1、1 2022-6-8變頻器, 功率轉(zhuǎn)換器P = 3 Urms Irms P = 3 Urms Irms cos P = Udc Idc 33=輸入輸入DC橋橋輸出輸出機械裝置機械裝置電機電機3 電壓是常數(shù)電壓是常數(shù)電流與功率成比例電流與功率成比例cos 幾乎等于幾乎等于1僅需要輸出的功率和其他僅需要輸出的功率和其他一些損耗功率一些損耗功率電壓是常數(shù)電壓是常數(shù)電流與輸出成比例電流與輸出成比例電壓與輸出頻率成比例電壓與輸出頻率成比例電流根據(jù)負載和加電流根據(jù)負載和加/減速變化減速變化(and U/f)沒有負載時僅有磁場電流沒有負載時僅有磁場電流 (magnetization) cos 根據(jù)負載變化根

2、據(jù)負載變化負載確定轉(zhuǎn)矩負載確定轉(zhuǎn)矩生產(chǎn)過程給出速度要生產(chǎn)過程給出速度要求求5 . 15%1.5%1%92 . 82%P = T 2 2022-6-8電機轉(zhuǎn)矩曲線, 四象限運行T負載負載fT負載負載f正向速度反向速度輸出電壓refer next slide電動機運行狀態(tài)發(fā)電機運行狀態(tài)3 2022-6-8轉(zhuǎn)矩曲線, 額定運行區(qū)域fsN = ns - nN fNns額定的轉(zhuǎn)差率根據(jù)電機的銘牌計算所得額定的轉(zhuǎn)差率根據(jù)電機的銘牌計算所得TN 額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩fN 額定頻率額定頻率額定的轉(zhuǎn)額定的轉(zhuǎn)差率差率 fsN0.5 TN 0.5 fsN額定的轉(zhuǎn)差率常常采用百分數(shù)形式給出額定的轉(zhuǎn)差率常常采用百分數(shù)形式給

3、出sN = ns - nNnsn s = f N / p, 1 / s 4 2022-6-8電機的負載能力T負載負載f1.51.050fN703010TbrT過載過載T起動起動T常數(shù)常數(shù)905 2022-6-8轉(zhuǎn)矩曲線, 不同的電機設(shè)計T負載負載f3010Tbr50fN電機電流1.02.0Type A 低轉(zhuǎn)子電阻低轉(zhuǎn)子電阻高性能高性能Type B 高起動轉(zhuǎn)矩高起動轉(zhuǎn)矩低性能低性能制造時采用深轉(zhuǎn)子槽制造時采用深轉(zhuǎn)子槽Type C 高起動轉(zhuǎn)矩高起動轉(zhuǎn)矩較低性能較低性能采用雙轉(zhuǎn)子排制造采用雙轉(zhuǎn)子排制造(不適合于拖動不適合于拖動)Type D 非常高的起動轉(zhuǎn)矩非常高的起動轉(zhuǎn)矩高轉(zhuǎn)子電阻高轉(zhuǎn)子電阻低效率

4、低效率Tpull-upT起動起動6 2022-6-8采用減小ED增加電機的負載能力 ?T負載負載3010Tbr50fN1.02.0TN 有有 25% EDTN 有有 持續(xù)的負載持續(xù)的負載TN 有有 10% ED穩(wěn)定運行是需要的轉(zhuǎn)穩(wěn)定運行是需要的轉(zhuǎn)矩矩T運行區(qū)域總是足夠的運行區(qū)域總是足夠的加速時總需要附加的轉(zhuǎn)矩小小 ED 給電機給電機 “高的功率比率高的功率比率” ，但是它不能改變電機的轉(zhuǎn)矩曲線但是它不能改變電機的轉(zhuǎn)矩曲線在電梯應(yīng)用中，轉(zhuǎn)矩是的維數(shù)標(biāo)準(zhǔn)是在電梯應(yīng)用中，轉(zhuǎn)矩是的維數(shù)標(biāo)準(zhǔn)是#1.7 2022-6-8轉(zhuǎn)矩曲線, 電機電壓的影響T負載負載f301050fN1.02.0110% 電壓電壓1

