電機拖動課程設(shè)計--電力拖動中的spwm-文庫吧
2025-01-02 01:52 本頁面
【正文】 率可以改變電機的轉(zhuǎn)速。在基頻(額定頻率)以下調(diào)速時，由于E1的大小不易從外部加以控制，而定子繞組的阻抗壓降(U=，為定子繞組的阻抗壓降，包括電阻和漏磁電抗)在電壓較高時可以忽略，所以可以認為電動勢和電源相電壓近似相等即有U1E1，因此作為一種可行的方案是在電源電壓較高時用電源相電壓U1代替電動勢E1，當頻率較低時，U1和E1都變小，定子漏阻抗壓降所占比重加大，不可以忽略，所以要人為的補償，這是一種近似的恒磁通控制，這種控制方式常用于恒轉(zhuǎn)矩控制，如下圖21. 在基頻以上調(diào)速時由于電壓U,受額定電壓的限制不能升，因此在頻率升高時，迫使主磁通變小，進入弱磁變頻調(diào)速，屬于近似恒功率控制，電動機的帶載能力也同時下降轉(zhuǎn)矩利用率下降，從圖22的a,b 可以看出a圖的臨界轉(zhuǎn)矩點隨著速度的降低也減小，而b圖則沒有變化，然而要達到b圖的效果就要保持E1/f1的比值為恒值而不僅是保持U1/f1比值為恒值了?；谏鲜鲈?，在變頻調(diào)速的基本控制方式下，改變頻率的同必須改變電壓，所以稱之為VVVF(Variable voltage Variable Frequency)控制。恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速恒功率調(diào)速0 n圖21 異步電機變頻調(diào)速的控制特 SPWM逆變技術(shù)SPWM間接變壓變頻裝置先將工頻交流電通過整流器變成直流電，再經(jīng)過逆變器將直流電變換成可控頻率和幅值的交流電，故又稱為交一直一交變壓變頻裝置。其系統(tǒng)原理框圖如圖23所示在這類裝置中，用不控器件整流，而逆變部分用SPWM變頻器調(diào)壓調(diào)頻一次完成，整流器無需控制，簡化了電路結(jié)構(gòu)。而且由于以全波整流代替了相控整流，所以提高了輸入端的功率因數(shù)，減小了諧波對電網(wǎng)的影響。此外，因輸出波形由方波改進為SPWM 波，減少了諧波，從而解決了電動機在低頻區(qū)的轉(zhuǎn)矩脈動問題，也降低了電動機的諧波損耗和噪聲。 SPWM調(diào)制變頻技術(shù) SPWM調(diào)制技術(shù)是PWM多脈沖可變脈寬調(diào)制技術(shù)的一種，等效的原則是每一區(qū)間的面積相等。如果把一個正弦半波分作n等份，然后把每一等份的正弦曲線與橫軸所包圍的面積都用一個與此面積相等的矩形脈沖來代替，矩形脈沖的幅值不變，各脈沖的中點與正弦波每一等份的中點相重合，這樣，由n個等幅不等寬的矩形脈沖所組成的波形就與正弦波的半周等效。同樣，正弦波的負半周也可用相同的方法與一系列負脈沖波等效。如圖24所示。設(shè)由整流器提供的直流恒值電壓為Us，并設(shè)電機繞組中點與直流電壓中點相連，則SPWM脈沖序列波的幅值為。令第i個矩形脈沖的寬度為，其中心點相位角為，則根據(jù)面積相等的等效原則，可寫成：== （23） 當n的數(shù)值較大時，近似的認為sin/(2n)=/(2n)，于是 （24）相比于其它各種變頻變壓調(diào)制方式，這樣的脈沖系列可獲得比常規(guī)六拍階梯波更接近于正弦波的輸出電壓波形，可以使負載電流中的高次諧波成分大為減小，因而轉(zhuǎn)矩脈動小。由于電網(wǎng)的功率因數(shù)接近于1，大大提高了系統(tǒng)的整體性能。一般的，SPWM分單極性和雙極性兩種調(diào)制方式。 T圖22 SPWM的輸出波形單極性SPWM法輸出的每半個周期中，被調(diào)制成的脈沖電壓只有一種極性，正半周為十U和零，負半周為一U和零，其調(diào)制波形如圖25a)所示。曲線1是正弦調(diào)制波um，其周期決定于所需要的調(diào)制比kf。曲線2是采用等腰三角波的載波uc，其周期決定于載波頻率，振幅不變，都是單極性。調(diào)制波和載波的交點，決定了SPWM脈沖系列的寬度和脈沖間的間隔寬度，所得的脈沖系列如圖25a)，每半周期內(nèi)的脈沖系列也是單極性的。單極性調(diào)制的工作特點是:每半個周期內(nèi)，逆變橋同一橋臂的兩個逆變器件中，只有一個器件按脈沖系列的規(guī)律時通時斷的工作，另一個完全截至。而在另半個周期內(nèi)，兩個器件的工況正好相反。流經(jīng)負載的便是正、負交替的交變電流（如圖2—5b)所示。1 2 0 wt 0 wt圖23a 單極性SPWM調(diào)制圖 圖23b 單極性調(diào)制的工作特點圖 上述的單極性SPWM 逆變器主電路每相只有一個開關(guān)器件反復(fù)通斷。如果讓同一橋臂上、下兩個開關(guān)器件交替地導(dǎo)通與關(guān)斷，則輸出脈沖在“正”和“負”之間變化，就得到了雙極性的SPWM波形。雙極性SPWM法的調(diào)制波u 仍為正弦波，其周期決定于今，振幅決定于氣，如圖24a)，其周期決定于載波頻率，振幅不變，等于k=1時正弦調(diào)制波振幅值。調(diào)制波與載波的交點決定了逆變橋輸出相電壓的脈沖系列，此脈沖系列也是雙極性的，如圖24b)所示。但是，由相電壓合成為線電壓時，所得到的線電壓脈沖系列卻是單極性的，如圖24c) 所示。雙極性調(diào)制的工作特點是:逆變橋在工作時，同一橋臂的兩個逆變器件總是按相電壓脈沖系列的規(guī)律交替地導(dǎo)通和關(guān)斷，毫不停息。而流過負載凡的是按線電壓規(guī)律變化的交變電流，如圖24 d)所示。A) 1 2 wt
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