自动控制系统：6.3-6.4 转速开环恒压频比控制的变频调速系统.ppt

【自动控制系统：6.3-6.4 转速开环恒压频比控制的变频调速系统】 在电力驱动领域，交流异步电动机的变频调速技术广泛应用，其中转速开环恒压频比控制是一种常见的控制策略。本篇主要围绕这一主题，探讨了变频调速系统的基础、SPWM变频器以及电压频率协调控制方法，特别是针对异步电动机的机械特性进行了深入分析。 6.1 变频调速的基本要求 变频调速的目标是改变电动机的速度，同时保持最大转矩不变。在基频以下，频率降低，电动机转速减小，为维持最大转矩，需要保持每极磁通量（Φm）为额定值。而在基频以上，频率增加，电压保持恒定，以保证磁通量恒定。 6.3 磁通与电势的关系 异步电动机的磁通分为主磁通（通过气隙的磁通，即气隙磁通Φm）和漏磁通。主磁通由定转子绕组电流共同产生，而漏磁通仅与单一方绕组铰链。磁通与感应电势之间存在关系，例如气隙磁通感应的电势Eg，以及定子全磁通和转子全磁通感应的电势Es和Er。 6.3.2 恒压恒频时异步电动机的机械特性 在忽略谐波、磁饱和和铁损的理想情况下，电动机的稳态等效电路可以简化，进而推导出机械特性。恒压恒频时，随着速度s的变化，电动机的电磁转矩TM与速度成线性关系，但随着s接近1，机械特性会由直线段变为双曲线段。 6.3.3 电压-频率协调控制下的机械特性 电压-频率协调控制是变频调速的关键，其中恒压频比（U1/ω1）控制是最常用的方式之一。该方法旨在保持U1约等于Eg，以近似保持气隙磁通恒定。同步转速n0随频率变化，而实际转速n受到负载的影响。在恒压频比控制下，机械特性会平行下移，类似于直流电动机的调压调速。通过定子压降补偿，可提升电压U1，增强电动机在低频时的带载能力。 6.4 转速开环恒压频比控制的变频调速系统 在这种控制方式下，系统不包含速度反馈，直接根据设定的电压频率比调整逆变器的输出，从而改变电动机的速度。虽然简单，但精度相对较低，且负载变化时稳定性受到影响。 6.5 转速闭环转差频率控制的变频调速系统 与开环控制相比，闭环转差频率控制引入速度反馈，能提供更精确的转速控制和更好的动态性能，但系统结构更为复杂。 总结来说，转速开环恒压频比控制是通过保持电压与频率的恒定比例来调节交流异步电动机速度，实现调速目的。这种控制方式考虑了磁通与电势的关系，以及在不同工况下的电动机机械特性，为实际应用提供了理论基础。然而，为获得更高的控制精度和系统稳定性，往往还需要结合闭环控制策略。