笼型异步电机变压变频调速系统 ( VVVF 系统) —— 转差功率不变型调速系统

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第 6 章. 笼型异步电机变压变频调速系统 ( VVVF 系统) —— 转差功率不变型调速系统. 电力拖动自动控制系统. 概 述. 异步电机的变压变频调速系统一般简称为变频调速系统。由于在调速时转差功率不随转速而变化,调速范围宽,无论是高速还是低速时效率都较高,在采取一定的技术措施后能实现高动态性能,可与直流调速系统媲美。因此现在应用面很广,是本篇的重点。. 本章提要. 变压变频调速的基本控制方式 异步电动机 电压-频率协调控制时的机械特性 * 电力电子变压变频器的主要类型 变压变频调速系统中的脉宽调制 ( PWM ) 技术 - PowerPoint PPT Presentation

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  • VVVF 6

  • *PWM

  • 6.1 m

  • m m

  • 6-1 Eg V Hz Wb f1NskNsm

  • 6-1 Eg f1 m

  • 6-1 m f1 f1N Eg 6-2

  • Us Eg

    6-3

  • Us Eg Us b a

  • a b

  • f1N Us UsN Us = UsN

  • 6-2 UsmNm

  • 6.2 -

  • 55-3 Te= f (s) Us 1 6-4

  • ss

    6-5

    ss Te = fs6-3

  • s 16-4Rr' 6-6s1s Te = fs

  • s sm6-3

  • - 6-4 Te ns Us 1 Us 1

  • 1. Us /1 6-1 6-7

  • 6-5 6-9 6-8

  • Us /1 Te s1 n 1 6-4

  • 55-55-5 6-10

  • Temax 1 TemaxUs6-4

  • 6-4

  • 2. Eg /1 Eg Es Er

  • Us Eg /1 6-1 m

  • 6-116-12

  • s6-12 s 6-13

  • s 16-12 Rr'2 6-14 s

  • 6-46-12 Eg /1 s Us /1 s Eg /1

  • 6-12 s dTe / ds = 0Eg /1 6-15 6-16

  • 6-16Eg /1 Temax Us /1 Eg /1

  • Temax Eg /1

  • 3. Er /1 Er /1 6-17

  • 6-18 6-6

  • 6-6 Er /1 Eg /1 Us /1 ab c

  • Er /1 Er /1

  • 6-16-1 Eg m Er rm 6-19

  • rm = Constant Er /1 6-7

  • 4 1 Us /1 = Constant

  • 2Eg /1 rm = Constant

  • 3 Er /1 rm Er /1 = Constant rm

  • Us= UsN 6-4 6-20

  • 6-10

    6-21 6-7

  • 6-7

  • PI

  • 6-22

  • 6-22

    6-23

  • dTe /dt = 0

    6-24

    6-25

  • 6-8

  • 55-45-55-4

    5-5

  • 1s=0Te= 0 sm Temax

  • 3

  • 12

  • 12

  • 1123

  • U1I1R1R2/SI2ImEm

  • T-1U1I1R1I2/ImR2/SR2/ST-1

  • T-10

  • T-1

  • Us1Er /1

  • 6.3 (PWM)(SPWM)PWM(SHEPWM)PWM(CHBPWM)PWM(SVPWM)

  • PWM --

  • 2080PWM

  • PWMPWM1PWMPWM2PWM3PWM

  • PWMPWMPWM

  • PWMPWMPWM1

  • THD 23mU1m

  • m

    011Nm=0.8~0.94,

  • 59

  • KHz

  • (SPWM)1. PWM Carrier waveModulation wave

  • Sinusoidal pulse width modulationSPWMSPWM

  • 2. SPWMSPWMSPWM

  • PWM

  • 1PWM

  • 2PWM

  • 36-18Ni

  • u(t)N

  • i

  • K=1 N

    .

