通用變頻器基礎(chǔ)及其應(yīng)用

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1、電工技術(shù)教案第12章通用變頻器基礎(chǔ)及其應(yīng)用本章基本要求：了解通用變頻器的基本工作原理，學(xué)習(xí)使用工業(yè)變頻器完成電動機的變頻控制。本章講授重點知識：2了解通用變頻器的基本組成結(jié)構(gòu)2理解變頻調(diào)速基本原理及控制方式2掌握松下VFO超小型變頻器的基本應(yīng)用方法本章講授難點知識：2理解變頻調(diào)速基本原理及控制方式本章作業(yè)：無§12.1變頻調(diào)速基本原理及控制方式12.1.1變頻調(diào)速基本原理異步電動機旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0與供電電源頻率f1、電機極對數(shù)p之間的關(guān)系為當(dāng)改變電源供電頻率f1時，旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0也相應(yīng)變化，從而帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n的變化。因為電源頻率f1是連續(xù)可

2、調(diào)的，所以旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0以及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n也將是連續(xù)變化的，因此說變頻調(diào)速屬于無級調(diào)速，有調(diào)速范圍寬、調(diào)速平滑等特點。異步電動機的頻率—速度特性曲線。　　從圖中可以看出，當(dāng)連續(xù)改變電機定子繞組供電頻率時，電機轉(zhuǎn)速也將連續(xù)改變，且機械特性硬度不變。12.1.2負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性第7頁共7頁電工技術(shù)教案負(fù)載的轉(zhuǎn)矩—轉(zhuǎn)速特性，典型的主要有以下三種：恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，平方降轉(zhuǎn)矩負(fù)載，恒功率負(fù)載。（a）恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，（b）平方降轉(zhuǎn)矩負(fù)載，（c）恒功率負(fù)載1.恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載：在調(diào)速過程中，要求電機輸出的電磁轉(zhuǎn)矩基本保持恒定的一類負(fù)載。2異步電動機輸出機械功率P2與輸出轉(zhuǎn)矩T

3、、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n的關(guān)系式:2恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載在調(diào)速過程中要求電機輸出功率與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速成正比例變化。2屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的有升降機、傳送帶、攪拌機、擠壓成形機等摩擦負(fù)載。2.平方降轉(zhuǎn)矩負(fù)載：在調(diào)速過程中要求電機輸出的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的平方成比例增減，這樣的負(fù)載稱之為平方降轉(zhuǎn)矩負(fù)載。2如:風(fēng)扇、風(fēng)機、泵。2由式，電機輸出功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。針對這一類負(fù)載，通過變頻裝置控制流體的流速，可以得到顯著的節(jié)能效果。3.恒功率負(fù)載：在調(diào)速過程中，要求電機輸出的機械功率恒定不變的一類負(fù)載。2如:卷繞機在卷繞板材或線材時，卷筒直徑小，用較小的力矩就可以，但轉(zhuǎn)速較高；卷筒直徑

4、大，轉(zhuǎn)矩要求增加，轉(zhuǎn)速同時下降。即要求電機輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之積基本恒定。2根據(jù)式可知，就是要求輸出機械功率P2恒定。12.1.3變頻控制方式(1)恒壓頻比控制方式2簡稱為恒V/f控制。第7頁共7頁電工技術(shù)教案2特點：在變頻調(diào)速過程中，使電機供電電源電壓U1與頻率f1的比值保持恒定。采用恒V/f控制方式的變頻電路成本較低，但控制精度較差。2變頻f1的同時應(yīng)適當(dāng)改變U1。在改變頻率f1的同時保持壓頻比恒定也就是保持主磁通量Φ基本恒定，通常這種調(diào)速又稱恒磁通調(diào)速。1、增加f1而U1不變，主磁通Φ減小，電機欠勵磁，電磁轉(zhuǎn)矩T將減小，磁路利用不充分，效率

5、低；2、減小f1而U1不變，主磁通Φ將增大，電機過勵磁，勵磁電流增加且有可能畸變，2恒V/f控制存在問題。1、在增加電源頻率時，V/f控制要求電壓U1也增加，可是因為電機繞組絕緣條件所限，定子電壓U1不得高于額定電壓U1N，所以，變頻調(diào)速中當(dāng)頻率高于基頻(即額定供電頻率f1N，又稱基本頻率或基底頻率)時，不允許恒磁通調(diào)速，也就是說不允許使用恒V/f方式。2、當(dāng)電源頻率f1調(diào)至較小時，電機低速運行，感生電勢E1也較小，電機定子繞組壓降(R1+jX1)相對E1較大，不可以忽略，于是再保持U1/f1恒定，已不能使主磁通Φ恒定。2保持磁通恒定在實際中的

6、意義第7頁共7頁電工技術(shù)教案從電動機電磁轉(zhuǎn)矩的表達(dá)式T=KTΦI2cosφ2(KT為電機結(jié)構(gòu)系數(shù)；Φ為主磁通；I2為轉(zhuǎn)子電流；cosφ2為轉(zhuǎn)子回路功率因數(shù))可知，調(diào)速過程中如果轉(zhuǎn)子回路參數(shù)保持不變，恒磁通調(diào)速實際就是恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，也就是說恒V/f控制方式是針對恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載提出的。(2)恒電壓平方與頻率比控制ü特點：在變頻輸出的同時保持電壓的平方U21與頻率f1之比恒定，又簡稱恒U21/f1控制。采用這種控制方式可以實現(xiàn)恒功率調(diào)速。ü原理如下:電機轉(zhuǎn)矩：轉(zhuǎn)子回路電抗及感生電動勢：；；由，得(3)平方轉(zhuǎn)矩控制方式l平方降轉(zhuǎn)矩負(fù)載要求電機輸出的轉(zhuǎn)矩

7、T要與電機轉(zhuǎn)速n的平方成正比，即T/n2恒定。l由于電機轉(zhuǎn)速n與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0相差不多，也可以看成T/n20恒定。l而n0∝f1,于是又可以等價為要求T/f21恒為常數(shù)的控制方式。第7頁共7頁電工技術(shù)教案(4)轉(zhuǎn)差頻率控制由上式，在進行E1/f1控制的基礎(chǔ)上，對電動機轉(zhuǎn)子回路的頻率f2進行控制，達(dá)到控制電機輸出轉(zhuǎn)矩的目的，而f2又與轉(zhuǎn)差成正比，因此又叫轉(zhuǎn)差頻率，這就是轉(zhuǎn)差頻率控制的含義及出發(fā)點。(5)矢量控制方式ü矢量控制方式的基本思想是認(rèn)為異步電動機和直流電動機具有相同的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生機理，即電動機的轉(zhuǎn)矩為磁場和與其相垂直的電流矢量的乘積。ü異

8、步電動機空載時，定子勵磁電流很小，如果給異步電動機施加負(fù)載，則其定子勵磁電流將會增加，而且負(fù)載所需轉(zhuǎn)矩越大，勵磁電流就越大。這是因為電機空載時勵磁電流