《三相交流异步电动机变频控制》.ppt

三相交流异步电动机 三相交流异步电动机 三相交流异步电动机 * 前端盖 机座 风罩（和后端盖固定在一起，风扇在后端盖外） 接线盒 三相驱动电源U、V、W（由变频器提供） 定子绕组 定子铁心 笼型转子 去掉铁心后 导条 三相交流异步电动机的定子铁心由硅钢片叠合而成，线圈槽中嵌有三相对称绕组，外接三相交流电源；转子也由硅钢片叠合而成，线圈槽中铸有导条（通常为铝导条），去掉铁心后，剩下的导条形似鼠笼，因此，三相交流异步电动机俗称鼠笼式电动机。 变频控制 U X W Z V Y U V W Z Y X n1 n2 U V W 定子绕组展开图 当定子绕组通入三相对称电流后，在三相绕组中产生旋转磁场，其转速n1称为同步转速。旋转磁场切割笼形转子中的导条，并在导条中产生感应电流，这样，导条在磁场中产生电磁力并形成电磁转矩。转子沿磁场旋转方向以转速n2旋转。因为转子转速只能小于同步转速，故称为异步电动机；又因为转子导条的电流是由旋转磁场感应而来，所以又称为感应电动机。 变频控制 3? Y（星形）接法 U V W Z Y Z U W X Y Z V ?接法 3? U V W Z Y Z B U Z V Y X W U V W 改变接入电源的相序，可使旋转磁场转向发生改变，就可实现电动机的正反转控制。 改变电源的频率可实现电机的转速控制，但在改变频率的同时还要改变电源电压，这是三相交流异步电动机变频调速的基础。 接线盒 接线盒 同步转速： 主磁通： 定子绕组极对数 定子绕组电源频率 定子绕组电源电压 定子绕组匝数 变频控制 参考P50-51 图3-23 交流主轴电机一般采用三相交流异步电机，并采用通用变频器进行驱动。若机床主轴对转速有很高的要求，并有C轴或定向控制时，交流主轴电机就要采用光电编码器作为检测器件，并采用矢量控制的变频器。 1－前轴承座 2－笼型转子 3－定子三相对称绕组 4－接线盒 5－后轴承座 6－主轴编码器 7－端盖 8－风扇 1PH7交流主轴电动机 变频控制 为了得到等效正弦波，需要输出一系列幅值相等而宽度不相等的矩形波。用三角波u△作为载波，通过对正弦波控制信号uc进行调制就可获得可以得到SPWM波形u，调制后生成的脉冲信号u控制大功率晶体管的导通、截止，经功率放大后，最后生成随正弦波控制信号uc变化的等效正弦波来驱动交流电动机。 正弦波脉冲宽度调制（SPWM） 变频控制 IGBT功率模块 SPWM 控制电路 设定 VT1~VT6导通、关断 直流母线 主电路 参考P82-83 图4-32、4-33 1.组 成 变频控制 主电路左侧是桥式整流电路，将工频交流电变成直流电；中间是滤波环节，A、B两条线路为直流母线；右侧是逆变器，用VT1~VT6六只大功率晶体管把直流电变成三相交流电U、V、W。 功率放大后的U、V、W是脉宽按正弦规律变化的等效正弦交流电，正是这个正弦波交流电保证了交流伺服电机的运行。 改变大功率晶体管的开关频率，可实现电机的调整；改变大功率晶体管导通、截止的开关逻辑，可改变U、V、W三相相序，实现电机的转向控制。 主电路 变频控制 2. IPM智能功率模块 把一部分控制电路功能和功率开关器件集成在一个模块，即智能功率模块(Intelligent Power Modules）。 IPM一般用IGBT作为功率开关元件，内藏电流传感器并与驱动电路集成。非常适合于变频器、逆变电源、伺服进给驱动装置作为理想的电力电子器件。 日本三菱电机公司的PM50RHA120智能功率模块，由IGBT功率开关构成三相逆变部分和再生制动部分。保护电路包括欠电压、开关过电流、桥臂短路及过热等系统保护功能，提高了系统抗干扰能力和可靠性。该IPM耐压1200V，额定工作电流50A、开关时间ton=2μs，toff=3.5μs。可用于开关频率20kHz以上、7.5kVA（5.5kW）三相交流伺服电动机的控制。 变频控制 通过改变感应电机三相绕组电源的频率可改变电动机的转速。根据E=4.44f1W1K1?，当采用变频调速时，若定子电势E保持恒定，则随着频率f1的上升，气隙磁通?势必下降，电机输出转矩下降；另一方面，若频率f1下降，势必造成磁通?的增加，使磁路饱和，励磁电流上升，电动机发热就比较严重，这也是不允许的。 变频调速基础 变频调速时，在调节频率f1的同时，也要相应地改变定子的电势E，以维持气隙磁通?不变。频率较高时，可认为定子电压U1≈E，则变频调