  • N=1 k=2N-1

  • 3. PWM SPWM

  • SPWM

  • N2NSPWM

  • SPWM

  • 2

  • Tc

  • tDD DABA tAB tBd

  • M 0 a

  • SPWMd

  • Tc /2MTc /2

  • PWMSPWMPWM816DSP

  • 0.86433

  • 12033m=1.220%m1.2

  • 4. PWM fc fr N N = fc / fr PWM

  • 1 fc fr N PWM1/4

  • fr N fr N PWM

  • 2 N fr N N 3

  • PWMNfr fc fr fc

  • PWM

  • 3 fr NN fr N fr N

  • 4

  • 5. PWM

  • 6-20 PWMSPWM

  • 6-20PWMurU urV urWUVW ucuUN uVN uWN UVWN uUV+Ud- Ud uUNN

  • PWM PWMPWM

  • PWMCurrent Hysteresis Band PWM CHBPWM PWM PWM A6-22

  • 1. 6-22A

  • 2h i*a ia ia hHBC ABC

  • PWM6-23 ia < i*a i*a - ia h HBCV1iai*aHBCiaia = i*a + h ia = h HBCV1 V4

  • VT4VD4VT4 HBC VT1VT1VD4 6-23

  • 6-23

  • 6-23ia Ia0.5 Ud Ia-0.5 Ud

  • PWM 6-24 PWM

  • PWMSPWM

  • 6-23 6-23

  • f

  • f

  • PWMPWM(SVPWM)SVPWM

  • SPWM

  • PWMSVPWMSpace Vector PWM

  • 1. uA0 uB0 uC0 6-25

  • uA0 uB0 uC0 120120 us 3/2

  • us 1 us 6-39 Is s

  • 2. 6-40 us Is s

  • 6-40 6-41 6-42

  • 6-43 ms1

  • 6-416-436-44

  • 2 6-26

  • 3. 1 PWM -6-27

  • 6-27 -

  • 1808 6 2 VT1VT3VT5 VT2VT4VT6

  • 1

    VT6 VT1 VT2

    100

    2

    VT1 VT2 VT3

    110

    2

    VT2 VT3 VT4

    010

    4

    VT3 VT4 VT5

    011

    5

    VT4 VT5 VT6

    001

    6

    VT5 VT6 VT1

    101

    7

    VT1 VT3 VT5

    111

    8

    VT2 VT4 VT6

    000

  • 6 /3 /3

  • a 100VT6VT1VT2 UAO = Ud / 2 UBO = UCO = - Ud /2

  • b100 u1UdAX

  • c110 u1 /3110 u2 u1 /3 /3

  • d /3 6 2 6-28d

  • 2

  • 6-29 1 /3 6-28d u1 6-296-41

  • /3 t u1 1 |u1| u16-29 6-45 6-46

  • 6-47 6-48 6O6

  • u1 t /3 i 6-30 6-30

  • 4. SVPWM

  • PWMPWM [31]

  • 6-31 11 12 13 14 4

  • 6-32 6-32 T0 us

  • 1 t1 t2 6-32 6-49

  • 2 6-396-50 = 120

  • 36-51 6-27Ud0 Ud

  • 6-52

  • 6-526-49

  • t1 t2 6-53 6-54

  • T0 T0 t1+ t2 u7 u8 u7 u8 6-55 0

  • 66Sector/3

  • 66-33 6

  • SVPWM T0 us

  • T0 PWM 6-32t1 t2t7 t8 4 u1u2u7 u8 100110111 000 4

  • 127887211u1 2u2 100110111000000111110100

  • 1278 81277218000100110111111110100000

  • T0 6-34

  • 424

  • SVPWM1) 6 T0 T0 T0

  • 2) 3) 4) PWM5) SVPWMSPWM15%

  • PWMPWM PWM,PWMPWM

  • PWMPWM 1 1 2 2mPWMSelected Harmonics Elimination PWMSHEPWM

  • 6-21 PWM

  • 6-21PWMk

    6-26

    Ud 1PWMi

  • k6-26 6-21PWM1/41/4 m m

  • m-1 m=5 4 571113 6-26

  • 1 2 1/4 2m = - 1 2m-1 ...

