电力电子61,62学习课件.pptx

6.1引言6.2SPWM变频器6.3电压频率协调控制方式及其稳态特性6.4转速开环恒压频比控制的变频调速系统6.5转速闭环转差频率控制的变频调速系统第六章交流异步电动机变压变频调速系统学习要点了解变频调速系统的应用领域和基本类型理解变频调速的基本要求重点掌握SPWM变频的工作原理

6.1引言6.1.1交流调速的应用6.1.2交流调速的分类6.1.3变频调速的基本要求

6.1.1交流调速的应用一般性能的节能调速—风机水泵类负载高性能的交流调速系统和伺服系统—矢量控制、直接转矩控制、解耦控制直流电机容量转速积不超过106kW·r/min二十世纪后期，交流调速80%,直流调速20%在20世纪上半叶，鉴于直流调速优越的性能，高性能可调速拖动都采用直流电机，而占总容量80%以上的不变速拖动则采用交流电机。特大容量、极高转速的交流调速

6.1.2交流调速的分类异步电动机的转速n表示为定子频率转差率极对数

6.1.2交流调速的分类异步电动机的转速n表示为交流调速变转差率调速变极调速变频调速调定子电压调转子电压串级调速

6.1.2交流调速的分类异步电动机的转速n表示为调定子电压调转子电压串级调速交流调速变转差率调速变极调速变频调速转差功率消耗型转差功率回馈型转差功率不变型~PmPsP2效率最高变频调速是交流调速中效率最高，静态及动态特性最为优良，目前应用最广的一种交流调速方法。

6.1.3变频调速的基本要求为保证调速时电动机的最大转矩不变，希望保持电机中每极磁通量Φm为额定值不变。Eg—气隙磁通在定子每相中感应电动势的有效值（VT）f1—定子频率（Hz）Ns—定子每相绕组串联匝数kNs—基波绕组系数?m—每极气隙磁通量（Wb）磁通太弱，没有充分利用电机的铁心，是一种浪费；过分增大磁通，又会使铁心饱和，导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热而损坏电机。

6.1.3变频调速的基本要求基频以下：基频以上：电压恒定而频率增加U1≈Eg为保证调速时电动机的最大转矩不变，希望保持电机中每极磁通量Φm为额定值不变。交流电机变频调速的控制特性图f1N恒转矩U1U1NΦmNΦm恒功率ΦmU1f1OP

6.1.3变频调速的基本要求直流电机双域调速的控制特性交流电机变频调速的控制特性f1N恒转矩U1U1NΦmNΦm恒功率ΦmU1f1OP相对于直流调速，变频调速控制复杂。但变频调速可以获得和直流调速相仿的控制性能。

6.2SPWM变频器6.2.1间接变频装置简介6.2.2SPWM变频器工作原理6.2.3电流跟踪型PWM变频器

6.2.1间接变频装置简介变频装置控制电路异步电动机负载变频调速系统的构成变频装置分为直接变频和间接变频，常用的是间接变频间接变频装置的构成交-直-交（间接）变压变频器变压变频(VTVTVTF)中间直流环节恒压恒频(CVTCF)逆变DCACAC~50Hz整流

6.2.1间接变频装置简介两种类型逆变器结构电压型逆变器:直流环节并联大电容滤波，因而直流电压波形比较平直，相当于恒压源，输出交流电压是矩形波或阶梯波电流型逆变器:直流环节串联大电感滤波，直流电流波形比较平直，相当于一个恒流源，输出交流电流是矩形波或阶梯波

电压源和电流源变频器特点比较变频器类型电压源电流源直流回路滤波环节电容器电抗器输出电压波形矩形波决定于负载，对异步电机负载近似为正弦波输出电流波形决定于负载的功率因数矩形波输出阻抗小大回馈制动在电源侧反并联逆变器主电路不需要附加设备调速动态响应较慢快适用范围多电机拖动，稳频稳压电源单电机拖动，可逆拖动6.2.1间接变频装置简介变频调速系统多采用电压源型变频器

6.2.1间接变频装置简介间接变频装置的结构形式AC逆变DCAC~50Hz可控整流调压变频ACSPWM逆变DCAC~50Hz不控整流调压变频AC逆变DCAC~50Hz不控整流斩波器调压变频用于电压变化范围不太大的场合增加了中间电能变换环节

6.2.1间接变频装置简介主电路只有一个可控的功率环节，简化了结构使用了不可控整流器，电网功率因数接近于1调频调压的实现与直流环节参数无关，加快了动态响应负载电机在近似正弦波的电压下运行，转矩脉动小SPWM变频器特点ACSPWM逆变DCAC~50Hz不控整流SPWM变频器结构简单、性能优良，成为当前应用最广的一种结构形式。

等幅不等宽等宽不等幅正弦半波6.2.2SPWM变频器工作原理SPWM波的等效面积等效SPWM逆变DCAC~50Hz不控整流

面积等效原理：面积相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果（