浙江大学年珩老师,电机控制课件

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机电运动控制系统机电运动控制系统第二章 异步电机的控制浙江大学 电气工程学院年珩 副教授 nianheng@http://doc.guandang.net© 浙江大学电气工程学院2009

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机电运动控制系统异步电机的控制§2-7 静止变频器☆变频调速系统由 变频器+控制系统+电机 构成,，本节对变频 变频调速系统 变频器+控制系统+ 器作回顾和扩充 ☆变频方式分类 变频方式 整流 （1）间接变频 工频交流 ）间接变频：工频交流 直流 逆变 变频交流， 变频交流称交—直—交（间接）变频 交 直 交 间接）变频，用于中、小容量调速传动。 中 小容量调速传动。 （2）直接变频 工频交流 变频 ）直接变频：工频交流 变频交流，称交—交 交 交 变频交流大容量、 大容量 低速传动。 （直接）变频，用于大容量、低速传动。 直接）变频© 浙江大学电气工程学院2009

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机电运动控制系统异步电机的控制一、交—直—交变频器1．结构型式：按电压与频率协调控制的实现方式区分 结构型式： （1）可控整流器调压 + 逆变器变频 ）◆协调控制的实现 协调控制 ■ 变 α 相控调压 改变逆变器换流快慢（脉冲频率） ■ 改变逆变器换流快慢（脉冲频率）实现变频© 浙江大学电气工程学院2009

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机电运动控制系统异步电机的控制一、交—直—交变频器U ◆优点：调压、变频在两个环节中完成， 1 f1 协调控制简 调压、变频在两个环节中完成， 调压单、方便 缺点： ■低频 电压低 低频时电压低 低频→→低压时α 角大 U d = U d0 cos α ） 角大（系统输入功率因数低PF = λ cos ≈ cos ≈ cos α■逆变器开关频率低 开关频率低，输出为六阶梯波，低次谐波含量大 开关频率低 低次谐波含量大 输出特性差） （输出特性差）© 浙江大学电气工程学院2009

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机电运动控制系统异步电机的控制一、交—直—交变频器（2）不控整流器整流 + 斩波器调压 + 逆变器变频◆协调控制的实现 不控整流（ ），提高 提高输入 cos ■不控整流（ α = 0 ），提高 ■不控整流输出 U d0 恒定，采用斩波器脉宽调制调压 恒定， ■逆变器输出六阶梯波，仍有输出特性差（低频谐波）问题 仍有输出特性差（低频谐波） 仍有输出特性差© 浙江大学电气工程学院2009

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机电运动控制系统异步电机的控制一、交—直—交变频器◆逆变器输出特性改善——脉宽调制 逆变器输出特性改善 脉宽调制 ■提高逆变器开关频率，使最低次谐波频率提高，负 提高逆变器开关频率，使最低次谐波频率提高 面影响削弱 ■采用正弦脉宽调制（Sine Pulsewidth Modulation— 正弦脉宽调制（ 正弦脉宽调制 —PWM）控制，使输出电压以正弦基波为主 ）控制，（3）不控整流器整流+PWM逆变器调压/变频© 浙江大学电气工程学院2009

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机电运动控制系统异步电机的控制一、交—直—交变频器◆PWM逆变器同时实现调压与变频双重功能 逆变器同时实现调压与变频双重功能◆采用自关断器件作高频开关 自关断器件作高频开关 GTO :1kHz ■电流控制型 GTR : 2 ~ 4kHz IGBT : 20kHz ■电压控制型 P-MOSFET :100kHz直流环节，采用不同滤波元件 ☆交—直—交变换中存在直流环节 直 交 直流环节 不同滤波元件 以平滑直流电压/电流，因此形成了不同的逆变器电源内 不同的逆变器电源内 阻特性。 阻特性。© 浙江大学电气工程学院2009