  • 2PWM PWMPWMPWM

  • 3PWMPWM 6

  • PWM PWM12PWM 2 GTR

  • 2KHz PWMPWMPWMPWM

  • 1PWMPWMPWMPWM2PWMPWM3

  • PWM33PWM

  • 4PWM

  • PWMBJT

  • 10~20 IGBT2~5 PWM1

  • M3~iAiA>0iA
  • 1SPWM2 3ASPWM AABCD

  • VD1VD4VT1A VT1VT4

  • ACEDFB

  • VD1VD4FAiA SPWMiA0 VT1VD4A iA
  • tdiAiA Etd iASPWM

  • 2E

    T1NSPWMN=ft/f rftf r

  • td

  • 1SPWM

  • cf1f1N

  • 6.4

    -

  • 6.2-

  • - IGBT IPM PWM--0.5~500KVA

  • 12 6-37-

  • 1.

  • 2. URPWMUIC

  • CK

  • C

  • 6-38

  • PWM

  • PWMPWMPWM81632DSPRISC

  • PWMPWMPWM

    A/DCPU

  • U/f - U / f 6.2.2

  • U / f

  • PWM6-39

  • PWM6-39 PWM

  • 0.

  • d / dt d / dt

  • 1.

  • 6.2.2 Eg /1 m 6-12

    6-12

  • 6-59 s = s1

  • s s1 s Llr'

  • 6-61 6-61s ms s

  • 2. 6-61s 6-12

  • s Tes Te Temax s smax6-40 m Te=f (s )

  • 6-12 dTe / ds = 0

    6-63 6-62

  • s 6-64 Tes

  • mm Eg/1 m 6-65

  • Eg/1Us/1 = Us Eg/1 - Us = f (1, Is)

  • 6-41 -OUs /1=Const.Eg/1=Const.

  • Us 1 Is Eg/1 m

  • 1 s sm Te s 2 Us = f (1 , Is) m

  • 3.

  • FBS

    PWMM3 ~ASR6-42

  • ASR s* 1*

    6-66

  • 1 Is Us = f (1 , Is) Us* Us* 1* PWM

  • 6-66 s* 1* 1

  • ASR sm Tem

  • 1 m m

  • 2Us = f (1 , Is)

  • 3 1 = s +

  • 6.5

  • 1.

  • Ud n Tm Tl Ts

  • 2. 1

  • 6-43

  • 2

  • 3

  • 1120 2 3 4

  • 6-44

  • ABC A abc a A

  • 1.

