电流源型转差频率控制的闭环调速控制系统设计概述Word下载.docx
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电流源型转差频率控制的闭环调速控制系统设计概述Word下载.docx
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变频器不仅调速平滑,范围大,效率高,启动电流小,运行平稳,而且节能效果明显。
因此,交流变频调速已逐渐取代了过去的传统滑差调速、变极调速、直流调速等调速系统,越来越广泛的应用于冶金、纺织、印染、烟机生产线及楼宇、供水空调等领域
1.2转差频率控制的基本概念
直流电动机的转矩与电枢电流成正比,控制电流就能控制转矩。
因此,转速调节器的输出信号当作电流给定信号,也就是转矩给定信号。
在交流异步电动机中,影响转矩的因素较多,控制异步电动机转矩的问题也比较复杂。
在恒控制时的电磁转矩公式
(1-1)
将
代入上式得
(1-2)
令
,并定义为转差角频率,
是点击的结构常数,则:
(1-3)
当电机稳态运行时,S值很小,因而
也很小,只有
的百分之几,可以认为
,则转矩可近似表示为
(1-4)
在S值很小的稳态运行范围内,如果能够保持气隙磁通
不变,异步电动机的转矩就近似与转差角频率
成正比。
因此,在异步电动机中控制
,就和直流电动机中控制电流一样,能够达到间接控制转矩的目的。
控制转差频率就代表控制转矩,这就是转差频率控制的基本概念。
1.3转差频率控制的规律
转差频率控制的规律是:
(1)在
的范围内,转矩
基本上与
成正比(如图1.1所示),条件是气隙磁通
不变。
图1.1按恒
值控制的
特性
(2)在不同的定子电流值时,按
的函数关系(如图1.2所示)来控制定子电压和频率就能保证气隙磁通
恒定。
图1.2不同定子电流时
控制所需要的电压-频率特性曲线
图1.1、图1.2分别为按恒
特性曲线和不同定子电流时
控制所需要的电压-频率特性曲线。
第2章课程设计内容
主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分,变频器的主电路大体上可分为两类:
电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器,直流回路的滤波是电容。
电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器,其直流回路滤波是电感。
它由三部分构成,将工频电源变换为直流功率的“整流器”,吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”,以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。
在设计中采用的是电流型。
2.1主电路设计
1.整流电路的设计
最近大量使用的是二极管的变流器,它把工频电源变换为直流电源。
也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器,由于其功率方向可逆,可以进行再生运转。
设计中采用了三相桥式可控整流电路。
在整流器整流后的直流电压中,含有电源6倍频率的脉动电压,此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。
为了抑制电压波动,采用电感吸收脉动电流。
装置容量小时,如果电源和主电路构成器件有余量,可以省去电感采用简单的平波回路。
图2.1为三相桥式可控整流电路图。
在交-直-交变压变频器中,中间直流环节采用大电感滤波(如图2.1所示)后,直流电流波形比较平直,相当于一个恒流源。
图2.1三相桥式可控整流电路
2.电流源型逆变电路
同整流器相反,逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率,以所确定的时间使6个开关器件导通、关断就可以得到3相交流输出。
图2.1输出的交流电流是矩形波或阶梯波,叫做电流源型逆变器或称为电流型逆变器。
电流源型逆变器可以满足快速起制动和可逆运行。
图2.2为逆变电路图。
图2.4逆变电路
3.主电路图
图2.3为主电路图。
图2.3主电路图
2.2电流调节器的设计
图2.4为电流调节器的结构框图。
图2.4电流调节器结构框图
1.确定时间常数
1)整流装置滞后时间常数
。
查电表可知,三相桥式电路的平均失控时间
2)电流滤波时间常数
三相桥式电路每个波头的时间是3.3ms,为了基本滤平波头,应有
因此取
3)电流环小时间常数之和
按小时间常数近似处理,取
2.选择电流调节器机构
根据设计要求允许波动为
%,即
%,并保证稳态电流无差,可按典型系统设计电流调节器。
电流环控制对象是双惯性的,因此可用电流型调节器。
其传递函数为
(2-5)
式中:
为电流调节器的比例系数
为电流调节器的超常时间常数
选择
则ACR的比例系数为
(2-6)
近似条件
1)电力电子变换器纯滞后的近似处理
(2-7)
2)忽略反动电动势变化对电流环的动态影响
(2-8)
3)电流环小惯性群的近似处理
(2-9)
3.电流调节器的参数计算
由
%查表可选
,
则
(2-10)
利用式(2-9)和式(2-10)可得
(2-11)
4.电流调节器的实现
用于计算电流调节器的具体电路参数
(2-12)
(2-13)
(2-14)
2.3转速调节器的设计
1.电流环的等效闭环传递函数
(2-15)
2.转速调节器机构的选择
按设计要求,选用PI调节器传递函数为
(2-16)
式中:
为转速调节器的比例系数
为转速调节器的超常时间常数
(2-17)
(2-18)
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