电机变频调速课件

异步电机控制 1谢谢 卫卫 才才24 24 异步电机变频调速理论异步电机变频调速理论2024/7/141电气与信息工程学院 黄守道24 异步电机变频调速理论2023/8/141电气与信息异步电机控制 2谢谢 卫卫 才才变频器所提供的电源含较大的谐波成份，但起决定作用的还是基波。所以，下面以基波为主进行分析。变频调速控制是本课程学习的重点，其内容十分广泛，我们将从变频调速理论、变频调速系统、矢量变换控制及直接转矩控制等方面进行讨论。一、变频调速的基本控制方式一、变频调速的基本控制方式2024/7/142电气与信息工程学院 黄守道 变频器所提供的电源含较大的谐波成份，但起决定作用的还异步电机控制 3谢谢 卫卫 才才式中：n 定子供电频率；n 定子每相串联匝数；n 基波绕组系数；n 每极气隙磁通n当电机一旦选定，结构参数确定，则有：说明只要协调地控制 ，即可到达控制气隙磁通 的目的，但控制方式随运行频率在基频以下以及基频以上而不同。2024/7/143电气与信息工程学院 黄守道式中：定子供电频率；2023/8/143电气异步电机控制 4谢谢 卫卫 才才 基频以下的控制：恒磁通控制恒电压频率比 低频时定子电阻降压补偿 基频以上,近似恒功率控制:不变,升高,气隙磁通 减小 2024/7/144电气与信息工程学院 黄守道 基频以下的控制：恒磁通控制2023/8/144电气与信息异步电机控制 5谢谢 卫卫 才才二二电压源型变频器供电时异步电机的工作特性电压源型变频器供电时异步电机的工作特性 电压源型逆变器电压源型逆变器电流源型逆变器电流源型逆变器逆变器L+-逆变器+-C2024/7/145电气与信息工程学院 黄守道电压源型变频器供电时异步电机的工作特性 电压源型逆变器电异步电机控制 6谢谢 卫卫 才才恒频恒压运行时的电磁转矩恒频恒压运行时的电磁转矩(机械特性机械特性)2024/7/146电气与信息工程学院 黄守道恒频恒压运行时的电磁转矩(机械特性)2023/8/146电异步电机控制 7谢谢 卫卫 才才特点特点:s很小时对应直线a:s接近1时对应双曲线b:s为中间数时 曲线 从直线过渡到双曲线ST00 1ab2024/7/147电气与信息工程学院 黄守道特点:s很小时对应直线a:ST00 1ab2023/8异步电机控制 8谢谢 卫卫 才才1.1.恒压频比恒压频比 控制的机械特性控制的机械特性2024/7/148电气与信息工程学院 黄守道1.恒压频比 控制的机械异步电机控制 9谢谢 卫卫 才才不同频率时n 相同:n=最大转矩 随频率降低而减小而2024/7/149电气与信息工程学院 黄守道不同频率时n 相同:n=最大转矩 随频异步电机控制 10谢谢 卫卫 才才恒压频比恒压频比 控制的特点控制的特点n同步转速 随运行频率 变化n不同频率下机械特性为一组硬度相同的直线n最大转矩 随频率的降低而减小2024/7/1410电气与信息工程学院 黄守道恒压频比 控制的特点同步异步电机控制 11谢谢 卫卫 才才2.2.恒气隙电势恒气隙电势/频率比频率比 控制控制 机械特性线性段的范围比恒压频比控制更宽即调速范围更广2024/7/1411电气与信息工程学院 黄守道2.恒气隙电势/频率比 异步电机控制 12谢谢 卫卫 才才 低频下起动转矩比额定频率下的起动转矩大,而起动电流并不大,转子功率因数高,这是变频调速的重要优点 即在任何运行频率下的最大转矩恒定不变2024/7/1412电气与信息工程学院 黄守道 低频下起动转矩比额定频率下的起动转矩大,而起动电流并不异步电机控制 13谢谢 卫卫 才才实现途径:是电机内部量,无法直接控制.必须随着频率的降低,适当提高定子电压 ,以补偿定子漏阻抗压降(主要是定子电阻压降)对气隙电势的影响.补偿量:式中 定子电阻越大,即Q值越小,定子电压所需补偿的程度也就越大(直线斜率变小)2024/7/1413电气与信息工程学院 黄守道实现途径:是电机内部量,无法直接控制.必须随着频异步电机控制 14谢谢 卫卫 才才注意注意:采取电流反馈控制使轻载时电压降低,克服“过补偿”(只考虑最大转矩恒定)风机、水泵等负载反而常常采用减小电压/频率比的运行方式,降低轻载时的电机损耗(低速时不要求满载)2024/7/1414电气与信息工程学院 黄守道注意:采取电流反馈控制使轻载时电压降低,克服“过补偿”(只考异步电机控制 15谢谢 卫卫 才才3.3.恒转子电势恒转子电势/频率比频率比 控制控制特点特点:与他励直流电机一样为直线型机械特性与 控制,控制相比,稳态特性最好 2024/7/1415电气与信息工程学院 黄守道3.