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机电运动控制系统异步电机的控制逆变器的电源特性2．逆变器的电源特性（1）电压源型逆变器 ）◆特性 ■大电容滤波，逆变器电源内阻为 1 ω C ，动态 动态 ω 时， ↑→ 1ωC ↓ ，呈现低内阻特性 低内阻特性 ■输出电压 U d 不随负载电流 I d 变，稳定 稳定，呈电压源性质 输出电压 电压源性质© 浙江大学电气工程学院2009

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机电运动控制系统异步电机的控制逆变器的电源特性（2）电流源型逆变器 ）◆特性■大电感滤波，逆变器电源内阻为 ω L ， 大电感滤波 ω 动态时， ↑→ ω L ↑ ，呈现高内阻特性 动态 高内阻特性 ■输出电流稳定，输出电压随负载电流变， 输出电流稳定，输出电压随负载电流变 呈电流源特性 电流源特性© 浙江大学电气工程学院2009

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机电运动控制系统异步电机的控制逆变器的电源特性（3）比较 ） ①功率开关导通方式——与逆变器类型有关 功率开关导通方式 （A）电压源型：180o导通型（每管导通半周期 ）电压源型： 导通型 半周期） 半周期 （a）换流在同相上、下桥臂元件间 ）换流在同相上、下桥臂元件间进行，要求 触发信号互补+ VT1 VT3 VT5 A1800 a相 VT1 VT6 VT2 VT4 VT3 VT5a b c VT2 B CUdb相 c相VT4 -VT6t1© 浙江大学电气工程学院2009

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机电运动控制系统异步电机的控制逆变器的电源特性（b）任何时刻均有三管导通，使三相电压确定 ）任何时刻均有三管导通，使三相电压确定——电 压源型特点 ■ 如 t1 时刻，VT1、VT2、VT3通，形成三相绕组 电压状态为a相 1800 VT1 VT6 VT2+ VT1VT4 VT3 VT51 Ud 3b相 c相Ud2 Ud 3t1VT3 VT5 A a b VT4 VT6 c VT2 B CUd-© 浙江大学电气工程学院2009

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机电运动控制系统异步电机的控制逆变器的电源特性导通型（每管导通1/3周期 周期） （B）电流源型：1200导通型 ）电流源型： 周期 （a）换流在同组（共阳或共阴组）的三相元件间 ）换流在同组（共阳或共阴组）的三相元件间进行Udt1© 浙江大学电气工程学院2009

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机电运动控制系统异步电机的控制逆变器的电源特性（b）任何时候只有两管导通，使三相电流确定——电 ）任何时候只有两管导通，使三相电流确定 流源特点 ■如 t1 时刻，VT1、VT2通，形成三相电流状态为+Idaic = I dia = I dib = 0+t1VT1 VT3 VT5-c bAUda b c VT2 B CVT4 -VT6© 浙江大学电气工程学院2009

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机电运动控制系统异步电机的控制逆变器的电源特性②四象限运行能力☆具有四象限运行能力的关键 关键是：能量 功率可通过变频 能量/功率可通过变频 关键 能量 器在电网与负载（电机）间双向流动 器在电网与负载（电机）间双向流动，这与逆变器类型有关。 （A）电压源型逆变器 电压源型逆变器 （a）大电容滤波 直流母线电压极性不能改变 大电容滤波，直流母线电压极性不能改变 大电容滤波IdUd© 浙江大学电气工程学院2009

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机电运动控制系统异步电机的控制逆变器的电源特性（b）两桥开关元件单向导电性决定了直流电流流向 开关元件单向导电性决定了直流电流流向 不能变 （c）功率只能从电网流向电机 功率只能从电网流向电机，电机只能作电动运 功率只能从电网流向电机 行，故无四象限运行能力 无四象限运行能力 （d）如要功率倒流，在保证直流电压极性不变条件 下，必须改造系统结构 改造系统结构IdUd …… 此处隐藏：1915字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……