第5章-5.5转速开环、电压频率协调控制的变频调速系统

5.5转速开环、电压频率协调控制的变频调速系统南阳志联软件▼基频以上调速在基频以上调速时，频率从额定频率f1N向上升高，但定子电压Us不可能超过额定电压UsN，最多只能保持Us=UsN(额定电压)。这将迫使磁通与频率成反比地降低，相当于直流电机弱磁升速的情况。在基频以下，磁通恒定时转矩也恒定，属于“恒转矩调速”性质，而在基频以上，转速升高时转矩降低，基本上属于“恒功率调速”。把基频以下和基频以上两种情况的控制特性画在一起，如下图所示。一、电压频率协调控制方式变压变频控制特性f1N异步电机变压变频调速的控制特性恒转矩调速UsUsNΦmNΦm恒功率调速ΦmUsf1O小结:所谓电压/频率协调控制，就是在调节交流电机供电电源频率的同时对供电电压幅值也进行相应的控制。在不同的调速区域，具体的控制目的和结果又是不一样的。通常在额定频率（基频）以下的转速调节，其控制目的是保证整个调速范围内磁通Øm为额定值不变，属恒转矩调速；在基频以上的转速调节，属恒功率调速。实例1.系统组成M3~电压检测泵升限制电流检测温度检测电流检测单片机显示设定接口PWM发生器驱动电路~URUIR0R1R2RbVTbKR0R1RbR2M3~电压检测泵升限制电流检测温度检测电流检测单片机显示设定接口PWM发生器驱动电路~URUIR0R1R2RbVTbK二、电压频率协调控制系统2.电路分析主电路——由二极管整流器UR、PWM逆变器UI和中间直流电路三部分组成，一般都是电压源型的，采用大电容C滤波，同时兼有无功功率交换的作用。限流电阻：为了避免大电容C在通电瞬间产生过大的充电电流，在整流器和滤波电容间的直流回路上串入限流电阻（或电抗），通上电源时，先限制充电电流，再延时用开关K将短路，以免长期接入时影响变频器的正常工作，并产生附加损耗。泵升限制电路——由于二极管整流器不能为异步电机的再生制动提供反向电流的通路，通用变频器一般都用电阻吸收制动能量。减速制动时，异步电机进入发电状态，首先通过逆变器的续流二极管向电容C充电，当中间直流回路的电压（通称泵升电压）升高到一定的限制值时，通过泵升限制电路使开关器件导通，将电机释放的动能消耗在制动电阻上。为了便于散热，制动电阻器常作为附件单独装在变频器机箱外边。三相二极管整流电路的输入电流波形进线电抗器——二极管整流器虽然是全波整流装置，但由于其输出端有滤波电容存在，因此输入电流呈脉冲波形，如下图所示。控制电路——现代PWM变频器的控制电路大都是以微处理器为核心的数字电路，其功能主要是接受各种设定信息和指令，再根据它们的要求形成驱动逆变器工作的PWM信号。微机芯片主要采用8位或16位的单片机，或用32位的DSP，现在已有应用RISC的产品出现。PWM信号产生——可以由微机本身的软件产生，由PWM端口输出，也可采用专用PWM生成电路芯片。检测与保护电路——各种故障的保护由电压、电流、温度等检测信号经信号处理电路进行分压、光电隔离、滤波、放大等综合处理，再进入A/D转换器，输入给CPU作为控制算法的依据，或者作为开关电平产生保护信号和显示信号。信号设定——需要设定的控制信息主要有：U/f特性、工作频率、频率升高时间、频率下降时间等，还可以有一系列特殊功能的设定。由于通用变频器-异步电动机系统是转速或频率开环、恒压频比控制系统，低频时，或负载的性质和大小不同时，都得靠改变U/f函数发生器的特性来补偿，使系统达到恒定，甚至恒定的功能，在通用产品中称作“电压补偿”或“转矩补偿”。补偿方法实现补偿的方法有两种：–一种是在微机中存储多条不同斜率和折线段的U/f函数，由用户根据需要选择最佳特性；–另一种办法是采用霍耳电流传感器检测定子电流或直流回路电流，按电流大小自动补偿定子电压。但无论如何都存在过补偿或欠补偿的可能，这是开环控制系统的不足之处。给定积分——由于系统本身没有自动限制起制动电流的作用，因此频定设定信号必须通过给定积分算法产生平缓升速或降速信号，升速和降速的积分时间可根据负载需要由操作人员分别选择。综上所述，PWM变压变频器的基本控制作用如图6-39所示。近年来，许多企业不断推出具有更多自动控制功能的变频器，使产品性能更加完善，质量不断提高。tff*ufu斜坡函数U/f曲线脉冲发生器驱动电路工作频率设定升降速时间设定电压补偿设定PWM产生PWM电压/频率协调控制变频器的基本控制原理