交流调速重点总结

1、第一章异步电动机变压变频调速理论基础变频调速技术的关键是如何1. 异步电动机变压变频 （vvvf调速系统简称变频调速系统, 获得频率可变的大功率供电电源。变频调速系统的核心是变频器。2. 变频调速的控制方式可分为两大类：开环控制，具体的有 U/F控制方式；闭环控制，具体的有转差频率控制、矢量控制和直接转矩控制等方式。3. 异步电动机的固有机械特性：当异步电动机工作在额定电压，额定频率，定子按规定接线方式联结，转子回路不串电阻、电抗和电容，而是自己短路的，在这种条件下的机械特性是其固有特性。（电磁转矩与转速的关系称为机械特性）。4. 电动机常用的典型调速方式有两种， 即恒转矩调速方式和恒功率调速

2、方式。 异步电动机的调速分为基频下调和基频上调两种情况，基频下调通常采用恒转矩调速方式， 基频上调通常采用恒功率调速方式。5. 基频下调：（1）保持Es/f1=const 的严格恒磁通控制（2）保持Us/f1=const 的近似恒 磁通控制（U/f控制）。6. 基频上调：（1）近似恒功率调速方式（电磁转矩T与频率成反比变化称为恒功率调速）：电压不变，升高频率的调速方式是近似恒功率调速方式。（2）严格恒功率控制方式7. 负载的转矩特性：负载的转矩特性是指生产机械负载的静态阻转矩和转速之间的关系。典型的负载转矩大致分为：（一）恒转矩负载：静负载转矩在任何转速下总保持恒定或基本 恒定，其负载功率PL

3、与转速成正比变化（传送带、搅拌机、挤压机等摩擦类负载和起重机、 提升机等重力负载）。（二）恒功率负载：静负载转矩与转速大致成反比，负载功率基本保持 不变，与转速无关（轧钢机、造纸机、塑料薄膜生产线中的卷纸机、 开卷机等以及各种机床）。（三）平方转矩负载：在各种风机、水泵、油泵中，随着叶轮的转动，空气或液体在一定速 度范围内所产生的阻力大致与转速N的二次方成正比（所需功率与速度的3次方成正比）。第二章电力电子变频器及 PWM控制原理1. 根据变频过程中有无中间直流环节，电力电子变压变频器可分为交-交变频器和交-直-交变频器。脉宽调制（PWM技术是电力电子变频器的核心控制技术。2. 交-交变频器通

4、过一个环节直接把恒压恒频（CVCF的交流电源变换成变压变频 （WVF的交流电源，又称为直接变频装置。3. 交-交变频器分类：（一）整流器组合式交-交变频器：每一相都是由两套晶闸管整流装置组成的可逆电路。 交流输出的正半周电流由正组负半周电流则由反组整流器提供，正、反两组整流器按一定周期轮流切换。特点：（1）功率开关器件在电网电压过零点自然换相，对器件无特殊要求，可采用普通晶闸管。（2）易于实现电动机的四象限运行（3）交-交变频器最高输出频率一般不超过电网频率的1/31/2，否则输出波形畸变太大，将影响变频调速系统的正常工作。（4 ）由于电路构成的特点，所用晶闸管器件数量较多，设备庞大。（二）矩

5、阵式交-交变频器特点：（1）相当于一台取消了大容量贮能元件的双PWM变流器，没有大容量贮能元件使装置的体积减小，结构紧凑，效率较高（2）设置了适当的输入滤波器后，输入相电流是连续的正弦波， 其相位可控，能够实现功率因数为1或可控，采用某些控制算法 还能得到超前的功率因数，使得矩阵式交-交变频器具有类似同步电动机的无功补偿性能。（3）可以输出正弦负载电压，且输出电压频率和幅值宽范围连续可调，特别是输出频率可高于基频，克服了整流器组合式交-交变频器只能在基频以下调速的不足。（4）能够实现能量双向流动，便于电动机实现四象限运行。4. 交-直-交变频器由整流、逆变和中间直流环节组成。其控制方式根据变压

6、和变频是否同 时进行可分为两种：一种是把变压（ VV）与变频（VF）分开完成，前面的环节用来改变直流 电压的幅值，后面的环节用来改变逆变器输出的频率， 这种分别控制直流电压幅值和交流输出频率的方法称为脉冲幅值调节方式（PAM控制方式）。另一种是把变压（VV）和变频（VF）集中于逆变器完成，即前面为不可控整流器，中间直流电压恒定， 而后由逆变器同时完成变压与变频，逆变器采用脉冲宽度调制方式，简称PWM控制方式。5. PWM控制原理：用一系列等幅不等宽的矩形脉冲来逼近理想正弦波，即通过控制逆变器功率开关器件导通或关断，在逆变器的输出端获得一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形。改变矩形脉冲的宽度和调制周期

