(zhuǎn)差角頻率成正比，通過控制轉(zhuǎn)差角頻率可以實(shí)現(xiàn)控制電磁轉(zhuǎn)矩的目的。制轉(zhuǎn)差角頻率可以實(shí)現(xiàn)控制電磁轉(zhuǎn)矩的目的。這就是轉(zhuǎn)差頻率控制的基本思想。這就是轉(zhuǎn)差頻率控制的基本思想。rssslmmeiRECTrRCKNK2/44. 4mssmC 則電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式可表示為 （6-28） 因?yàn)椋?及 ，所以，式（6-28）可寫為 （6-29） 式中， 。sr222spmei1)()(3sRsXRsEnPTrrrslrssslrLLsXmsss/cfE)()(sl2rsl2

9、rslr2mmeifLRRKT2spm3cnK 只要能保持磁通 恒定，就可用轉(zhuǎn)差角頻率 來獨(dú)立控制異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩。異步電機(jī)中氣隙磁通 是由勵(lì)磁電流Im 所決定的，當(dāng) 時(shí)，則 。然而不是一個(gè)獨(dú)立的變量，而由下式?jīng)Q定 （6-32） 也就是說 是定子電流 的一部分。在鼠籠式異步電機(jī)中， 是難以直接測(cè)量的。 mslmCImCmmrsIIImIsIrI 因此，只能研究 與易于控制和檢測(cè)的量的關(guān)系，在這里就是 。根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)等值電路，可 得 （6-33） 所以 （6-34） 根據(jù)式（6-34）可得到 （6-35） 將式（6-35）代入式（6-32），求得 （6-36）mIsImsjXEImmmsj

10、IXErrmmrrsrj/jj/XsRIXXsREI)()()(sl2rsl2r2rmsl2rmsfLRLLRII圖6-8 特性曲線)(slsfI 以上分析歸納起來，得出轉(zhuǎn)差頻率控制規(guī)律為 ， ，前提條件是，前提條件是 維持維持恒定不變。恒定不變。 按照式按照式（6-36）或圖或圖6-8所示的所示的 的函數(shù)關(guān)系來控制定子電流，就能維持的函數(shù)關(guān)系來控制定子電流，就能維持 恒恒定不變。定不變。slmaxslsleiTm)(slsfI m6.2 電力電子變頻調(diào)速裝置及其電源特性電力電子變頻調(diào)速裝置及其電源特性 現(xiàn)代交流電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)主要由交流電動(dòng)機(jī)、電力電子變頻器兩大部分組成。如圖6-9所示

11、為交流電動(dòng)機(jī)所配備的靜止式電力電子變壓變頻調(diào)速裝置通常稱為變頻器，可分為主電路和控制器，以及電量檢測(cè)器三個(gè)主要部分。 電力電子變流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分為兩種，一種是交直交（AC-DC-AC）結(jié)構(gòu)形式，也稱間接變頻，如圖6-10a所示；另一種是交交(ACAC)結(jié)構(gòu)形式，也稱直接變頻，如圖6-10b所示。 對(duì)于交直交結(jié)構(gòu)形式的變頻器，因其整流電路輸出的直流電壓或直流電流中含有頻率為電源頻率6倍的電壓或電流紋波，必須對(duì)整流電路的輸出進(jìn)行濾波，以減少直流電壓或電流的波動(dòng)，為此在整流器與逆變器之間設(shè)置中間直流濾波環(huán)節(jié)。根據(jù)帶有中間直流環(huán)節(jié)的直流電源性質(zhì)不同，交直交型變頻器可以分為電壓源型和電流源型兩類，兩種類

12、型的實(shí)際區(qū)別在于中間直流環(huán)節(jié)所采用的濾波器不同。交直交型變頻器中的整流器和逆變器一般接成兩電平三相橋式電路。 近幾年來為適應(yīng)中壓變頻器的發(fā)展需要，交直交電壓源型變頻器中的整流器和逆變器接成了多電平電路和級(jí)聯(lián)式單元串聯(lián)式電路；交直交電流源型變頻器中的整流器和逆變器多接成為多重化的形式。 對(duì)于交交結(jié)構(gòu)形式的變頻器雖然沒有中間直流環(huán)節(jié)，但是，根據(jù)供電電源的性質(zhì)不同也可以分為電壓源型和電流源型兩種類型。 1、電壓源型變頻器、電壓源型變頻器 交直交電壓源型變頻器的主電路結(jié)構(gòu)如圖6-11所示。這類變頻器主電路中的中間直流環(huán)節(jié)是采用大電容濾波，可以使直流電壓波形比較平直，對(duì)于負(fù)載來說，是一個(gè)內(nèi)阻抗為零的恒壓

