鼠籠式變頻調(diào)速方法原理及比較

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1、鼠籠式變頻調(diào)速有哪幾種方法以及每種方法的工作原理和優(yōu)缺點對于異步電機n=60f(1-s)/p[n-實際轉(zhuǎn)速；f-供電電源頻率；s-轉(zhuǎn)差率率；p-極對數(shù)]依據(jù)上式常用以下三種方法來進行調(diào)速：（1）改變極對數(shù)作幾檔的有極調(diào)速；（2）通過改變定子端電壓或改變轉(zhuǎn)子電阻變轉(zhuǎn)差率調(diào)速；（3）改變供電電源頻率也稱變頻調(diào)速。對于成品電機，其磁極對數(shù)P已經(jīng)確定，轉(zhuǎn)差率S變化不大，則電機的轉(zhuǎn)速n與電源頻率f成正比，因此改變輸入電源的頻率就可以改變電機的同步轉(zhuǎn)速，進而達到異步電機調(diào)速的目的。但是，為了保持在調(diào)速時電機的最大轉(zhuǎn)矩不變，必須維持電機的磁通量恒定，因此定子的供電電壓也要作

2、相應調(diào)節(jié)。變頻器就是在調(diào)整頻率的同時還要調(diào)整電壓，故稱變壓變頻調(diào)速，簡稱VVVF。變頻調(diào)速方法介紹：變頻調(diào)速方法可分為三種：轉(zhuǎn)差頻率-電流控制，直接轉(zhuǎn)矩控制和矢量控制法。從總體上來說，變頻調(diào)速有以下優(yōu)缺點：優(yōu)點：（1）調(diào)速效率高，屬于高效調(diào)速方式。（2）調(diào)速范圍寬，一般可達20:1，并在整個調(diào)速范圍內(nèi)具有高的調(diào)速效率。（3）機械特性較硬，在無自動控制時，轉(zhuǎn)速變化率在5%以下；當采用自動控制時，能做高精度運行，把轉(zhuǎn)速波動率控制在0.5%~1%左右。（4）變頻裝置萬一發(fā)生故障，可以退出運行，改由電網(wǎng)直接供電，泵或風機仍可繼續(xù)保持運轉(zhuǎn)。（5）能兼作啟動設(shè)備，即通過變

3、頻電源將電動機啟動到某一轉(zhuǎn)速，再斷開變頻電源，電動機可直接接到工頻電源使泵或風機加速到全速。缺點：（1）變頻器的初投資太高，是應用于泵或風機調(diào)速節(jié)能中的主要障礙。但隨著電子技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品成本逐步提高，其應用前景日益廣闊。（2）因變頻器輸出的電流或電壓的波形為非正弦波而產(chǎn)生的高次諧波，對電動機及電源會產(chǎn)生種種干擾。若采用PWM型變頻器或采用多重化技術(shù)的電流型變頻器，則這個問題可以得到大大的改善。（3）價格昂貴，維修貴，更換不太方便，關(guān)鍵地方的變頻器必須要備用。一、轉(zhuǎn)差頻率-電流控制<1>原理：轉(zhuǎn)差頻率控制（SF控制）就是檢測出電動機的轉(zhuǎn)速，構(gòu)成速度閉環(huán)，速度調(diào)

4、節(jié)器的輸出為轉(zhuǎn)差頻率，然后以電動機速度對應的頻率與轉(zhuǎn)差頻率之和作為變頻器的給定輸出頻率。轉(zhuǎn)差頻率是施加于電動機的交流電壓頻率與電動機速度（電氣角頻率）的差頻率，在電動機轉(zhuǎn)子上安裝測速發(fā)電機(PG)等速度檢出器可以檢測電動機的速度，檢測出的轉(zhuǎn)子速度加上轉(zhuǎn)差頻率（與產(chǎn)生所要求的轉(zhuǎn)矩相對應）就是逆變器的輸出頻率。轉(zhuǎn)差頻率控制基本原理推導：由此可知，電動機的轉(zhuǎn)矩基本上與轉(zhuǎn)差成正比，即對E1/f1控制的基礎(chǔ)上，只要對電動機的轉(zhuǎn)差頻率fs進行控制，就可達到控制電動機輸出轉(zhuǎn)矩的目的。對于異步電動機:f1：變頻器輸出頻率（定子電壓頻率）；fs：轉(zhuǎn)差頻率；fn：電動機實際轉(zhuǎn)速作

5、為同步轉(zhuǎn)速時的電源頻率。綜上，控制電動機的轉(zhuǎn)差頻率可達到控制電動機轉(zhuǎn)子電流的目的。只要能夠控制電動機的轉(zhuǎn)差頻率，使之不超過電動機最大過載能力的轉(zhuǎn)差頻率就可以限制電動機轉(zhuǎn)子的最大電流，從而起到保護電動機的作用。<2>優(yōu)缺點①優(yōu)點轉(zhuǎn)差頻率控制是利用了速度傳感器的速度閉環(huán)控制，并可以在一定程度上對輸出轉(zhuǎn)矩進行控制，所以和U/f控制方式相比，在負載發(fā)生較大變化時，仍能達到較高的速度精度和具有較好的轉(zhuǎn)矩特性。由于通過控制轉(zhuǎn)差頻率來控制轉(zhuǎn)矩和電流，其加減速特性和限制過電流的能力也得到提高。②缺點由于采用這種控制方式時，需要在電動機上安裝速度傳感器，并需要根據(jù)電動機的特性調(diào)

6、節(jié)轉(zhuǎn)差，通常多用于廠家指定的專用電動機，通用性較差。二、矢量控制法<1>原理矢量控制實現(xiàn)的基本原理是通過測量和控制異步電動機定子電流矢量，根據(jù)磁場定向原理分別對異步電動機的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進行控制，從而達到控制異步電動機轉(zhuǎn)矩的目的。具體是將異步電動機的定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場的電流分量(勵磁電流)和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量(轉(zhuǎn)矩電流)分別加以腔制，并同時控制兩分量間的幅值和相位，即控制定子電流矢量，所以稱這種控制方式為矢量控制方式。①異步電動機的數(shù)學模型（相對于a相繞組以任意角速度旋轉(zhuǎn)的坐標系下）（1）電壓方程式：（2）磁鏈方程式：（3）轉(zhuǎn)矩表達式：（4）機械運

7、動方程式：②異步電動機在不同坐標系下的數(shù)學模型：異步電動機在αβ坐標系上的數(shù)學模型（1）電壓矩陣方程：（2）磁鏈方程：（3）電磁轉(zhuǎn)矩：異步電動機在兩相旋轉(zhuǎn)坐標上的數(shù)學模型（1）電壓方程（2）磁鏈方程（3）轉(zhuǎn)矩方程③矢量控制的過程示意圖④矢量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖<2>優(yōu)缺點①優(yōu)點（1）動態(tài)的“速響應直流電動機受整流的限制，過高的di/dt是不容許的。異步電動機只受逆變器容量的限制，強迫電流的倍數(shù)可取得很高，故速度響應快，一般可達到毫秒級，在快速性方面已超過直流電動機。（2）低頻轉(zhuǎn)矩增大一般通用變頻器(VVVF控制)在低頻時轉(zhuǎn)矩常低于額定轉(zhuǎn)矩，在5Hz以下不能帶滿負載

8、工作。而矢魷控制變頻器由于能保持磁通恒