电力拖动自动控制系统-基于异步电动机稳态模型的变压变频调速系统课件

6.5 基于异步基于异步电动机机稳态模型的模型的变压变频调速系速系统16.5 基于异步电动机稳态模型的变压变频调速系统1l学习要点：学习要点：1.1.交交 直直 交交电压源源变频调速速系系统结构构原原理理图，主要控制，主要控制环节 2.2.转差差频率率控控制制的的基基本本概概念念，转差差频率率控制控制规律，律，转差差频率控制的率控制的变频调速系速系统。重点、重点、难点点:通用通用变频器的控制系器的控制系统。2学习要点：1.交直交电压源变频调速系统结构原理图，主l转速开速开环恒恒压频比控制的比控制的调速系速系统通用通用变频器器-异步异步电动机机调速系速系统 l转速速闭环转差差频率控制的率控制的变压变频调速系速系统3转速开环恒压频比控制的调速系统 通用变频器-异步电动机调 M3电压检测泵升升限制限制电流流检测温度温度检测电流流检测单片片机机显示示设定定接口接口PWMPWM发生器生器驱动电路路URUIR0R1R2RbVTbK1.转速开速开环恒恒压频比控制的比控制的调速系速系统通用通用变频器器-异步异步电动机机调速系速系统4 M电压泵升电流温度电流单显示设定接口PWM驱动URUIR 进线电抗器抗器二极管整流器二极管整流器虽然是全波整流装置，然是全波整流装置，但由于其但由于其输出端有出端有电容存在，因此容存在，因此输入入电流呈脉冲波形，必流呈脉冲波形，必须进行行滤波。波。5 进线电抗器 二极管整流器虽然是全波整流 控制作用控制作用tfufu斜坡函数斜坡函数U/f 曲曲线驱动电路路工作工作频率率设定定升降速升降速时间设定定电压补偿设定定PWMPWM产生生6 控制作用tfufu斜坡函2.转速速闭环转差差频率控制的率控制的调速速系系统 电力拖力拖动自自动控制系控制系统基本运基本运动方程式方程式 调速系速系统的的动态性能就是控制性能就是控制转矩的能力。矩的能力。在异步在异步电动机机变频调速系速系统中中,怎怎样通通过控控制制电压（电流）和流）和频率来控制率来控制电磁磁转矩矩?72.转速闭环转差频率控制的调速系统 电力拖动自动控（1）转差差频率控制的基本概念率控制的基本概念 直直流流他他励励电动机机的的转矩矩与与电枢枢电流流成成正正比比，控控制制电流流就就能能控控制制转矩矩，把把直直流流双双闭环调速速系系统转速速调节器器的的输出出信信号号当当作作电流流给定定信信号号，也也就就是是转矩矩给定信号。定信号。在在交交流流异异步步电动机机中中，影影响响转矩矩的的因因素素较多多，控控制制异异步步电动机机转矩矩的的问题比比较复复杂。8（1）转差频率控制的基本概念 直流他励电动机的转矩与电恒恒 Eg/1 控制控制时的的电磁磁转矩公式矩公式 s=s1，转差角频率9恒 Eg/1 控制时的电磁转矩公式 当当电机机稳态运行运行时，ss值很小，因而很小，因而 s也很小，只有也很小，只有 1的百分之几，可以的百分之几，可以认为，则转矩可近似表示矩可近似表示为：在在ss值很小的很小的稳态运行范运行范围内，如内，如果能果能够保持气隙磁通保持气隙磁通 m不不变，异步异步电动机的机的转矩就近似与矩就近似与转差角差角频率率 s 成成正比正比。控制控制转差差频率率 s，就代表控制，就代表控制转矩矩。10 当电机稳态运行时，s 值很小，因而s也很小，只有 （2）转差差频率控制率控制规律律l在在 s 较小的小的稳态运行段上，运行段上，转矩矩 T Te e基本上与基本上与 s 成正比，成正比，l当当T Te e 达到其最大达到其最大值T Temaxemax 时，s 达到达到 smax值。ssmaxsmTeTemaxTem011 （2）转差频率控制规律在s 较小的稳态运行段上，转矩 取取可得可得 12取 可得 12 转差差频率控制率控制规律之一律之一在在转差差频率控制系率控制系统中，中，设 s 的限幅的限幅值为就可以基本保持就可以基本保持 T Te e与与 s 的正比的正比关系，也就可以用关系，也就可以用转差差频率控制来代率控制来代表表转矩控制。矩控制。这是是转差差频率控制的基率控制的基本本规律之一。律之一。13 转差频率控制规律之一 在转差频率控制系统中，上述上述规律是在保持律是在保持 m恒定的前提恒定的前提下成立，而按恒下成立，而按恒控制可保控制可保持持 m恒定。恒定。要要实现恒恒 Eg/1控制，控制，须在在Us/1=恒恒值的基的基础上再提高上再提高电压 Us 以以补偿定定子子压降。降。14 上述规律是在保持m恒定的前提下成立，而 转差差频率控制率控制规律之二律之二OUs/1=Const.Eg/1=Const.定子电流增大的趋势定子电流增大的趋势15 转差频率控制规律之二OUs/1=Const.Eg/（3）转差差频率控制的率控制的变压变频调速系速系统FBS电电压压型型逆逆变变器器PWMM3 ASR16（3）转差频率控制的变压变频调速系统FBSMASR16转差角差角频率率 *s与与实测转速信号速信号 相加后得到定子相加后得到定子频率率输入信号入信号 *1，这一关系是一关系是转差差频率控制系率控制系统突出的突出的优点。点。它表明，在它表明，在调速速过程中，程中，实际频率率 1随着随着实际转速速 同步地上升或下降，同步地上升或下降，有如水有如水涨而船高，因此加、减速平滑而而船高，因此加、减速平滑而且且稳定。定。17 转差角频率*s与实测转速信号 相加后得到定子同同时，由于在，由于在动态过程中程中转速速调节器器ASRASR饱和，系和，系统能用能用对应于于 sm 的限幅的限幅转矩矩T Temem 进行控制，保行控制，保证了在允了在允许条件下的快速性条件下的快速性。18 同时，由于在动态过程中转速调节器ASR饱和，系统能转差频率控制系统的不足转差频率控制系统的不足之处（之处（1）转差差频率控制率控制规律是从律是从稳态等等效效电路和路和稳态转矩公式出矩公式出发的，的，所所谓的的“保持磁通保持磁通 m恒定恒定”的的结论也只在也只在稳态情况下才能成立，情况下才能成立，这不得不影响系不得不影响系统的的实际动态性性能。能。19转差频率控制系统的不足之处（1）转差频率控制规律是 函函数数关关系系只只抓抓住住了了定定子子电流流的的幅幅值，没没有有控控制制到到电流流的的相相位位，而而在在动态中中电流流的的相位也是影响相位也是影响转矩矩变化的因素化的因素。转差频率控制系统的不足转差频率控制系统的不足之处（之处（2）20 函数关系只抓住了定子电流的幅值，没在在频率控制率控制环节中，取中，取，使，使频率与率与转速同步升降，速同步升降，这本是本是转差差频率控制的率控制的优点。如果点。如果转速速检测信信号不准确或存在干号不准确或存在干扰，会直接，会直接给频率率造成造成误差，因差，因为所有所有这些偏差和干些偏差和干扰都以都以正反正反馈的形式毫无衰减地的形式毫无衰减地传递到到频率控制信号上来了。率控制信号上来了。转差频率控制系统的不足转差频率控制系统的不足之处（之处（3）21 在频率控制环节中，取 l作作业：6-3、6-5、6-622作 业：6-3、6-5、6-622