13、源，把這類變頻器稱作電壓源型變頻器。對(duì)于交交變頻裝置雖然沒有濾波電容器，但供電電源的低阻抗使其具有電壓源的性質(zhì)，也屬于電壓源型變頻器。a) 電壓源型變頻器主電路及PWM控制 b) 電壓源型變頻器主電路(UCR為相控方式) c) 雙PWM電壓源型變頻器主電路 電壓源型變頻器的特性如下： （1）無功能量的緩沖 對(duì)于變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)來說，變頻器的負(fù)載是異步電動(dòng)機(jī)，屬感性負(fù)載，在中間直流環(huán)節(jié)與電動(dòng)機(jī)之間，除了有功功率的傳送外，還存在無功功率的交換。由于逆變器中的電力電子開關(guān)器件不能儲(chǔ)能，所以無功能量只能靠直流環(huán)節(jié)中作為濾波器的儲(chǔ)能元件來緩沖，使它不致于影響到交流電網(wǎng)。電壓源型變頻器的儲(chǔ)能元件為大電容濾

14、波器，用它來作為無功能量的緩沖。 （2）回饋制動(dòng) 電壓源型變頻器的調(diào)速系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)回饋制動(dòng)和四象限運(yùn)行是比較困難的，因?yàn)槠渲虚g直流環(huán)節(jié)有大電容鉗制著電壓的極性，使其無法反向，因而電流也不能反向，所以無法實(shí)現(xiàn)回饋制動(dòng)。需要制動(dòng)時(shí)，對(duì)于小容量的變頻器，采用在直流環(huán)節(jié)中并聯(lián)電阻的能耗制動(dòng)。 2、電流源型變頻器、電流源型變頻器 交直交電流源型變頻器的主電路結(jié)構(gòu)如圖6-14。這類變頻器電源內(nèi)阻抗很大，對(duì)負(fù)載來說基本上是一個(gè)恒流源，故把這類變頻器稱作電流源型變頻器。有的交交變頻器的主電路中串入電抗器，使其具有電流源的性質(zhì)，這類 交交變頻器屬于電流源型變頻器。 交直交電流源型變頻器的逆變器也采用PWM控制方式

15、，這對(duì)改善低頻時(shí)的電流波形（使其接近于正弦波）有明顯效果。 電流源型變頻器的特性： （1）無功能量的緩沖 電流源型變頻器的儲(chǔ)能元件為大電感濾波器，用它來作為無功能量緩沖。 （2）回饋制動(dòng) 電流源型變頻器的顯著特點(diǎn)是容易實(shí)現(xiàn)回饋制動(dòng)。圖6-15繪出了電流源型變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的電動(dòng)運(yùn)行和回饋制動(dòng)兩種運(yùn)行狀態(tài)3、電壓源型變頻器和電流源型變頻器的比、電壓源型變頻器和電流源型變頻器的比較較 （1）電壓源型變頻器屬于恒壓源，對(duì)于具有可控整流器的電壓源型變頻器，其電壓控制的響應(yīng)較慢，所以適合于作為多臺(tái)電機(jī)同步運(yùn)行時(shí)的變頻電源。對(duì)于電流源型變頻器來說，由于電流源型變頻器屬于恒流源，系統(tǒng)對(duì)負(fù)載電流變化的反應(yīng)遲緩

16、，因而適用于單臺(tái)電機(jī)傳動(dòng)，但可以滿足快速起、制動(dòng)和可逆運(yùn)行的要求。 （2）電流源型變頻器本身具有四象限運(yùn)行能力而不需要任何額外的電力電子器件；然而，一個(gè)電壓源型變頻器在電網(wǎng)側(cè)必須附加一個(gè)有源逆變器。 （3）電流源型變頻器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)與PWM電壓源型變頻器相比較為遲緩。 （4）電流源型變頻器需要連接一個(gè)最小負(fù)載才能正常運(yùn)行。這種缺陷限制了它在很多領(lǐng)域中的應(yīng)用。反之，電壓源型變頻器很容易在空載情況下運(yùn)行。6.3電壓源型轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制的異步電電壓源型轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制的異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng) 電壓源型變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)由于采用了PWM控制，可以使其輸出電壓波形接近正弦波形

