交流變頻調(diào)速電機(jī)原理-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 定子繞組制為可以換接成兩種磁極對(duì)數(shù)的特殊形式。⑴定子調(diào)壓調(diào)速當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩一定時(shí)，隨著電機(jī)定子電壓的降低，主磁通減少，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)減少，轉(zhuǎn)子電流減少，轉(zhuǎn)子受到的電磁力減少，轉(zhuǎn)差率s增大，轉(zhuǎn)速減小，從而達(dá)到速度調(diào)節(jié)的目；同理，定子電壓升高，轉(zhuǎn)速增加。根據(jù)風(fēng)機(jī)速度的反饋信號(hào)，控制晶閘管SCR導(dǎo)通的相角，從而控制風(fēng)機(jī)定子的輸入電壓，以控制風(fēng)機(jī)的風(fēng)速。 轉(zhuǎn)子變電阻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備和線路簡(jiǎn)單，投資不高，但其機(jī)械特性較軟，調(diào)速范圍受到一定限制，且低速時(shí)轉(zhuǎn)差功率損耗較大，效率低，經(jīng)濟(jì)效益差。離合器的電樞與異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸相連并以恒速旋轉(zhuǎn)，磁極與工作機(jī)械相連。如何能夠?qū)⑾挠谵D(zhuǎn)子電阻上的功率利用起來(lái)，同時(shí)又能提高調(diào)速性能？串極調(diào)速就是在這樣的指導(dǎo)思想下提出來(lái)的。 串極調(diào)速具有機(jī)械特性比較硬、調(diào)速平滑、損耗小、效率高等優(yōu)點(diǎn)，便于向大容量發(fā)展，但它也存在著功率因素較低的缺點(diǎn)。變頻器是把固定電壓、固定頻率的交流電變換為可調(diào)電壓、可調(diào)頻率的交流電的變換器，是異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的控制裝置。如果磁通太弱，即電機(jī)出現(xiàn)欠勵(lì)磁，將會(huì)影響電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，由TM＝KT F M I 2 COS j 2 (式中 TM ：電磁轉(zhuǎn)矩，F(xiàn) M ：主磁通，I 2 ：轉(zhuǎn)子電流，COS j 2 ：轉(zhuǎn)子回路功率因素，KT ：比例系數(shù))，可知，電機(jī)磁通的減小，勢(shì)必造成電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的減小。所以，通常也把這種變頻器叫作VVVF裝置或VVVF。交－直－交變頻器主電路結(jié)構(gòu)如下圖。正、反向兩組按一定周期相互切換，在負(fù)載上就獲得交變的輸出電壓u 0。交－交變頻器由其控制方式?jīng)Q定了它的最高輸出頻率只能達(dá)到電源頻率的1/3～1/2，不能高速運(yùn)行，這是它的主要缺點(diǎn)。電壓型變頻器的主電路典型形式如下圖。電流型變頻器與電壓型變頻器在主電路結(jié)構(gòu)上基本相似，所不同的是電流型變頻器的中間直流環(huán)節(jié)采用大電感濾波，見(jiàn)下圖，直流電流波形比較平直，使施加于負(fù)載上的電流值穩(wěn)定不變，基本不受負(fù)載的影響，其特性類(lèi)似于電流源，所以稱(chēng)之為電流型變頻器。一般的交－交變頻器雖然沒(méi)有濾波電容，但供電電源的低阻抗使它具有電壓源的性質(zhì)，也屬于電壓型變頻器。PAM調(diào)制方式又有兩種：一種是調(diào)壓采用可控整流，即把交流電整流為直流電的同時(shí)進(jìn)行相控整流調(diào)壓，調(diào)頻采用三相六拍逆變器，這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，但由于輸入環(huán)節(jié)采用晶閘管可控整流器，當(dāng)電壓調(diào)得較低時(shí)，電網(wǎng)端功率因素較低，而輸出環(huán)節(jié)采用晶閘管組成的三相六拍逆變器，每周換相六次，輸出的諧波較大。PWM是將VV與VF集中于逆變器一起來(lái)完成的，稱(chēng)為脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation）方式，簡(jiǎn)稱(chēng)PWM方式。而要使方波電壓的有效值隨輸出頻率的變化而改變，只能靠改變方波的幅值，即只能靠前面的環(huán)節(jié)改變中間直流電壓的大小。那么應(yīng)該怎樣對(duì)電機(jī)的電壓與頻率進(jìn)行協(xié)調(diào)控制呢？對(duì)此，需要考慮基頻（額定頻率）以下和基頻以上兩種情況。由于恒定U 1 / f 1控制能在一定調(diào)速范圍內(nèi)近似維持磁通恒定，因此恒定U 1 / f 1控制屬于恒轉(zhuǎn)矩控制。恒定E g / f 1控制的穩(wěn)態(tài)性能優(yōu)于下面講的恒定U 1 / f 1控制，它正是恒定U 1 / f 1控制中補(bǔ)償定子壓降所追求的目標(biāo)。恒定U 1 / f 1控制的出發(fā)點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型，它的控制效果只有在穩(wěn)態(tài)時(shí)才符合要求?；钤龃?，造成電動(dòng)機(jī)中流過(guò)很大的電流，電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩將減小。電機(jī)磁通的減小，電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的減小。在開(kāi)關(guān)導(dǎo)通延遲時(shí)間內(nèi)，橋臂上下電力半導(dǎo)體器件均處于關(guān)斷狀態(tài)，因此又將開(kāi)關(guān)導(dǎo)通延遲時(shí)間稱(chēng)為互鎖時(shí)間?；ユi時(shí)間造成的壓降還會(huì)引起轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，在一定條件下將會(huì)引起轉(zhuǎn)速、電流的振蕩，嚴(yán)重時(shí)變頻器不能運(yùn)行。顯然，恒定E r / f 1控制的穩(wěn)態(tài)性能最好，可以獲得和直流電機(jī)一樣的線性機(jī)械特性。這正是矢量控制系統(tǒng)所遵循的原則。具有恒功率特性。這種方法稱(chēng)為轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，因?yàn)樗峭ㄟ^(guò)提高U 1 / f 1而得到的，故又稱(chēng)V/F控制或電壓補(bǔ)償。⑶全補(bǔ)償V/F曲線不論f 1為多大（在f 1≤f N的范圍內(nèi)），通過(guò)補(bǔ)償，都能保持F M＝恒值，稱(chēng)為完全補(bǔ)償V/F曲線，簡(jiǎn)稱(chēng)全補(bǔ)償V/F曲線（見(jiàn)下圖中曲線b）。因此，電動(dòng)機(jī)的負(fù)載大小不同，所需的補(bǔ)償電壓（從而全補(bǔ)償V/F曲線）也不一樣。磁通增加，將使鐵心達(dá)到飽和，F(xiàn) M的波形將逐漸地由正弦波變成平頂波，而勵(lì)磁電流I 0則為尖頂波。PWM脈寬調(diào)制是利用相當(dāng)于基波分量的信號(hào)波（調(diào)制波）對(duì)三角載波進(jìn)行調(diào)制，以達(dá)到調(diào)節(jié)輸出脈沖寬度的目的。
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