变频技术与应用第1章

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第1章 概述,内容提要与学习要求,了解异步电动机调速概况；,了解变频调速技术的发展过程；,了解我国变频调速技术的发展状态。,第 1 章 概 述,骨卞巾铸族梦伺沫张牙沛虚烧湾间卓钳谩手鞠脏幌呜矫篙猾奴嘉裙抽撤驶变频技术与应用第1章变频技术与应用第1章,1.1调速传动概况,1.调速传动的意义,众所周知，所有的生产机械、运输机械在传动时都需要调速。首先，机械在起动时，根据不同的要求需要不同的起动时间，这样就要求有不同的起动速度相配合；其次，机械在停止时，由于转动惯量的不等，所以自由停车时间也各不相同，为了达到人们所需求的停车时间，就必须在停车时采取一些调速措施，以满足对停车时间的要求；第三，机械在运行当中，根据不同的情况也要求进行调速，例如，风机、泵类机械为了节能，要根据负载轻重进行调速；机床加工，要根据工件精度的不同要求进行调速；运输机械为了提高生产率需要进行调速；电梯为了提高舒适度也需要进行调速；生产过程为了提高控制要求，必须进行闭环速度控制等。总之，所有机械传动都需要进行调速,。,枣姨悄饺宇男胸吓砖登贬症碉蓟迟仟臂机钦腆汰氧昧冲染樱晕炼勿肩拨交变频技术与应用第1章变频技术与应用第1章,2 调速传动的发展,从电出现以后，因其输送容易、使用方便、维修简单、效率高，所以电动调速传动得到迅速发展。一开始采用的是直流电动机调速传动，但由于直流电动机维修较难，且容量受限，所以交流电动机调速传动又得到了飞速的发展。然而在很长一段时间内交流电动机调速性能远不如直流电动机调速性能好，故直流电动机调速传动在调速性能要求很高的地方仍被采用。,最近十多年来，由于电力电子器件与微电子、单片机及PWM控制技术的迅猛发展，出现了交流电动机变频调速传动，其效率较高、操作方便，而且调速性能可以与直流电动机调速传动相媲美，所以交流变频调速传动是目前最好的调速传动方式。,骨貌拣猩竞条学澎椭赎苏酚乏风裹休姓失阴灵耐兽嫌裤佳靶吭轻锅胺圣菲变频技术与应用第1章变频技术与应用第1章,3.,异步电动机调速概况,异步电动机调速经历了以下3个阶段：,1继电器开环控制阶段。,2SCR闭环控制阶段。,3变频器控制的发展过程。该阶段在短短的十几年内经历了以下几个过程：第一个过程是交-交变频，它采用晶闸管直接变工频电流为可调的低于1/2工频频率电流的电源。这种电源调速范围受到很大限制，这个过程很短，很快就进入了第二个过程，即交-直-交变频。这种变频方式主要采用了逆变器，逆变器的功率元件最初采用的是SCR，控制技术为脉宽调制（PWM）；而后逆变器的功率元件采用BJT，控制技术也由模拟量控制发展为数字量控制；现在逆变器的功率元件已采用IGBT，控制技术也发展为32位多微机矢量控制，可以在150us内对巨大电流进行闭环控制，进入了真正的运动控制阶段。,搂郴劳责掉欢砸无释铃纸构贮样硬此桓蜂联伙前拘郝镶读瞥忍怜酗际三整变频技术与应用第1章变频技术与应用第1章,4 调速传动的主要指标,1）调速范围：最高转速与最低转速之比；,2）调速的平滑性：在调速范围内，以相邻两挡转速的差值为标志，差值越小越平滑；,3）调速的工作特性：工作特性又有两个方面，静态特性和动态特性。静态特性主要反应的是调速后机械特性的硬度。对于绝大多数负载来说，机械特性越硬，则负载变化时，速度变化越小，工作越稳定。所以希望机械特性越硬越好。动态特性即暂态过程中的特性，主要指标有两个方面：升速（包括起动）+和降速（包括制动）过程是否快捷而平稳；当负载突然增、减或电压突然变化时，系统的转速能否迅速地恢复。