变频调速系统

改变电动机电源频率的调速手段变频调速系统01关于功率因数的概念变频器功率因数的改善恒压频比的神经络逆控制变频器的功率因数高性能的离散控制问题研究目录03050204基本信息通过改变电动机电源频率实现速度调节，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。关于功率因数的概念关于功率因数的概念1关于功率因数的概念1.1几个基本定义(1)功率因数的定义在交流电路中，把平均功率与视在功率之比，称为功率因数:式中，U─电压的有效值(V);I─电流的有效值(A)。1.2同频率正弦电流的功率因数(1)解析实际上，DF=cosφ就是同频率正弦电流的功率因数。在电力电子技术未进入实用阶段之前，电气设备中的电流极大多数都是正弦波。所以，人们通常把电流与电压相位差角的余弦cosφ就定义为功率因数。(2)物理意义当电流与电压不同相(假设电流滞后于电压）时，在电流的方向与电压相反的区间，瞬时功率为负功率。其物理意义是:在该时间段内，是器件(电感或电容)中储存的能量(磁场能或电场能)向电源反馈的过程。变频器的功率因数变频器的功率因数2变频器的功率因数2.1考察的对象(1)功率因数偏低的影响a)对电动机的影响对于电动机来说，功率因数低，将会降低电动机的效率。功率因数低，意味着电流与电压之间的相位差较大，故在有功电流I1a相等的情况下，有:可见，功率因数低的最终结果，是电动机的铜损增加，故效率降低。电动机效率的降低，虽然是用户应该考虑的问题，但却并不是供电系统考虑的主要问题。b)对供电系统的影响供电系统在为用户提供电源时，要受到电流大小的制约。因为电流太大了，会使导线发热严重，损坏绝缘。如果供电线路里无功电流太多了，则有功电流必减小，影响了供电能力。对于供电系统来说，这是更为重要的问题。所以，供电系统总是通过进线处的无功电度表来考察用户的功率因数的。变频器功率因数的改善变频器功率因数的改善3变频器功率因数的改善根据以上的分析，改善变频器功率因数的基本途径是削弱输入电路内的高次谐波电流。因此，不能用补偿电容的方法。恰恰相反，目前较多地使用电抗器法。3.1电抗器法(1)交流电抗器法在变频器的输入侧串入三相交流电抗器AL。串入AL后,输入电流的波形，高次谐波电流的含有率可降低为38%;功率因数PF可提高至0.8~0.85。除此以外，AL还有以下作用:a)削弱冲击电流电源侧短暂的尖峰电压可能引起较大的冲击电流。交流电抗器将能起到缓冲作用。例如，在电源侧投入补偿电容(用于改善功率因数)的过渡过程中，可能出现较高的尖峰电压;b)削弱三相电源电压不平衡的影响。高性能的离散控制问题研究输出信号受开关器件约束条件限制的问题离散环节信号输入同步问题控制器离散环节之间离散时间匹配问题高性能的离散控制问题研究输出信号受开关器件约束条件限制的问题在变频调速系统中，为了保证单个开关管的有效开通与关断，必须保证足够的单管有效导通/关断时间，防止因器件导通/关断失效导致输出电压波形畸变，或在器件尚未完全导通的时刻进行关断动作而造成器件开关失效，因此需要对电压驱动信号加入最小脉宽限制。对离散控制系统而言，最小脉宽限制的存在缩小离散控制器输出电压线性可调范围。

控制器离散环节之间离散时间匹配问题控制系统内同一时刻存在多个不同离散环节并行工作以完成复杂功能。这些离散环节在各自不同的离散时间尺度上进行运算，同时还需要交换控制信息。各环节离散时间的选择直接关系到计算精度与收敛性，同时影响到离散环节相互之间信息传递的及时与准确，设计时需要从整体上考虑各离散环节之间时间的匹配问题。

离散环节信号输入同步问题输入信号的同步性直接关系到电机高性能闭环控制的准确与稳定。对外界信号输入采样时应尽可能的保证信号同步与一致，某一个环节的延迟或者超前带来的同步失准，都会使控制信息的错乱，导致性能的降低。

恒压频比的神经络逆控制恒压频比的神经络逆控制采用以恒压频比方式工作的通用变频器来直接驱动感应电机在工业生产领域中应用很广泛。在不改变原有的恒压频比变频调速系统结构的前提下，进一步提高该系统的控制性能意义很大。该文根据恒压频比控制的特点，把通用变频器和感应电机看成一个整体——恒压频比变频调速系统，给出了相应的数学模型，并得出了适用于带补偿和不带补偿的恒压频比运行方式的逆系统模型，进一步