7、就可以改变输出电压的幅值和频率。6. PWM波形生成方法：一、自然采样法：在正弦波与三角波的自然交点时刻控制功率器件 的通断，从而生成 SPWM波形的方法，交做自然采样法。二、规则采样法：近似求正弦波和 三角波的交点。7. 开环U/F控制变频调速系统组成：现代通用变频器大都采用二极管整流和由快速全控开关器件IGBT或功率模块IPM组成PWM逆变器，构成开环 U/F控制的交-直-交电压源型变压 变频器。主电路由二极管整流器UR PWM逆变器UI和中间直流电流3部分组成，采用大电容C滤波，同时兼有无功功率交换作用。特点：虽然是全波整流装置，但由于其输出端有滤波电容存在，输入电流呈脉冲波形，具有较大

8、的谐波分量，是电源收到污染。为了抑制谐波电流，对于容量较大的 PWh变频器，都应在输入端设有进线电抗器L,有时也可以在整流器和电容器之间串接直流电抗器。第三章高动态性能变频调速技术1. 矢量控制理论的基本思想：把交流电动机模拟成直流电动机进行控制，它把磁链矢量的方向作为坐标轴的基准方向，采用矢量变换的方法实现交流电机的转速和磁链控制的完全解耦，以得到类似直流电动机的优良的动态调速性能。2. 坐标变换的分类：静止的三相ABC坐标系到静止的两相 a 3坐标系变换简称3s/2s变换， 反之，则称为2S/3S变换；静止的两相到旋转的两相 dq坐标系的变换简称 2s/2r变换，反 之，称为2r/2s变换

9、。3. 矢量控制的基本思路：若将异步电动机放在一个同步旋转的参考坐标系上进行控制，则稳态时的正弦变量呈现为直流量，此时异步电动机可获得类似于直流电动机的性能特性。前端带有逆变器和矢量控制模块的异步电动机有两个控制电流量：im*和it*。它们分别定义为定子电流在同步参考系坐标系下的励磁分量和转矩分量。如果im被定向在转子磁链Wr的方向且与it垂直，则异步电动机便可获得类似于直流电动机的特性。这意味着当控制it*时，只会影响实际的电流 it而不影响磁链 Wr。类似的，当控制im*时，则只会影响W r而 不影响电流分量it。4. 直接转矩控制：基本思路：直接转矩控制是基于在定子坐标系下建立的交流电动

10、机数学模型，直接控制电动机的磁链和转矩，并用定子磁链定向代替转子磁链定向。他不需要模仿直流电动机的控制，所需要的信号处理比较简单，因此它的控制直接而简单。特点：直接转矩控制系统保持定子磁链恒定，转矩和定子磁链闭环都采用两点式bang-bang控制，直接选择电压空间矢量 SVPW的开关状态，省去了线性调节器和旋转坐标变换，系统结构简单明了，对电动机参数变化不敏感，缺点是，输出转矩有脉动，限制了系统的调速范围。第四章 变频器的组成及其设计1. 变频器主电路的构成：整流电路、直流滤波电路、逆变电路以及有关的辅助电路。2. 整流电路：作用：整流电路的主要作用是将电网的交流变换成直流后提供给逆变电路和

11、控制电路。组成：通用变频器中整流电路常常采用全桥式二极管不控整流电路。小功率（10KV.A以下）变频器的整流电路通常只用一个6单元整流模块组成，几十 KV.A的变频器通常用3个两单元二极管模块组成整流电路，上百KV.A的变频器通常用多组两单元二极管模块并联组成电路。 另外，整流电路的每一个器件侧都并联有阻容吸收电路，用作过电压保护，吸收操作过电压和浪涌电压。3. 逆变电路：作用：在控制电路的控制下将直流中间电路输出的直流电压（电流）转换为所需频率的交流电压（电流）。逆变电路的输出即为变频器的输出，给异步电动机供电。组 成：（逆变部分由6只开关器件组成，与开关器件并联的快速回复二极管用于处理无功

12、电流， 称为反馈二极管）小功率装置的逆变电路通常只用一个6单元开关器件模块组成，几十KV.A的装置通常用3个两单元开关器件模块组成逆变电路，上百KV.A的装置通常用多组两单元开关器件模块并联组成电路。另外，逆变电路的每一个功率开关器件侧都并联缓冲电路，用以吸收器件关断时的关断浪涌电压。缓冲电路一般由电阻、电容、二极管组成。4. 驱动电路：作用：将控制电路送往主电路开关器件的驱动信号放大、隔离后，控制主电 路开关器件的通断。隔离的三种手段：脉冲变压器、光电耦合器和光线。5. 控制电源：控制电源是控制电路和驱动电路的“心脏”，为控制电路和驱动电路提供能源，因而是变频器的关键环节之一。控制电源可分为

