变频调速的控制方式

1变频调速的控制方式基本控制方式:电动机调速时,一个重要的原则是保持每极的磁通量为额定值不变.在交流电动机中,磁通是由定子和转子磁动势合成产生的,要保持磁通恒定,在控制上较为复杂.三相异步电动机定子每相电动势的有效值为E1=4.44f1N1K1φm式中:f1------定子频率N1-----定子每相绕组串联匝数K1----基波绕组系数φm----每极气隙磁通量从上式可知,只要控制E1,f1就可以控制磁通φm当f1由额定频率fn1下调时,要保持φm不变,必须同时降低E1,否则就会造成φm的增大,使定子电流中的励磁电流分量增加,造成电动机过热;而只要保持E1/f1=常值,φm就可为常值.这就是”恒定电动势/频率”比(E1/f1=常值)的控制方式.然而,感应电动势E1难以控制,当电动势较高时,可认为U1≈E1,则得U1/f1=常值这就是”恒压/频率”比的控制方式.在低频时,U1,E1都较小,定子阻抗压降不能忽略,可以人为地将U1升高,以补偿定子压降,如图1所示：2:当f1由fn1上调时,由于电动机绝缘的限制,电压U1不能超过Un1,只能保持额定值不变.从上面公式中可以知道,这将使磁通φm与f1成反比地降低(即要保持E1不变,而f1要提高到fn1以上时,φm必然要降低),如图2所示:所以在额定频率fn1以下时为恒转矩调速,fn1以上时基本属于恒功率调速.变频调速系统采用恒压频比(U/f=常数)控制的转速开环电压型变频调速系统,用于对调速性能要求不高的不可逆传动系统,如风机、水泵等的调速装置。该系统的主电路由可控整流器和电压型逆变器组成，逆变电路采用180度导电型，负载为Y接线型的三相异步电动机。3在控制方式上，额定频率以下采用恒磁通调速（φm=φmn），保持U1/f1恒定，并在低频段补偿定子漏阻抗压降；在额定频率以上时，则保持U1=Un1，为近似恒功率调速，其控制特性见图2.在控制系统中,为保证电压、频率按比例协调变化，由给定积分器GI的输出信号Ug分为两路同时控制电压和频率变化。电压控制部分用来调节可控整流器的输出电压，主要由电压外环和电流内环组成。外环设电压调节器AVR，用以调节输出电压，使其始终跟随给定电压（Ug）变化。内环设电流调节器ACR，用以限制动态电流，同时也能起到抑制故障电流的作用。频率控制部分主要由电压频率变换器GVF、环形分配器DRC和脉冲放大器AP组成，以便送出与电压成正比的频率信号，用来控制逆变器的输出频率。各环节的功能说明如下：（见图3）a.GI:给定积分器，为积分（I）调节器，将输入的阶跃变化的转速给定信号n*转换为转换为斜坡信号Ug，（也就是将阶跃输入电压变为斜率可调的斜坡电压），以避免阶跃信号直接加到控制系统上造成相当于直接起动的冲击电流。可以保证在转速开环状态下的电动机电压和转速能够平稳上升。与软起动器相类似。b.GF：函数发生器，用以产生U/f=常值的协调曲线。在低频时用来提供电动机定子压降的补偿特性，使低频时仍能近似地保持恒磁通调速。在频率达到额定频率（50HZ）以上4时，则使输出限幅，保证电动机由变频器的额定电压供电，实现近似的恒功率调速。c.AVR：电压调节器，为比例积分（PI）调节器，将在整流器输出端检测到的电压作为负反馈信号（-U）与给定信号（+U）相比较，可以根据实际需要，实现对电压的自动控制。d.ACR：电流调节器，为比例积分（PI）调节器，将在整流器输入端检测到的电流作为负反馈信号（-i）与电压调节器的输出信号（+i）相比较，根据实际需要实现对电流的自动控制。e.GFC：频率给定动态校正器。用来协调动态过程中的频率变化速率，使其减慢一些，以便能与具有大惯性环节的电压变化速率保持一致。GFC也可以理解为频率给定的滤波环节，用以使频率给定回路的动态过程大体与电压闭环系统等效动态过程一致，使其在调频调压过程中，电压与频率协调变化。f.GVF：电压频率变换器。将输入电压信号转换成相应频率的脉冲信号，它是一种“模-数”变换器。要求输出频率与输入电压之间有良好的线性关系（按线性变化），以确保“恒压频比”（U/f=常值）的条件得到满足。g.DRC：环形分配器。将输入脉冲信号转换为六个一组、依次间隔60度电角度并具有一定宽度的脉冲信号，分配给逆变桥中相应的晶闸管，以决定其通、断。h.AP：脉冲放大器。将环形分配器的输出脉冲进行功率放大并拓宽到需要的宽度，确保触发信号满足逆变桥的要求。