5、00% 電壓電壓90% 電壓電壓65% 電壓電壓如果電機的電壓下降，電機所如果電機的電壓下降，電機所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也將會下降，電機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也將會下降，電機的轉(zhuǎn)差率將會增加的轉(zhuǎn)差率將會增加.Tbr U 2隨著電壓的下降，電機的無功電隨著電壓的下降，電機的無功電流將會下降，但是電機的有功電流將會下降，但是電機的有功電流將會增加流將會增加IFL U N I NU actual 8 2022-6-8電機的等效電路 U氣氣隙隙磁磁通通 定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子R rR sL mU 加在電加在電機端子上機端子上的電壓的電壓E 通過通過 Lm 產(chǎn)生產(chǎn)生磁場電壓磁場電壓損失在定子電阻上的電壓I sI qI d= R s

6、 I s9 2022-6-8電流矢量模糊控制速度參速度參考考U變頻器變頻器MIpAsicf反饋反饋電流電流 矢量矢量計算計算模糊控制模糊控制UDC -link轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩磁通磁通 refa 10 2022-6-83 - 2 坐標(biāo)變換ISiaibicaiai11 2022-6-8srIsdIsqIsaEUs定子坐標(biāo)上的電流矢量12 2022-6-8電機的基本公式電機的電流由兩部分組成電機的電流由兩部分組成:1磁場電流磁場電流 I d 和和2. 產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流 I q總的電流為總的電流為 I = I d 2 + I q 2P = T P = 3 U I cos = T I q I d I

7、 q = I cos I d E / E / f 高頻時高頻時 E = U= U I d Tbr = 3 p U 2 4 f XkXk 是電機的短路電抗 = 2 f Lk2 =Tbr ( U f ) 2 T = P / = n2 / 60 s = T = 9.55 P n電機的轉(zhuǎn)矩、功率和電機的轉(zhuǎn)矩、功率和速度滿足如下關(guān)系式速度滿足如下關(guān)系式為了保持電機的轉(zhuǎn)矩曲線，需要提供恒定為了保持電機的轉(zhuǎn)矩曲線，需要提供恒定的磁通的磁通. 為了在電機上輸出需要的轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動器為了在電機上輸出需要的轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動器必須提供給電機一定的電流必須提供給電機一定的電流 (對于轉(zhuǎn)矩，頻率不是必須的) T Iq 2 / s

8、13 2022-6-8電機的基本公式 2最大的可用轉(zhuǎn)矩在電機的弱磁區(qū)域，隨著速度的平方，按一定的比例減小最大的可用轉(zhuǎn)矩在電機的弱磁區(qū)域，隨著速度的平方，按一定的比例減小T load max = ( ( f N / f) 2 T br ) / 1.4如果如果U N motor U N mains ，那么弱磁點可以設(shè)置到那么弱磁點可以設(shè)置到 f N上上f fwp = ( U N mains / U N motor) f N 電機的過載能力可以從電機生產(chǎn)廠家得到電機的過載能力可以從電機生產(chǎn)廠家得到當(dāng)當(dāng) U N motor較低時，較低時， 電機將變得非常難以控制電機將變得非常難以控制.電機運行有電機運

9、行有 10% 電壓波動電壓波動. 如如 200V 的電機，這意味著在的電機，這意味著在2Hz時的電壓波動為時的電壓波動為 2/50 2000.1 = 0.8 Volts即即400V供電電壓的供電電壓的0.2%. 14 2022-6-8電機的轉(zhuǎn)矩曲線, 線性U/fT負載負載fT負載負載正向運行輸出電壓電動機狀態(tài)發(fā)電機狀態(tài)15 2022-6-8開環(huán)矢量控制運行50fNUmotorf30400V UN可編程可編程 U/f cu曲線，參數(shù)曲線，參數(shù)P 1.8 = 2弱磁點頻率，參數(shù)P6.3弱磁點電壓，參數(shù) P6.4U/f 曲線中間點曲線中間點頻率，參數(shù)頻率，參數(shù) P6.5U/f 曲線中間點曲線中間點電