13、线性电源和开关电源两大类。线性电源是指用于电压调整功能的器件始终工作在线性放大区的一种直流稳压电源，开关电源是指用于电压调整功能的器件始终以开关方式工作的一种直流电源，即利用高频开关器件并通过变换技术而制成的高频开关直流电源，简称开关电源。6. 变频器主控制电路控制方式：（1）U/F控制：改变电源频率实现调速的同时又要保证电动机的磁通基本不变采用开环控制，结构简单，但动态性能不高，低频时必须补偿转矩，以保证电动机的低频拖动能力。（2）转差频率控制：在U/F控制的基础上，采用转速闭环控制， 根据异步电动机实际运行过程中需要的转矩大小来控制转差频率，就可以使电动机具有需要的输出转矩，具有良好的稳定

14、性，并对加减速和负载变动有良好的响应特性。（3）矢量控制：通过矢量变换控制电动机定子电流的大小和相位，达到分别控制电动机励磁电流和转矩电流的目的，矢量控制方式主要有基于转差频率控制的矢量控制方式和无速度传感器的矢量控制方式两种。适用于宽范围调速系统和伺服系统。（4）直接转矩控制：利用定子坐标系下交流电动机的数学模型，直接控制电动机的磁链和转矩。适用于快速转矩响应的大惯量运动控制系统。（5）智能控制理论的应用：神经网络控制、模糊控制、学习控制。（6）其他非智能控制方式7. 开关稳压电源的高频变换器电路形式：单端反激式、单端正激式、推挽式、半桥式、全 桥式。第六章通用变频器的使用与维护1. 通用变

15、频器的两层含义：一是这种变频器可以用于驱动通用型交流电动机，而不一定要求使用专用变频电动机；二是通用变频器具有各种可供选择的功能，以适应不同性质的负载机械。2. 通用变频器安装环境需要考虑的因素：（1）环境温度：对环境的要求主要取决于保证变频器控制电路中各种集成电路正常工作所需的条件以及保证主电路和电源电路中电解电容寿命的条件。（2）环境湿度：潮湿环境对于变频器的主要危害是元器件及导体的锈蚀问题，潮湿也会使弱腐蚀性环境变为强腐蚀性环境。（3）振动：振动将对变频器内部的电子元件产生应力，并可能引起故障。（4）环境空气：变频器周围不可有腐蚀性或燃烧性气体，不能有油 滴或水珠溅到，还要选择粉尘和油雾

16、少的场所。（5）海拔：变频器安装场所的海拔规定在1000米以下。3. 通用变频器的接线及端子功能：模拟输入端子（13、12、C1、11）（ 1）外接电位器用电源，从13和公共端11取用，该直流电源为+10V,配用15千欧电位器，进行频率设定。（2）设 定电压信号输入。从 12和公共端11输入，进行频率设定，输入阻抗为22千欧，输入直流电压0+-10V，亦可输入PID控制的反馈信号。（3）设定电流信号输入，从C1和公共端11输入，进行频率设定，输入阻抗为 250欧，输入直流电流420mA亦可输入PID控制的反馈 信号。4.S形启动、停止时间特性的设计：S形加/减速的目的是减小机械系统的冲击振动，

17、采用的方法是在加减速开始和结束时缓慢改变频率。以加速曲线为例，两端为平滑变速段， 中间为线性变速段。曲线起始端平滑变速段的频率变化速率最初平缓起步，然后以某种规律向线性段靠拢；曲线末端平滑变速段的频率变化速率从线性段接起，以某种规律逐步平缓直至达到目标频率。5. 软启动意义：变频器以电压 /频率按比例控制的方法启动电动机，可避免产生过电流，并能提供等于额定转矩的起动转矩，是真正意义上的“软启动”，特别适合于需重载或满载启动的设备。如果变频器仅仅承担软启动的任务，不作调速运行的话，则在变频器带动电动机达到额定转速后，就要将电动机切换到工频电网直接供电运行。6. 输出切换方法分类：冷切换： 在变频器停车停电时进行切换，切换完成后再开机运行。热 切换：在变频器运行中进行带电切换。热切换又分为：硬切换：电动机在切换时需要瞬时停 电，因而难免会产生冲击。软切换：也称为同步切换，真正不停电的平稳切换。第七章变频器带来的新问题及其解决措施1. 变频器产生谐波的危害：（1）谐波对电网的影响： 谐波电流一方面在输电线路上产生谐波压降，另一方面，增加了输电线路上的电流有效值从而引起附加输电损耗。（2）谐波对电力电容器的影响：并联谐振、串联谐振。（3）谐波对变压器和电动机的危害：主要是引起附加损耗和过热，其次是产生机械振