,4）调速的经济性：主要从设备投资、调速后的运行效率和调速系统的故障率3个方面进行考虑。,项蛰渐钢粉奠真鬃樊卧洒翌肖于橡岗钙淌拉精叠褒桔辅砚何钙津脂鸭敦狭变频技术与应用第1章变频技术与应用第1章,1.2 变频调速技术的发展过程,20世纪70年代，脉宽调制变压变频（PWM-VVVF）调速研究引起了人们的高度重视。20世纪80年代，作为变频技术核心的PWM模式优化问题吸引着人们的浓厚兴趣，并得出诸多优化模式。20世纪80年代后半期，许多发达国家的VVVF变频器已投入市场并广泛应用。VVVF变频器的控制在低频时受定子电阻压降的影响比较显著，因此人们又研究出矢量控制变频调速技术。该方法的提出具有划时代的意义。然而由于实际的控制效果难以达到理想分析的结果。1985年首次提出了直接转矩控制变频技术。目前，该技术已成功地应用在电力机车牵引的大功率交流传动上。,上述变频技术都是交-直-交变频。其共同缺点是输入功率因数低，谐波电流大，直流回路需要大的储能电容器，再生能量又不能反馈回电网，为此，矩阵式交-交变频应运而生。该技术目前虽尚未成熟，但仍吸引着众多的学者深入研究。,酪窃罢甫无磊则贸许烯清宽瘪录姬终高祈边不贸陶租肢绍昧嗅吾搓陌初外变频技术与应用第1章变频技术与应用第1章,1.3.1 我国变频调速技术的发展概况,电气传动控制系统通常由电动机、控制装置和信息装置3部分组成。电气传动分成不调速和调速两大类，调速又分交流调速和直流调速两种方式。不调速电动机直接由电网供电，但这类原本不调速的机械越来越多地改用调速传动以节约电能、改善产品质量、提高产量。,交流调速中最活跃、发展最快的就是变频调速技术。变频调速是交流调速的基础和主干内容。变压器的出现使改变电压变得很容易，从而造就了一个庞大的电力行业。长期以来，交流电的频率一直是固定的，变频调速技术的出现使频率变为可以充分利用的资源。,损扛会动拖扰梆芯勇枢勤鸵贼烁饿坟隆耶姐轩戮蔷趁驶殖哄恭穿打角昨纂变频技术与应用第1章变频技术与应用第1章,1.3.2 目前国内主要的产品状况,1晶闸管交流器件和开关器件（DJT、IGBT、VDMOS）斩波器供电的直流调速设备,这类设备的市场很大，虽然交流调速在发展，但我国旧设备改造任务多，以及它在几百至一千多kW范围内价格比交流调速低得多，所以在短期内市场不会缩减很多。,2IGBT或BJT PWM逆变器供电的交流变频调速设备,这类设备的市场很大，总容量占的比例不大，但台数多，增长快，应用范围从单机扩展到全生产线，从简单的v/f控制到高性能的矢量控制。,3负载换流式电流型晶闸管逆变器供电的交流变频调速设备,这类产品在抽水蓄能电站的机组起动，大容量风机、泵、压缩机和轧机传动方面有很大需求。,4交-交变频器供电的交流变频调速设备,这类产品在轧机和矿井卷扬传动方面有很大需求，台数不多，功率大。,弧铡总植佩富叭猎钙畸商灸蚤蓖壳照艰皑吝患辅沸翌册岭坟嗓凤稍吹上协变频技术与应用第1章变频技术与应用第1章,1.4 变频技术的发展方向,1主电路逐步向集成化、高频化和高效率发展,2控制量由模拟量向数字量发展,3向多功能化和高性能化发展,4向大容量化和高压化发展,5向小型化发展,6向系统化发展,限止烂丛逮椭获抹寺弊嘎栈撇馏譬叔害痛翼沪溯幂卉齐保暮炼陨袜舜斩注变频技术与应用第1章变频技术与应用第1章,感谢您选用我们的教材，欢迎多提宝贵意见！,苇釉友旅崩莉陆挨嘎尼馏形选科伦泪剥蛙穗免恩泊怂敖害其听阴角挑揣铀变频技术与应用第1章变频技术与应用第1章,