  • Rs, RrA, B, C, a, b, c iA, iB, iC, ia, ib, ic uA, uB, uC, ua, ub, uc

  • p d /dt6-67a 6-67b

  • 2. 6-68a 6-68b

  • L 66 LAA LBB LCCLaaLbbLcc

  • Lls Llr Lms Lmr

  • Lms = Lmr

  • 6-69 6-70

  • 1

  • 120

    6-71 6-72

  • 6-44 Lms 6-736-746-75

  • 6-69~6-756-68a 6-76

  • 6-77 6-78

  • 6-79

  • 6-68b6-67b 6-80 Ldi /dt (dL / d)i

  • 3. 6-81

  • 6-82 m = / np

  • 6-816-826-77~6-796-83

  • 6-83 6-84

  • 6-796-84 6-85

  • i

  • 4. 6-86 TL J D K

  • D = 0 K = 0 6-87

  • 5. 6-766-806-856-87 6-88

  • 6-43 16-76

  • 212 er Te L 3 12 1

  • 1. 66

  • 6-46 FA C F C A F d direct axis d ACq quadrature axis

  • 6-46

  • q q d pseudo - stationary coils

  • d

  • A B C F 1 A-B-C a

  • 1a

  • 2Fi1b

  • b 9090 F abba

  • 3c

  • c M T im it F F

  • a b M T M MT

  • abc iAiB iC ii imit

  • c MT

  • iAiB iC ii imit

  • 2. --3/2 ABC 3/2

  • ABC A N3N2

  • AN2iN3iAN3iCN3iBN2i60o60oCB

  • 6-89

  • 6-90

  • u,i,

  • E

  • /

  • 2/3

  • 6-896-91

  • C3/2 6-92

  • Y iA + iB + iC = 0 iC = iA iB 6-926-936-94

  • 6-95

  • 3. 2s/2r b c MT 2s/2r s r

  • ii imit 1 Fs Fs is

  • MT Fs is 1 imit MT M is i i imit

  • 2s/2r

  • 6-96 6-97

  • 6-96 (6-98)

  • (6-99)

