《机床电气控制》ppt课件

1、第六章第六章 交流调速系统交流调速系统 一、交流调速的类型一、交流调速的类型 式中式中 n电机的转速；电机的转速； S转差率转差率 ； P 定子绕组的极对数定子绕组的极对数 ； 1 变极调速变极调速对鼠笼式异步电动机改变其定子绕对鼠笼式异步电动机改变其定子绕组的极对数组的极对数P，此为有级调速。，此为有级调速。 2 变转差率调速变转差率调速对绕线式异步电动机转子绕组串对绕线式异步电动机转子绕组串接电阻的调阻调速等，可实现无级调速。接电阻的调阻调速等，可实现无级调速。 f1供电频率供电频率 。PfSnSn1160)1 ()1 ( 3 变频调速变频调速改变供电频率的调速方案有交改变供电频率的调速方

2、案有交交交变频器；交变频器；交直直交电压源型变频器；脉宽调制型逆变器。交电压源型变频器；脉宽调制型逆变器。 二、晶闸管交流调压及逆变电路原理二、晶闸管交流调压及逆变电路原理 1晶闸管交流调压电路晶闸管交流调压电路 SCR1SCR2Rfzufzuufz+0t图图6-1 单相交流调压单相交流调压 (a) 电路电路 (b) 波形波形 有时把这种方式称为相控方式的交流调压电路，它的输有时把这种方式称为相控方式的交流调压电路，它的输出波形中的高次谐波较大，对电机类负载不利。出波形中的高次谐波较大，对电机类负载不利。 2晶闸管逆变电路晶闸管逆变电路 从交流电转换成直流电的过程叫从交流电转换成直流电的过程叫

3、整流整流，而把相反的过，而把相反的过程叫程叫逆变逆变。实现逆变的装置叫。实现逆变的装置叫逆变器逆变器。 (a)原理线路原理线路 (b)波形波形 (c)晶闸管组成的逆变器晶闸管组成的逆变器 SCR2 SCR1SCR4SCR3RfzufzK1K2K4K3RfzufzEE+ufztE-E0图图6-2 逆变器工作原理逆变器工作原理 SCR2 SCR1SCR4SCR3RfzufzK1K2K4K3RfzufzEE+ufztE-E0图图6-2 逆变器工作原理逆变器工作原理 (a)原理线路原理线路 (b)波形波形 (c)晶闸管组成的逆变器晶闸管组成的逆变器 SCR2 SCR1SCR4SCR3RfzufzK1K

4、2K4K3RfzufzEE+ufztE-E0图图6-2 逆变器工作原理逆变器工作原理 三、交流电动机的变频调速三、交流电动机的变频调速 变频调速是以一个频率及电压可变的电源，向异步变频调速是以一个频率及电压可变的电源，向异步或同步或同步电动机供电，从而调节电动机转速的方法。电动机供电，从而调节电动机转速的方法。 变频调速可分为两类：第一类由恒频恒压的交流电，经变频调速可分为两类：第一类由恒频恒压的交流电，经过整流再逆变成变频变压的交流电，称为带直流环节的间接过整流再逆变成变频变压的交流电，称为带直流环节的间接变频调速或交一直一交变频。变频调速或交一直一交变频。 第二类是由恒频恒压的交流电，直接

5、变成变频变压的交第二类是由恒频恒压的交流电，直接变成变频变压的交流电，称为直接变频调速或交一交变频。流电，称为直接变频调速或交一交变频。 1.电压型变频器电压型变频器 滤波滤波整流整流逆变逆变M图图6-3 电压型变频器基本结构电压型变频器基本结构 当定子电压与频率成正比改变时，即当定子电压与频率成正比改变时，即 eeffUU1111/式中式中 U1e电动机的额定相电压；电动机的额定相电压； U1电动机的实际相电压；电动机的实际相电压； f1e电动机的额定定子频率；电动机的额定定子频率； f1电动机的实际定子频率。电动机的实际定子频率。 此时电动机的输出为恒转矩，输出的功率与定子电流频此时电动机