17、。逆變器輸出的電流波形由輸出電壓和電動(dòng)機(jī)反電勢(shì)之差形成，也接近正弦波。下面以一個(gè)來源于實(shí)際的電壓源型變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)為例來說明這類系統(tǒng)的基本組成及各控制單元的作用。 1.系統(tǒng)的組成及工作簡況分析 一種電壓源型轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制的異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)如圖6-16所示，其主電路由兩個(gè)功率變換環(huán)節(jié)組成，即整流橋和逆變橋，整流橋是由二極管組成的三相橋式電路，其直流輸出電壓為 （為電網(wǎng)的X相相電壓有效值）。調(diào)壓和調(diào)頻控制通過逆變器來完成，其給定值來自于同一個(gè)給定環(huán)節(jié)。 2.34dxUU 2、控制單元說明、控制單元說明 （1）轉(zhuǎn)速給定積分環(huán)節(jié)（GI） 設(shè)置目的：將階躍給定信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)樾逼滦盘?hào)，以消除

18、階躍給定對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的過大沖擊，使系統(tǒng)中的電壓、電流、頻率和電機(jī)轉(zhuǎn)速都能穩(wěn)步上升或下降，以提高系統(tǒng)的可靠性及滿足一些生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求。 （2）絕對(duì)值器(GAB) 設(shè)置目的：將送來的正負(fù)變化的信號(hào)變?yōu)閱我粯O性的信號(hào)，信號(hào)值大小不變。 （3）函數(shù)發(fā)生器（U/f特性） 設(shè)置目的：實(shí)現(xiàn)Us / fs=C的控制方式。前面討論過，在變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)中，Us = f (fs)，即電機(jī)定子電壓是定子頻率的函數(shù)。函數(shù)發(fā)生器就是根據(jù)給定積分器輸出的頻率信號(hào)，產(chǎn)生一個(gè)對(duì)應(yīng)于定子電壓的給定信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)電壓、頻率的協(xié)調(diào)控制。 函數(shù)發(fā)生器補(bǔ)充：函數(shù)發(fā)生器補(bǔ)充： 變頻器中以下幾項(xiàng)內(nèi)容與函數(shù)發(fā)生器有關(guān)： 按照不同負(fù)載要求設(shè)定

19、不同的Us / fs=C特性曲線。 當(dāng)變頻器高于基頻工作時(shí)，采用恒功率控制，這就要保證變頻器輸出電壓不能高于電機(jī)的額定輸入電壓，可通過Us / fs=C函數(shù)發(fā)生器的輸出限幅來保證。 節(jié)能控制：電機(jī)處于輕載工作時(shí)，適當(dāng)降低電壓，可以使輸出電流下降，減小損耗，可通過改變Us / fs=C曲線的斜率來實(shí)現(xiàn)。 （4）電流限制調(diào)節(jié)器 由于本系統(tǒng)沒有電流閉環(huán)控制，不能直接控制變頻器輸出電流。當(dāng)負(fù)載加重或電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)，輸出電流超過設(shè)定的最大電流I*smax后，如果電流進(jìn)一步增加或長期工作，會(huì)損壞變頻器和電動(dòng)機(jī)。為了避免這一現(xiàn)象的發(fā)生，當(dāng)IsfI*smax時(shí)，通過降低變頻器輸出電壓的方法，來減小變頻器輸出電流。

20、故電流限制調(diào)節(jié)器作用是，在IsfI*smax時(shí)，電流限制調(diào)節(jié)器有相應(yīng)的輸出，使變頻器輸出電壓降低，保證變頻器輸出不發(fā)生過電流。 （5）I*R補(bǔ)償環(huán)節(jié) 低頻時(shí)，為了保證磁通恒定，變頻器引入了I*R補(bǔ)償環(huán)節(jié)，根據(jù)負(fù)載性質(zhì)及負(fù)載電流值適當(dāng)提高Usg，修正Us / fs=C特性曲線，達(dá)到使Us / fs=C。 （6）轉(zhuǎn)差補(bǔ)償環(huán)節(jié) 為了提高機(jī)械特性硬度，在系統(tǒng)中設(shè)置了轉(zhuǎn)差補(bǔ)償環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)差補(bǔ)償機(jī)理可以按圖6-17所示來解釋。圖6-17轉(zhuǎn)差補(bǔ)償圖解 當(dāng)負(fù)載由TL1增大到TL2時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速由n1降到n2，轉(zhuǎn)差由n1增加到n2，其差值為n2n1=n。按n值相應(yīng)提高同步轉(zhuǎn)速ns，使其機(jī)械特性曲線ns1平行上移得到機(jī)

