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关于变频器调速理论的发现与梳理－－－－－－刘志斌 点击：1698 | 回复：76



刘志斌

    
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发表于：2011-02-15 11:59:28
楼主

变频调速理论的发现与梳理：

1、异步电机变频调速，磁场恒定控制模式有两种：

1）一种是U/F=定值控制模式；

2）现在用一种是U-I1R/f=定值定子压降补偿模式；

2、转差转矩矢量控制模式；

3、电压直接转矩控制模式；

4、变频器的核心技术是如何输出更加近似的三相对称交流电；

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征

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发表于：2011-02-15 12:29:59
1楼
好诗！ 志斌体！
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刘志斌

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发表于：2011-02-16 10:05:22
2楼

一、异步电机转动原理：

1、三相对称绕组：彼此空间分布相差120度电工角；

2、三相对称正弦交流电：大小相等、相位互差120度电工角；

3、三相对称绕组通入三相对称正弦交流电电流I1，产生的三个正弦脉动磁场，矢量合成磁场为圆旋转磁场；

4、圆旋转磁场Φ：大小不变、旋转速度不变（同步转速n1=60f/P，P为电机磁极对数，f为电源交流电频率）；

5、转子鼠笼绕组，（异步）切割磁力线，产生感应电势、感应电流I2；

6、转子绕组的导体电流I2，受到旋转磁场的电磁转矩M，而转动起来（n2＜n1）。

7、电磁转矩M∝I2×Φ

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刘志斌

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发表于：2011-02-16 10:28:05
3楼

8、异步电机的机械特性：机械硬特性，恒速电机。


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刘志斌

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发表于：2011-02-16 10:33:59
4楼

二、异步电机变频调速原理：

1、同步转速：n1=60f/P

2、异步电机的旋转磁场的转速与三相交流电的频率f成正比，改变三相交流电的频率，可以调速；

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刘志斌

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发表于：2011-02-16 10:56:02
5楼

三、变频调速的障碍或困难：

1、如果电源电压U不变，降低频率，电机磁场Φ要增强，或饱和，U∽E=4.44NfΦ；

2、这时电机电流猛增，磁场Φ猛增，异步电机发热无法工作；

3、解决的办法，降低频率f或转速n1，同时要降低电源电压U，保证电机磁场Φ恒定不变；

4、这个过程和直流电机一样，降低转速n时，同时要降低电压U；

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刘志斌

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发表于：2011-02-16 11:00:27
6楼

5、异步电机的变频调速的障碍或困难：

1）障碍或困难就是，要改变频率f，同时还要改变电压U；

2）直流调速只要改变电压U（同样是保证磁场Φ恒定）；

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征

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发表于：2011-02-16 11:05:25
7楼
好诗！ 废柴体！
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刘志斌

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发表于：2011-02-16 11:10:46
8楼

3）改变电机转速，无论是直流还是交流，必须改变电压U，原因是电机的电势平衡原理的要求；

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刘志斌

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发表于：2011-02-16 11:27:43
9楼

四、保证电机磁场Φ恒定的方法或模式：

1、U/f=4.44NΦ=定值控制模式：

1）由电势平衡方程式： U∽E=4.44NfΦ，可以得出：U/f∽E/f=4.44NΦ=定值；

2）U-E=I1R，差是定子电流I1在定子绕组电阻R上的压降；

3）这一点和直流电压负反馈恒压调速方式一样，调速的误差也就是电枢绕组电阻压降引起的；

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发表于：2011-02-16 11:50:07
10楼

2、U=4.44NfΦ+I1R控制模式，即U-I1R/f=定值定子绕组压降补偿控制模式：

1）U/f=定值控制模式，在低频段，定子绕组电阻R上的压降不能忽略，会导致磁场迅速减弱，转矩降低；

2）U/f=定值控制模式，在低频段，要提高电压U，克服掉定子绕组电阻R上的压降的影响，保证磁场不减弱，才能保证转矩不下降；
3）所以：U=4.44NfΦ+I1R，只要知道定子电流I1，定子电阻R，就可以确定U-I1R/f =4.44NΦ的值；