  • 4. /K/P is M s imit is s /K/P

  • 6-1006-101

  • s 0~ 90tans 0 ~ s

  • 6-102 6-1026-101 s

  • 6.6.2ABC

  • dq

  • d A s ps = dqs d q dqr dq

  • 6-67a6-68a 6-85 3/2 C2s/2r dq

  • ABC dq3/2C2s/2r

  • 6-98dA

  • ABCdq0A

  • 1dqo dA d

  • dq0

  • dq0

  • dq

  • 1 dq 6-103a 6-103b

  • dq dq

    dq

  • 3/2dqdqABC 66

  • dq 6-50 dq

  • 2AA

  • ABCAdq0

  • dq0BC

  • 6-104

  • 6-103b6-104 dq 6-105

  • 6-1056-67a462 6-105 R Lp

  • 6-106a

  • 6-106a 6-106b

  • 6.6.2ABC L 4 4 4

  • 3ABCdqo6-85

    dq0dq

  • 3 dq 6-107 6-87

  • 6-103a6-1046-1056-1076-86dqABC

  • 6-1046-105 dq 6-516-51a d6-51b q4

  • dq

  • 2. dqs= 0 dqr= - dq 6-105 6-108

  • 6-109 6-103a

  • C2s/2r

  • 6-108~6-110 KronTwo Axis Primitive Machine 6-110 6-107

  • 3. dq dqs 1 dq dqr = 1 - = s 6-105

  • 6-111

  • ABCdq

  • 4dqdd06-111

  • dq

  • dq

  • 6.6.441559 4 isd isq ird irq 4 sd sq rd rq

  • isd isq rd rq

    isd isq sd sq

  • 1. r is 6-103bdq 6-103b

  • 6-1046-104

  • dqs = 1 dqr = 1 - = s urd = urq = 0 6-112

  • 6-103b34

  • 6-113 6-107

  • 6-103b6-112 ird irqsd sq 6-1136-87 6-114

  • 6-115 6-116 6-117

  • 6-118

  • 6-114~6-118 6-119 6-120

  • 2. s is 6-103b6-112 ird irqrd rq 6-121 6-122

  • 6-123 6-124

  • 6-125 6-126 6-127

  • 6.6

  • 6.6.3 iA iB iC / ii im it

  • r Mim T it

  • ABC 3/2 im it

  • 6-52 3/2/; VR; MA

  • Vector Control System

  • 6-53

  • VR-1VR2/33/26-53

  • /dq

  • d MMagnetization q 90 TTorque MT Field Orientation

  • 6-128

  • 6-113 mtdq6-129 6-130

  • 6-131 6-1326-1336-134

  • 6-132 6-135

  • 6-131 6-136 6-137

  • 6-1366-137 6-136r ism ismr

  • 6-1366-1376-1356-1296-546-52 r ism ist r Te ist r

  • 6-54

  • 6-53ARASRr 6-55 r Te

  • 6-55

  • ASRr r r ARASR

  • r 6-55^

  • r

  • 1. 3/2 is is 6-10934 6-138 6-139

  • 6-138a 6-139b 6-108 34 ur = ur = 0

  • 6-140 6-141 6-1406-141r r r

  • 6-56

  • r r

  • 2. iA iB iC 3/2 is is MT ismist6-1366-135 r s s 1

  • 6-57

  • Rr Tr Lm Lr Tr

  • 1

  • G

  • 12GG

  • 482-484

  • 482~484485~487

  • y 489491

  • 6-55r r r 6.7.2r

  • CHBPWM6-59aPWM6-59b

  • 1CHBPWM6-59a

  • 2PWM6-59b

  • 3 PWM CHBPWM

  • PWM 6-60

  • ASR

  • Tr Lm 6-135

  • 6-61--kWPWM

  • 6-61

  • 1ASR

    i*st *s

  • r

  • 2 i*sm *r 6-137

    Tr p + 1

    ism

  • 3 i*smi*st /K/P i*s *s ACR90

  • 4 *s 6-135

  • 6.7 DTC ( Direct Torque Control)

  • 12

  • 0900

  • 100t1t2 t1t2

  • 000111110s1s2s3s4s5s6011101010001100 t2100

  • 312 101

  • 120102 101001011010100110123456abc101 000111

  • s1s2s6s4s3s5110010011001011100101110001010100101110010011001102ABCD

  • 103 102BS102CD100

  • 103===100123456 s1,s2,,s6P100

  • 101 ,165432===101N

  • ASRATRAMCDMCAZS1104104AMCAZSDMCASRATRTQASSPNUi

  • DMC101 DMC DMC

  • AMC

    105

  • ATRTQPN105 ATR1TQ2PN

  • - < - > TQ=1PN=0ASSDMC - > - < TQ=0PN=1ASS

  • - < TQ=1PN=1ASSDMC - > TQ=0PN=0 TQPN

  • TQPN110201311400

  • 011S1

  • 010106106

  • > - > =0 < -
  • PN=1TQ=1NYNYTQ=1YYNN107YN

  • 1234

  • 4

  • U1U2U3U4U5U6108397

  • 108

  • 397 U1U6,1091 (a)

  • 2 (b) 3 +U3 -U4

    109(a)(b)

  • (1)U3U4

  • (2)U1U6(3)U1U6 110(a)(b)

  • 110(a)t(b) +

  • 110(a) +U3U4U3110(b)t0,t1t1U4t2

  • t2+U3U4(b)

  • -U1U6

  • VCDTCVC1- PWM SVPWM

  • 2VC-

  • 34

  • (DTC)(VC)

  • -DTC-

  • 1. DTC 6-1086-109

  • 6-146 6-147 6-63

  • 6-63

  • 30%

  • 399400

  • i-n3-64ABCABC

  • 30%

  • 2. 6-110 6-109

  • 6-1106-148 DTC6-64

  • 6-64

  • DTC1-

    2

  • DTC

  • DTCVC

  • VC Te rr

  • DTC DTC Te s -

    6-1

  • 6-1

  • [] DTC

    6-1DTCVC

  • 6.8 d-qd

  • 424q423

  • dq

  • q

  • d

  • c4-30431432

  • 1 2

  • 6.9 1 2

  • U f 220Vf=50HZ) =1Wb1Wb 1Wb220V,

  • 3 CSIVSICSIVSI

  • CSI4 5

  • 1

  • D

  • PI1PI2ABPI3C

  • 1

  • PIPI3E0
  • KT=0.5=0.707

  • PI3M3~uiq2

  • PI2A1/(Tfs+1)1/(Tfs+1)442PI

  • PI2H

  • 0.707,KTf=0.54-111d

  • PI2M3~ui4-111

  • 3

  • PI11/(Tws+1)1/(Tws+1)

  • PI1

  • PI

  • PI1PI2VSIF(w)PI3M3~abc

  • 6.101234

  • PI1

  • 411041114112

  • 24116

  • 4119

  • 1232PI

  • PI41264125

  • 4128 4127 =0 PI

  • q

  • PI PI

  • 1

  • 054052

  • MT

  • 055

  • ASRPG

  • 058MT

  • T

  • 0532~0534T0532

  • n

  • 051405150535

  • 1 VFVV

  • 2