《变频器的原理》.ppt

二、PWM技术 1、定义：利用半导体器件的开通和关断，把直流电压变成一定形状的电压脉冲序列，以实现变频、变压及控制和消除谐波为目标的一门技术。 2、数学分析： 三、异步电机变频调速控制策略 变频器控制的对象是电机，首先研究电机等效图 一 等效图: 1、转子电势: 转子电势的频率为f2 ，转子旋转后，由于转子导体与磁场之间的相对运动速度减小，转子感应电势的频率也随之减小，此时: f2 f1S 1 转子不动时，一相的电势为: E2 4.44f1w2 kw2 2 式中: W2--转子一相绕组匝数 KW2--转子绕组系数 四.异步电机的多变量数学模型和坐标变换 一 概述: 现代自动控制普遍要求动作灵活、行动快速、定位准确、对传动和伺服系统有很高的要求。 V/f C只控制磁通，不控制电机转矩。 转差频率控制：可在一定程度上控制电机转矩，但是转差频率控制是由电机静态方程上导出的，电机动态性能较差。考虑到动态快速变化的过程中，电机除稳态电流外，还有相当大的瞬态电流，产生的电机转矩和稳态转矩有很大的不同。因此良好的动态转矩，有效地控制电机动态转矩是关键。 1、与直流电机类比: 1 直流电机：磁通由励磁绕组产生，可以事先建立而不参与系统的动态过程，因此动态数学模型只有一个输入变量—电枢电压和一个输出变量—转速。 二 异步电机动态数学模型: 1、异步电机的基本方程: 1 工作原理 3.矩阵变频器: 1 优点; 当 时，ATR输出信号“TQ”变为“0”态，控制开关S接通零状态选择单元AZS提供的零电压信号，把零电压加到电机上，使定子磁链停止不动，转矩减小。 转矩的实际值可由转矩计算单元AMC根据 4 式计算得到 九、中（高）压大功率变频器 一 概述: 1、定义: 把用来驱动1KV-10KV 交流电机的中，大容量变频器，称为中（高）压大功率变频器.习惯上把额定电压为6KV和3KV的电机称为高压电机，因此1KV-10KV的变频器称为中高压变频器。 九、中（高）压大功率变频器 一 概述 1.定义: 2.特点: 2、特点: 功率范围:400KW以上 可靠性:部件和整机的可靠性，用平均无故障时间 MTBF 表示. 设备出现故障后迅速维修的能力，用平均无故障时间 MTTF 表示. 一般地说 MTBF 10, MTTF 小时 可靠性与功率单元，控制电路和冷却系统有关. 功率器件的额定电压和电源电压之间有2:1的冗余，也可以降额使用。 控制单元电子元件采用最高级别低电子器件并降额使用；控制单元不使用电位器，电位器的使用寿命比固定电阻低；控制单元在整机调试前连续通电168小时 7天 ，调试后再连续通电168小时。 冷却系统：强迫风冷，1500KW以上时考虑水冷。 3、（高）压大功率变频器的技术要求: 除与应具备通用变频器所具有的基于拖动系统所要求的各项性能外在小功率变频器中并不重要的问题，在这里却显得特别重要.主要是: 1 与电网的关系：电网供电系统有合理的设计；希望变频器对电网电压的波动范围的容忍度大一些。 2 谐波对电网的影响：输入谐波畸变必须控制在标准规定的范 围内。 3 输出的谐波成分:较大的谐波成分会使电机过热,噪声过大. 4 共模电压和du/dt的影响 3、应用场合 起动大型交流同步电机，起动完成后切换到同步运行. 3.应用场合 二 中（高）压变频器的 种类:1.交-交变频器: 二 中（高）压变频器的种类: 1.交-交变频器: 交-交变频器是指无中间环节，直接将电网频率电压变换为所需的频率的电压。由于是直接变换，效率较高；交流输出电压是直接由交流输入电压波的某些部分的包络所构成，因而其输出频率为交流电源频率的1/2-1/3，波形较差；所用的元件较多，功率因数较低谐波含量大，对电源污染严重。 将两组极性相反的相控整流器并联就构成了单相交-交变换器，如图8-1. （1）（A,B 为能控对，（A,C 为能观对； （2）C sI-A -1B为正实矩阵； （3） 经验证，条件（1），（2）式满足的。现讨论条件（3），对误差系统方程（10），（11），（12）有： 取 （7-13） 则有： 因此，根据以上地推导可知，只需取自适应律： 条件（3）也能满足，从而保证了误差系统的渐近稳定性，同时可以证明： 7-16） 式（7-7），（7-15）就构成了电机转速的完整辨识算法。 （7-14） （7-15） 4、扩展卡尔曼滤波器： 利用最小均放误差性质的方法和应用正交投影的概念得到的最小均方误差算法。可有效地削弱随机干扰和测量噪声的影响。 （1）最小均方误差估计： 设信号，噪声，与测量的状态变量为： 则测量模型为： 式中C位m n维常值矩阵。设x和 是独立的随机向量，其均值和均方差阵为： 4.扩展卡尔曼滤波器： （1）（