10、壓，參數(shù)電壓，參數(shù) P6.60Hz時的電時的電壓，參數(shù)壓，參數(shù) P6.7轉(zhuǎn)矩自動提升轉(zhuǎn)矩自動提升參數(shù)參數(shù)P1.9 = 1補償轉(zhuǎn)差率的速補償轉(zhuǎn)差率的速度控制，參數(shù)度控制，參數(shù)P6.1 = 1 (P1.14)起動時用0.8IN的電流直流制動 ，測得定子的電阻值 (參數(shù)P4.11)16 2022-6-8磁場電流 Id的調(diào)節(jié)Idf線性線性 U/f曲線曲線理想的理想的實際的，補償實際的，補償曲線曲線U/f 曲線中間點曲線中間點頻率頻率 P6.5適當(dāng)?shù)闹禐檫m當(dāng)?shù)闹禐?2 . 3 f sN（額額定轉(zhuǎn)差頻率）定轉(zhuǎn)差頻率）U/f曲線中間點電曲線中間點電壓，參數(shù)壓，參數(shù) P6.60Hz時的電時的電壓，參數(shù)壓，參數(shù)

11、 P6.71 Hz17 2022-6-8電流極限等級I trip 突跳電流，保護功率模塊突跳電流，保護功率模塊4Inrms額定額定 (2.83 Inpeak峰值峰值)I N 電機額定電流電機額定電流 = 1I N 一般電機運行電流一般電機運行電流 0.95電流調(diào)節(jié)極限電流調(diào)節(jié)極限 I max = 1.5 電流切割極限電流切割極限 = I max + 0.4 最大切割機電流極限最大切割機電流極限 = 2.6 最大電流調(diào)節(jié)極限最大電流調(diào)節(jié)極限 = 2.5 高的起動電流，允許時間為2s18 2022-6-8高負載，低轉(zhuǎn)速時的電機調(diào)節(jié) 找到合適的可編程找到合適的可編程 U/f曲線設(shè)置曲線設(shè)置 參考相應(yīng)

12、指令參考相應(yīng)指令 起動時用直流制動起動時用直流制動 找到速度控制極限為找到速度控制極限為 OFF torque boost off and enough manual IR torque boost ON 設(shè)置速度控制為設(shè)置速度控制為 ON19 2022-6-8開環(huán)控制性能參數(shù)開環(huán)控制性能參數(shù) 變頻器的直流橋驅(qū)動性能變頻器的直流橋驅(qū)動性能 速度偏差速度偏差 0,5 % 動態(tài)速度偏差動態(tài)速度偏差 200% 低頻時的可控制轉(zhuǎn)矩低頻時的可控制轉(zhuǎn)矩 125% 轉(zhuǎn)矩相應(yīng)時間轉(zhuǎn)矩相應(yīng)時間 10 ms 在整個速度范圍性能數(shù)據(jù)均有效在整個速度范圍性能數(shù)據(jù)均有效 從從 1 Hz開始運行開始運行 (電機的額定轉(zhuǎn)差

13、率電機的額定轉(zhuǎn)差率) 有內(nèi)部轉(zhuǎn)矩有內(nèi)部轉(zhuǎn)矩“測量測量”的轉(zhuǎn)矩控制的轉(zhuǎn)矩控制 實時計算時間實時計算時間 1ms20 2022-6-8動態(tài)制動 P = 3 Urms Irms P = 3 Urms Irms cos P = Udc IBRave 33=輸入輸入直流橋直流橋輸出輸出機械裝置機械裝置Motor3 能量從電機反饋到直流橋能量從電機反饋到直流橋能量需要被消耗到制動電能量需要被消耗到制動電阻上阻上一般說來，要求制動的能一般說來，要求制動的能力小于加速時所需的能量力小于加速時所需的能量電壓與頻率成比例電壓與頻率成比例電流根據(jù)負載和減速電流根據(jù)負載和減速 (and U/f)機械摩擦將產(chǎn)生異步分制動轉(zhuǎn)矩機械摩擦將產(chǎn)生異步分制動轉(zhuǎn)矩cos 一般小于加速時的值一般小于加速時的值T 0 電機運行電機運行在發(fā)電機狀態(tài)在發(fā)電機狀態(tài)高慣量負載需要減高慣量負載需要減速運行速運行P = T 如果采用線整流如果采用線整流單元，能量能被單元，