4）这一控制模式，同直流速度负反馈调压调速系统相同，通过速度负反馈补偿了电枢绕组压降；

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11楼

五、转差转矩（矢量）控制模式；

1、如果一个异步电机的额定转差是△ne，额定转矩是Me，额定电流时Ie，那么变频调速时，可通过频率调节器控制变频器输出频率，改变同步转速n1，使：

        转差=△ne，则电机转矩就是Me；

        转差=1.5△ne，则电机转矩就是1.5Me；

        转差=2△ne，则电机转矩就是2Me；

                     △n ∝M

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发表于：2011-02-16 12:19:33
12楼

2、通过这种转差转矩控制模式，可以实现n2的闭环恒速自动控制，即n2的PID控制，机械特性可以达到刚性硬特性（负载反力矩≤电机最大转矩）；

3、通过这种转差转矩控制模式，可以实现Ie1的闭环自动控制，即Ie1的PID控制，机械特性为软特性，与失速保护相似；

3、由于改变转差，就是改变异步电机负载特性，就是控制转矩矢量，或者称其为矢量控制模式；

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13楼

六、控制电压（直接）控制转矩模式：

1、由于异步电机的转矩与电压的平方成正比，在转矩转差控制模式下，即其他参数不变的情况下，还可以提高或降低电压U，增大或降低转矩；

2、这种调压控制转矩模式，是在U/f=4.44NΦ+I1R的电压U的基础上改变电压，所以转矩的增量△M=△U^2；

3、也可以称这种调压转矩控制模式为直接转矩控制模式，要强调的是，这种调压是在变频变压的基础上的调压！

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14楼
以上是我对变频调速理论的发现和梳理，有不同意见者可发表不同的看法，百家争鸣！
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刘志斌

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发表于：2011-02-17 17:39:14
15楼

关于无传感器的矢量控制控制模式：

1、在变频调速时，如果是输出频率的PID控制，需要检测电机同步转速或输出交流电的频率（这个可以是开环控制）；

2、在变频调速时如果是转子转速n2的PID恒速控制，需要检测反馈转子转速；

3、在变频调速时，如果是定子电流I1的PID恒电流控制，或恒转矩控制，需要检测电机电流；

4、无传感器就是从变频器外部看，没有检测转子转速的传感器，没有检测电机电流的传感器；

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发表于：2011-02-17 17:55:37
16楼

5、那么没有传感器，反馈量怎么检测得到呢？

6、在变频调速时，电机参数已输入电机的极数（可以计算同步转速）、额定电流、额定转速（可以算出额定转差）、额定功率、功率因数（可以对额定电流解耦即分解计算有功电流、无功电流）、等；

7、所以根据电机参数、电机运行内部参数（例如变频器内检测电机运行电流），例如根据运行频率、电机电流，就可以知道转子转速、转矩（有功）电流、励磁（无功）电流、转差、转矩等等！

8、也就是虽无传感器，但所需要的检测参数，可以根据电机参数及已知的运行参数计算所得！

 

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刘志斌

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发表于：2011-02-18 21:10:45
17楼

1、异步电机工频运行也一样是转差转矩自控模式；

2、异步电机工频运行也一样是转差转矩自控模式，机械特性就是硬特性，此时并没有“矢量控制”；

3、所有变频器在50HZ运行时异步电机的机械特性都不如异步电机工频运行时的机械特性，说明所谓矢量控制是个谎言！

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刘志斌

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发表于：2011-02-18 21:12:48
18楼
4、所有变频器，都是转差转矩控制方式，所谓的矢量控制，实际上还是转差转矩控制模式；
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征

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发表于：2011-02-18 22:28:06
19楼

我吐。。。。。。

变频器带永磁同步电机的矢量控制， 难道也是转差转矩控制模式？

没事干就上来看你怎么丢脸， 哈哈

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刘志斌

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发表于：2011-02-19 03:08:34
20楼
引用征 的回复内容：

……变频器带永磁同步电机的矢量控制， 难道也是转差转矩控制模式？ ……

 

 

1、那么变频器带永磁同步电机时的矢量控制，转子磁场是恒定的，难道也是“所谓转子磁场定向原理的矢量控制”？

2、同步电机的原理，与异步电机不同，异步电机转子转矩电流是转差产生的，没有转差就没有转子转矩电流、转子磁场、转矩等于零！

 

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