21、械特性曲線ns2，與n1相交于A2點(diǎn)，從而使n1保持不變，達(dá)到補(bǔ)償轉(zhuǎn)差的目的，這樣在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中，當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，也能做到維持轉(zhuǎn)速基本不變。 （7）Ud校正環(huán)節(jié) 變頻器沒有輸出電壓反饋控制，當(dāng)直流電壓Ud發(fā)生波動(dòng)時(shí)，將引起Us / fs=C關(guān)系失調(diào)。檢測(cè)Ud變化，在Ud校正環(huán)節(jié)中，根據(jù)Ud的變化來修正電壓控制信號(hào)Usg*，再通過SPWM調(diào)整輸出電壓脈沖的寬度，以保證Us / fs=C的協(xié)調(diào)關(guān)系。 （8）SPWM生成 SPWM生成環(huán)節(jié)與光耦驅(qū)動(dòng)電路框圖如圖6-18所示。 （9）極性鑒別器(DPI) 當(dāng)DPI輸入端得到一個(gè)信號(hào)，經(jīng)極性鑒別器判斷信號(hào)的極性，根據(jù)信號(hào)的極性決定逆變橋開關(guān)器件的導(dǎo)通順序，

22、從而使電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。 （10）主電路及光耦驅(qū)動(dòng) 交直交電壓源型IGBT功率變換器電路如圖6-19所示。圖6-19 電壓源型IGBTSPWM交直交變頻器主電路 （11）電流實(shí)際值檢測(cè)電流實(shí)際值檢測(cè)主要用于輸出電壓的修正和過流、過載保護(hù)。 通過檢測(cè)變頻器輸出電流，進(jìn)行過流、過載計(jì)算，當(dāng)判斷為過流、過載后，發(fā)出觸發(fā)脈沖封鎖信號(hào)封鎖觸發(fā)器，停止變頻器運(yùn)行，確保變頻器和電動(dòng)機(jī)的安全。6.4電流源型轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制的異步電流源型轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制的異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng) *fgU 圖6-20示出了一個(gè)典型的電流源型轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制的異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)。變頻器有

23、兩個(gè)功率變換環(huán)節(jié)，即整流橋與逆變橋，它們分別有相應(yīng)的控制回路，為了操作方便，采用一個(gè)給定來控制，并通過函數(shù)發(fā)生器，使兩個(gè)回路協(xié)調(diào)地工作。在電流源型變頻器轉(zhuǎn)速開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，除了設(shè)置電流調(diào)節(jié)環(huán)外，仍需設(shè)置電壓閉環(huán)，以保證調(diào)壓調(diào)頻過程中對(duì)逆變器輸出電壓的穩(wěn)定性要求，實(shí)現(xiàn)恒壓頻比的控制方式。圖6-20 電流源型轉(zhuǎn)速開環(huán)的異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng) （1）電流源型變頻器主回路 電流源型變頻器主電路由兩個(gè)功率變換環(huán)節(jié)構(gòu)成，中間環(huán)節(jié)采用電抗器濾波。整流器和逆變器分別有相應(yīng)的控制回路，即電壓控制回路及頻率控制回路，分別進(jìn)行調(diào)壓與調(diào)頻控制。 （2）給定積分 設(shè)置目的：將階躍給定信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)樾逼滦盘?hào)，以消除階躍給

24、定對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生過大沖擊，使系統(tǒng)中電壓、電流、頻率和電機(jī)轉(zhuǎn)速都能穩(wěn)步上升和下降，以提高系統(tǒng)的可靠性及滿足一些生產(chǎn)機(jī)械的要求。 （3）函數(shù)發(fā)生器 設(shè)置目的：函數(shù)發(fā)生器就是根據(jù)給定積分器輸出的頻率信號(hào)，產(chǎn)生一個(gè)對(duì)應(yīng)于定子電壓的給定值，實(shí)現(xiàn) 。 （4）電壓調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器 電壓調(diào)節(jié)器采用PID調(diào)節(jié)器，其輸出作為電流調(diào)節(jié)器的給定值。 電流調(diào)節(jié)器也是采用PID調(diào)節(jié)器，根據(jù)電壓調(diào)節(jié)器輸出的電流給定值與實(shí)際電流信號(hào)值的偏差，實(shí)時(shí)調(diào)整觸發(fā)角，使實(shí)際電流跟隨給定電流。 CfUss/ （5）瞬態(tài)校正環(huán)節(jié) 瞬態(tài)校正環(huán)節(jié)設(shè)置的目的是為了在瞬態(tài)調(diào)節(jié)過程中仍使系統(tǒng)基本保持 的關(guān)系。 當(dāng)電源電壓波動(dòng)引起逆變器輸出電壓發(fā)生變化時(shí)，電壓閉環(huán)控制系統(tǒng)按電壓給定值自動(dòng)調(diào)節(jié)逆變器的輸出電壓。但是在電壓調(diào)