6、的输出为恒转矩，输出的功率与定子电流频率成正比。率成正比。 当定子电压与频率的平方根成正比改变时，即当定子电压与频率的平方根成正比改变时，即 eeffUU1111/电动机输出恒功率，输出的转矩与定子电流频率成反比。电动机输出恒功率，输出的转矩与定子电流频率成反比。 SCR1D1SCR3SCR4SCR2SCR5D3D4D6D5D2UP +N -ABOSCR6图图6-4 三相桥式逆变电路三相桥式逆变电路 与晶闸管反并联的二极管的作用是在该晶闸管由截止与晶闸管反并联的二极管的作用是在该晶闸管由截止转为导通时，给负载滞后电流提供一个通道，将无功能量转为导通时，给负载滞后电流提供一个通道，将无功能量反响

7、给滤波电容。反响给滤波电容。 这种线路构造简单，使用比较广泛。其缺点是在深度控这种线路构造简单，使用比较广泛。其缺点是在深度控制时，电源侧功率因数低；因存在较大的滤波环节，动态响制时，电源侧功率因数低；因存在较大的滤波环节，动态响应较慢。应较慢。 图图6-5为一种电压闭环、频率开环的电压型变频系统的为一种电压闭环、频率开环的电压型变频系统的方框图。方框图。 速度给定器速度给定器 电压调节器电压调节器电压负反馈电路电压负反馈电路脉冲分配器脉冲分配器U/F变换器变换器 控制角调整器控制角调整器MM逆变逆变整流整流+图图6-5 电压型变频系统方框图电压型变频系统方框图 这个系统能带动多台电机转动。由

8、于直流输出电压稳这个系统能带动多台电机转动。由于直流输出电压稳定，因此异步电动机的转速精度仅决定于定，因此异步电动机的转速精度仅决定于U/F变换器的精度变换器的精度及电机本身的转差率。及电机本身的转差率。 上述调速装置的缺点有：上述调速装置的缺点有： 1 需两套可控的功率级装置及其控制电路，装置庞大需两套可控的功率级装置及其控制电路，装置庞大。 2 因可控整流输入端的功率因数随输出电压而变化因可控整流输入端的功率因数随输出电压而变化，假设输出电压低时功率因数也低。，假设输出电压低时功率因数也低。 3 由于滤波环节的惯性作用，便调压动态过程缓慢由于滤波环节的惯性作用，便调压动态过程缓慢，影响系统

9、的快速性。，影响系统的快速性。 4 在六段输出波形中存在很大的在六段输出波形中存在很大的5、7次谐波，引起次谐波，引起谐波发热和负转矩分量，限制了转速的下限。谐波发热和负转矩分量，限制了转速的下限。 2脉冲宽度调制脉冲宽度调制PWM型变频器型变频器 脉宽调制法是通过快速开关的通断作用，把直流电压直脉宽调制法是通过快速开关的通断作用，把直流电压直流电压逆变成频率和电压同时可调的交流电压供给负载。流电压逆变成频率和电压同时可调的交流电压供给负载。 详细调制方法很多，最常用的是正弦波详细调制方法很多，最常用的是正弦波PWM。 整流器整流器PWM逆变器逆变器M 图图6-6 脉宽调制型变频系统脉宽调制型变频系统 图图6-7 正弦波脉冲调制正弦波脉冲调制 PWM拖系统具有有较高的功率因数和效率，且调节部拖系统具有有较高的功率因数和效率，且调节部位较少；在非常低的频率下，能使转矩运行特性平滑，不会位较少；在非常低的频率下，能使转矩运行特性平滑，不会在反转时卡死在零转速；在总的运行特性方面在反转时卡死在零转速；在总的运行特性方面PWM系统可系统可与直流拖动相抗衡；可实现多台异步电动机同步运转，使设与直流拖动相抗衡；可实现多台异步电动机同步运转，使设备更为紧凑。备更为紧凑。 在以下情况下应考虑采用交流调速系统：在以下情况下应考虑采用交流调速