©浙江大学电气工程学院机电运动控制系统第二章异步电机的控制机电运动控制系统年珩nianheng@zju.edu.cn浙江大学电气工程学院机电运动控制系统异步电机的控制§2-7静止变频器变频☆变频调速系统由变频器+控制系统+电机构成,，本节对变频器作回顾和扩充☆变频方式分类（1）间接变频：工频交流直流变频交流，称交—直—交（间接）变频，用于中、小容量调速传动。（2）直接变频：工频交流变频交流，称交—交（直接）变频，用于大容量、低速传动。逆变整流机电运动控制系统异步电机的控制1．结构型式：按电压与频率协调控制的实现方式区分（1）可控整流器调压+逆变器变频◆协调控制的实现■变相控调压■改变逆变器换流快慢（脉冲频率）实现变频一、交—直—交变频器机电运动控制系统异步电机的控制一、交—直—交变频器11Ufdd0cosUUPFcoscoscos◆优点：调压、变频在两个环节中完成，协调控制简单、方便缺点：■低频时电压低低压时角大（）系统输入功率因数低■逆变器开关频率低，输出为六阶梯波，低次谐波含量大（输出特性差）机电运动控制系统异步电机的控制一、交—直—交变频器0cosd0U（2）不控整流器整流+斩波器调压+逆变器变频◆协调控制的实现■不控整流（），提高输入■不控整流输出恒定，采用斩波器脉宽调制调压■逆变器输出六阶梯波，仍有输出特性差（低频谐波）问题机电运动控制系统异步电机的控制一、交—直—交变频器◆逆变器输出特性改善——脉宽调制■提高逆变器开关频率，使最低次谐波频率提高，负面影响削弱■采用正弦脉宽调制（SinePulsewidthModulation——PWM）控制，使输出电压以正弦基波为主（3）不控整流器整流+PWM逆变器调压/变频机电运动控制系统异步电机的控制一、交—直—交变频器GTOGTR:1kHz:2~4kHzIGBTP-MOS:20kHz:100kFETHz◆PWM逆变器同时实现调压与变频双重功能◆采用自关断器件作高频开关■电压控制型☆交—直—交变换中存在直流环节，采用不同滤波元件以平滑直流电压/电流，因此形成了不同的逆变器电源内阻特性。■电流控制型机电运动控制系统异步电机的控制2．逆变器的电源特性（1）电压源型逆变器◆特性■大电容滤波，逆变器电源内阻为，动态时，，呈现低内阻特性■输出电压不随负载电流变，稳定，呈电压源性质逆变器的电源特性1C1CdUdI机电运动控制系统异步电机的控制逆变器的电源特性LL（2）电流源型逆变器◆特性■大电感滤波，逆变器电源内阻为，动态时，，呈现高内阻特性■输出电流稳定，输出电压随负载电流变，呈电流源特性机电运动控制系统异步电机的控制逆变器的电源特性+-dUVT1VT3VT5VT4VT6VT2ABCabc（3）比较①功率开关导通方式——与逆变器类型有关（A）电压源型：180o导通型（每管导通半周期）（a）换流在同相上、下桥臂元件间进行，要求触发信号互补VT3VT6VT1VT4VT2VT5a相b相c相18001t机电运动控制系统异步电机的控制逆变器的电源特性dU13dU23dU相相相01t（b）任何时刻均有三管导通，使三相电压确定——电压源型特点■如时刻，VT1、VT2、VT3通，形成三相绕组电压状态为1t+-dUVT1VT3VT5VT4VT6VT2ABCabc机电运动控制系统异步电机的控制逆变器的电源特性1t（B）电流源型：1200导通型（每管导通1/3周期）（a）换流在同组（共阳或共阴组）的三相元件间进行dU机电运动控制系统异步电机的控制逆变器的电源特性dIadiIcdiI0bi1t（b）任何时候只有两管导通，使三相电流确定——电流源特点■如时刻，VT1、VT2通，形成三相电流状态为1t+-dUVT1VT3VT5VT4VT6VT2ABCabc机电运动控制系统异步电机的控制逆变器的电源特性②四象限运行能力☆具有四象限运行能力的关键是：能量/功率可通过变频器在电网与负载（电机）间双向流动，这与逆变器类型有关。（A）电压源型逆变器（a）大电容滤波，直流母线电压极性不能改变机电运动控制系统异步电机的控制逆变器的电源特性（b）两桥开关元件单向导电性决定了直流电流流向不能变（c）功率只能从电网流向电机，电机只能作电动运行，故无四象限运行能力（d）如要功率倒流，在保证直流电压极性不变条件下，必须改造系统结构机电运动控制...
