变频器应用技术 课件 1.2.2异步电动机变频调速特性

1.2.2 异步电动机变频调速特性目录压频比控制原理恒磁通控制的机械特性恒电压控制的机械特性矢量控制简介核心概念变频调速——变频调速是通过改变电源频率来改变电动机的同步转速，使转子转速随之变化的调速方法。这种方法调速范围宽、精度高、效率高，需配用专门设备—变频器。压频比控制——在异步电动机变频调速过程中，在基频以下为了保证电机转矩输出能力，保持气隙磁通基本不变，同时控制输出电压频率和电压值，并基本满足“=常数”的条件，这种控制技术被称为压频比控制。核心概念矢量控制——矢量控制是通过坐标变换，将交流电动机等效为他励直流电动机，将定子电流分解成励磁电流和转矩电流两个分量，模仿直流电动机的控制方法，实现磁场和转矩的解耦控制。1.压频比控制原理基本知识——压频比控制原理

忽略定子绕组压降时：定子绕组感应电动势定子绕组电源电压三相交流异步电机等效电路基本知识——压频比控制原理基本知识——压频比控制原理结论：1.额定频率以下（f1<f1N）：变频调速时保持磁通不变，即恒磁通控制，具有恒转矩输出特性。2.额定频率以上（f1>f1N）：变频调速时保持电压不变，即恒电压控制，输出转矩随频率增大而减小，具有恒功率输出特性。基本知识——压频比控制原理2.恒磁通控制的机械特性基本知识——恒磁通控制机械特性分析

基本知识——恒磁通控制机械特性分析基本知识——恒磁通控制机械特性分析

基本知识——恒磁通控制机械特性分析

ffN0.9fN平行下移基本知识——恒磁通控制机械特性分析

ffN0.9fN平行下移0.5fN0.3fNTm必将随频率f1的降低而减小，频率越低，Tm下降越明显；转速降Δnm也随频率降低而降低，但机械特性曲线中直线段的斜率不变。基本知识——恒磁通控制机械特性分析

0.5fN0.3fNTmfN0.9fN转矩提升注意：电压补偿量应与负载相匹配。①补偿不足，起不到转矩提升作用；②补偿过高，磁路饱和，励磁电流畸变，产生峰值电流，引起变频器过电流故障。基本知识——恒磁通控制机械特性分析①②③④U1U1Nf1Nf1①基本V/F曲线，无补偿；②正补偿，适用于低速时需要较大转矩的负载；③分段补偿，适用于变动转矩负载；④负补偿，适用于二次方律负载。变频器的低频V/F曲线

基本知识——恒磁通控制机械特性分析3.恒电压控制的机械特性

基本知识——恒电压控制的机械特性△nm是常量但随着f1的升高，转速上升Tm减小即△nm/Tm增大所以调速机械特性的斜率也随着fl的升高而增大，特性变软。基本知识——恒电压控制的机械特性

从基频向下调的低频段调速属于恒磁通调速方式，具有恒转矩输出特性；从基频向上调的高频段调速属于恒电压调速方式，具有恒功率调速特性。低频转矩提升压频比控制小结4.矢量控制简介矢量控制将异步电动机的定子电流分解为产生磁场的电流分量（励磁电流）产生转矩的电流分量（转矩电流）分别加以控制同时控制两分量间的幅值和相位矢量控制方式有基于转差频率控制的矢量控制方式无位置传感器矢量控制方式有位置传感器的矢量控制方式等。

什么是矢量控制？基本知识——矢量控制简介矢量控制原理是模仿直流电动机的控制原理根据异步电动机的动态数学模型利用一系列坐标变换把定子电流矢量分解为励磁分量和转矩分量对电机的转矩电流分量和励磁分量分别进行控制在转子磁场定向后实现磁场(励磁电流)和转矩(转矩电流)的解耦从而达到控制异步电动机转矩的目的使异步电机得到接近他励直流电机的控制性能，实现对交流异步电动机的高效调速。

矢量控制原理基本知识——矢量控制简介

他励直流电机模型电枢电流和励磁电流解耦；通过励磁绕组和补偿绕组控制磁场；通过电枢电流控制转矩；控制方便；他励直流电机模型补偿绕组励磁绕组电枢绕组基本知识——矢量控制简介

三相异步电动机动态模型基本知识——矢量控制简介

两相静止坐标系下的物理模型基本知识——矢量控制简介

两相同步旋转MT坐标系基本知识——矢量控制简介1.将三相坐标系下的定子电流ia、ib、ic通过3/2相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流ia1、ib1；2.通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1（Im1相当于直流电动机的励磁电流；It1相当于与转矩成正比的电枢电流；3.模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量；4.经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。

矢量控制坐标变换过程3/2——三相/两相变换;VR——同步旋转变换;

——M轴与

轴（A轴）的夹角基本知识——矢量控制简介矢量控制坐标变换过程3/2——三相/两相变换;VR——同步旋转变换;

——M轴与

轴（A轴）的夹角基本知识——矢量控制简介既然异步电机经过坐标变换可以等效成直流电机，那么，模仿直流电机的控制策略，得到直流电机的控制量，经过相应的坐标反变换，就能够控制异步电机了。矢量控制系统原理结构图

基本知识——矢量控制简介按照是否具有转速反馈环节，分为无速度传感器矢量控制（SVC）和有速度传感器矢量控制（FVC）两种矢量控制方式。无速度传感器矢量控制需要根据变频器输出电压、电流等信号，利用电机的数学模型进行计算获得电机控制所需的磁通和转矩分量，再通过解耦控制，获得良好的动态响应。矢量控制的特点基本知识——矢量控制简介矢量控制是目前比较主流的变频控制模式，性能优良，稳态、动态特性好，控制精度高，可用于较高要求的场合。比如要求的恒转矩调速范围指标高，恒功率调速的范围比较宽。而且，矢量控制不同于U/F控制，它在低速时可以输出100%的力矩，而U/F控制在低速时因力矩不够而无法工作。在ATV340变频器中，默认的电机控制方式即为无传感