恒转子电势/频率比 控异步电机控制 16谢谢 卫卫 才才实现途径实现途径:将电压频率协调控制中低频段 值再提高一点,且随时补偿转子上的漏抗压降 这是高性能交流电机变频调速最终追求的目标;(全磁通幅值 为常数)的控制是矢量控制要实现的目标之一以上3种控制方式适合于恒转矩负载2024/7/1416电气与信息工程学院 黄守道实现途径:将电压频率协调控制中低频段 值再提高一点,异步电机控制 17谢谢 卫卫 才才4.4.恒功率运行恒功率运行 电气车辆牵引要求低速时输出大转矩.高速时输出小转矩即要求恒功率运行.实现途径:注意:所以,电机气隙磁通将随功率的减小而增大,在设计恒功率负载的电机时,应按运行中最低频率来考虑它的磁路状态T2024/7/1417电气与信息工程学院 黄守道4.恒功率运行 电气车辆牵引要求低速时输出大转矩.异步电机控制 18谢谢 卫卫 才才三 电流源型变频器供电时电流源型变频器供电时,异步电机的工作特异步电机的工作特性性电流源:逆变器因大电感滤波,电流维持基本恒定 恒流源供电时异步电机等值电路戴维宁定律2024/7/1418电气与信息工程学院 黄守道 电流源型变频器供电时,异步电机的工作特性电流源:逆异步电机控制 19谢谢 卫卫 才才电磁转矩电磁转矩(机械特性机械特性):):2024/7/1419电气与信息工程学院 黄守道电磁转矩(机械特性):2023/8/1419电气与信息工程学异步电机控制 20谢谢 卫卫 才才特点（恒流源供电时）特点（恒流源供电时）:恒转矩调速临界转差率 很小 起动转矩小稳定运行的 转速范围窄2024/7/1420电气与信息工程学院 黄守道特点（恒流源供电时）:恒转矩调速2023/8/1420电气与异步电机控制 21谢谢 卫卫 才才注意注意:应控制转差率,避免在极低转差率下运行(轻载时励磁电势很高),使主磁路不致饱和 在恒流源供电时,过载能力低,只适合于负载变化不大的场合 加电压、电流闭环控制后，获得与电压源供电时完全相 同的特性，变得实用2024/7/1421电气与信息工程学院 黄守道注意:应控制转差率,避免在极低转差率下运行(轻载时励磁电异步电机控制 23谢谢 卫卫 才才三相系统不存在3及3的倍数次谐波电机谐波转差率 ：k次谐波电压有效值 ：k次谐波电压初相位 ：基波角频率式中2024/7/1423电气与信息工程学院 黄守道三相系统不存在3及3的倍数次谐波 ：k次谐波电压有效值式异步电机控制 24谢谢 卫卫 才才异步电机谐波等值电路（因 很小，可以忽略）额定电流有效值增大2%10%2024/7/1424电气与信息工程学院 黄守道异步电机谐波等值电路（因 很小，可以忽略）异步电机控制 25谢谢 卫卫 才才2.电源非正弦对电机运行性能的影响 气隙最大磁密增加,（6阶时大10%，磁饱和）,磁化电流增大 定子漏抗因磁饱和而减小（15%20%）转子集肤效应相当强，使得电抗值增大几 倍；而槽漏感则减小到直流时的1/3，电流 集中于槽口，转子谐波损耗成为重要问题2024/7/1425电气与信息工程学院 黄守道2.电源非正弦对电机运行性能的影响 气隙最大磁密增加,异步电机控制 26谢谢 卫卫 才才n功率因数明显下降（谐波和饱和）n损耗和效率n谐波转矩（恒定谐波转矩和脉动转矩）n电应力问题n轴电流问题2024/7/1426电气与信息工程学院 黄守道功率因数明显下降（谐波和饱和）2023/8/1426电气与信异步电机控制 27谢谢 卫卫 才才2024/7/1427电气与信息工程学院 黄守道2023/8/1427电气与信息工程学院 黄守道异步电机控制 28谢谢 卫卫 才才2024/7/1428电气与信息工程学院 黄守道2023/8/1428电气与信息工程学院 黄守道异步电机控制 29谢谢 卫卫 才才2024/7/1429电气与信息工程学院 黄守道2023/8/1429电气与信息工程学院 黄守道异步电机控制 30谢谢 卫卫 才才（1）谐波转矩表现为恒定谐波转矩和脉动转矩。前者小于基波的 1%，可忽略；后者以转子5，7次谐波电流同气隙磁场相互作用产生的六倍基频脉冲转矩最为严重，可达额定转矩的1/3，或更大（2）浪涌电压幅值达额定电压1.5倍，损坏电机绕组绝缘 综上所述，关键是减小和限制电压和电流的谐波，综上所述，关键是减小和限制电压和电流的谐波，电压源型（电压谐波小）选大漏抗电机；电流源型电压源型（电压谐波小）选大漏抗电机；电流源型（电流谐波小）选小漏抗电机。（电流谐波小）选小漏抗电机。说明：说明：2024/7/1430电气与信息工程学院 黄守道（1）谐波转矩表现为恒定谐波转矩和脉动转矩。前者小于基波的