恒压频比控制vvvf调速的特点
变频调速的基本控制方式ppt课件
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机械特性曲线
n
可见，当频率ω1提高 时，同步转速n1随之提 n1c 高，最大转矩减小，机 n1b
械特性上移；转速降落 n1a
1c 1b 1a
随频率的提高而增大， n1N 1N
1N <1a <1b <1c 恒功率调速
特性斜率稍变大，其它
形状基本相似。如右图
所示。
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O Te
图6-5 基频以上恒压变频调速的机械特性29
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结论
➢在恒压频比的条件下改变频率 1 时，机械特性基本上是
平行下移 ➢当转矩增大到最大值以后，转速再降低，特性就折回来 了。而且频率越低时最大转矩值越小
➢最大转矩 Temax 是随着的 1 降低而减小的。频率很
低时，Temax太小将限制电机的带载能力，采用定子压 降补偿，适当地提高电压Us，可以增强带载能力
（U漏—漏磁阻抗压降；Us—每相电压），
当Us很大时，U漏很小；可以认为Us≈Eg 。
m
US f1
C
要改变f1实现调速，则同时应改变Us来保持Φm不变。
—恒压频比控制方式
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带定子压降补偿的恒压频比控制特性
但当f1太小时，忽略U漏则误差较大，这时可以人为增 大Us进行补偿，以减小误差。
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小结
电压Us与频率1是变频器—异步电动机调速系统的两个独立
的控制变量，在变频调速时需要对这两个控制变量进行协调 控制。 在基频以下，有两种协调控制方式。采用不同的协调控制方 式，得到的系统稳态性能不同。 在基频以上，采用保持电压不变的恒功率弱磁调速方法。
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变频调速恒压供水设备综述(最新整理)
变频调速恒压供水设备综述一、原理变频调速恒压供水设备是一种在保持供水压力不变（理想状态）的情况下，按需供水的新型自动供水设备。
电源的频率与水泵的转速成正比，水泵的转速与供水量成正比，变频调速控制柜通过改变水泵电源的频率，控制水泵的转速，进而调整水泵的供水量，实现对用户按需供水的目的。
变频调速控制柜通过压力传感器采集用户管网的供水压力，进行PID运算，使用户管网的供水压力始终稳定在设定压力的一定范围内，这就是变频调速恒压供水的原理。
二、节能节能是一个相对概念，是指工作量一定的情况下，新型设备比原有的或旧设备能耗低。
强调变频供水设备节能而不加以详细说明，往往误导用户。
如果需要水泵工作在额定状态下，使用变频器驱动水泵不但不节能，而且比市电直接驱动水泵耗能，因为变频器本身也有一定的功耗。
用户在选购供水设备时，水泵的供水能力都是按用水峰值时段选型，否则无法满足需要。
但不同时段用户用水量变化较大，图①是某居民小区1天用水量变化曲线图，采用的设备是没有附加特别节能措施的普通变频恒压供水设备，从图中可以看出，需要水泵在额定状态下工作的时间不到1/10，绝大多数时间用水量不到额定流量的1/3。
要在保持供水压力不变的情况下适应这种变化，就必须调整水泵的供水量。
方法有两种：1、水泵在额定状态下工作，在供水主管道安装泻流阀门，当用水量小于额定供水量时，把多余的水排放掉。
2、采用变频调速恒压供水控制柜改变水泵的供水量，自动适应这种变化。
控制过程是：用水量增加－频率上升－转速上升－输出功率增加；用水量减小－频率下降－转速下降－功率减小。
即“多用水，多耗电”；“少用水，少耗电”。
由此可以看出，采用变频给水技术比水泵单纯工作在额定状态下节能，经测算最大可以达到40％的节能效果。
我公司系列产品变频调速恒压供水设备都属于这种类型的设备。
是否能做到“不用水，不耗电”哪？答案是肯定的，但必须采取特别的节能措施。
变频调速恒压供水设备是直供设备，水泵停机，用户就停水，即便没有用水，水泵也会低速运转维持水压。
VVVF控制方法
不同载波比下THD比较
THD
U
2 Hn
/
n2
n2
U1
THD(%) 1
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0
10
1:载波比=30
2
3
20
30
2:载波比=54
40
f (Hz)
3:载波比=78
不同开关频率和输出频率下，THD变化曲线
THD(%) 2.5
2.0
1
1.5
2
1.0
3
0.5
0.0
0
10
20
30
40 f (Hz)
：
u UN
1 3
a
ud
Sin (
600 )
f Un
n 1
(c t)
u VN a u d Sin ( 300 ) f Vn (c t) n 1
(3.14)
u UN
1 3
a
ud
Sin (
1200
)
n 1
f Wn (c t)
可以认为以上各式右边第一项为相电压的基 波部分而第二项为谐波部分。
dt
SU SV SW
1
3 1
3 1
3
(SU (SU (SU
SV SV SV
SW SW SW
)
)
)
iU
i
V
iuWd
eU
e
V
eW io
0
(3.3)
3.3 规则采样的SPWM方法
3.3.1 规则采样SPWM的生成 自然采样法和规则采样法是生成SPWM的两种主 要方法。 自然采样法适合用模拟电路完成。 而规则采样法适合用微计算机数字实现。
恒压变频原理
恒压变频原理
恒压变频原理，又称为恒压调频原理，是一种用于调节或控制压力和流量的技术。
它可以根据不同的需求和工况条件，调整压缩机的转速以达到恒定的压力输出。
恒压变频原理常用于空压机、水泵、风机等设备中。
在恒压变频系统中，压力传感器用于测量压力值，并将测量结果反馈给控制系统。
控制系统通过分析测量值，并按照预设的参数和设定值，计算出需要的频率和转速。
然后，控制系统通过改变驱动电机的频率和转速来实现恒定的压力输出。
恒压变频原理的关键在于控制系统的精确计算和频率调节能力。
控制系统必须根据压力传感器的信号和输入参数，进行实时的计算和调整。
它需要具备高精度的测量和控制能力，以确保输出的压力恒定和稳定。
除了精确的计算和调整能力之外，恒压变频原理还需要驱动系统的支持。
驱动系统通常由变频器、电机和传动装置组成。
变频器通过改变电机的输入频率和电压，控制电机的转速和功率输出。
传动装置则将电机的输出传递到压缩机、水泵或风机等负载设备上。
总结起来，恒压变频原理通过精确的计算和调整，配合驱动系统的支持，实现了压力的恒定和流量的控制。
它可以根据实际需求和工况条件，提供稳定的压力输出，并节约能源和降低设备的运行成本。
变频调速的控制方式
４）直接转矩控制（ＤＴＣ控制） 直接转矩控制是 把电动机和逆变器看成一个整体，采用空间电压矢 量分析方法在定子坐标系进行磁通、转矩计算，通 过跟踪型 ＰＷＭ 逆变器的开关状态直接控制转矩。因 此，无需对定子电流进行解耦，免去矢量变换的复
杂计算，控制结构简单。该技术在很大程度上弥补 了矢量控制的不足，并以新颖的控制思想，简洁明 了的系统结构，优良的动静态性能得到了迅速发展。 目前，该技术已成功地应用在电力机车牵引的大功 率交流传动上。
直接转矩控制它以测量电动机电流和直流电压 作为自适应电动机模型的输入。该模型每隔２５ μｓ 产生一组精确的转矩和磁通实际值，转矩比较器和 磁通比较器将转矩和磁通的实际值与转矩和磁通的 给定值进行比较获得最佳开关位置。由此可以看出 它是通过对转矩和磁通的测量，即刻调整逆变电路 的开关状态，进而调整电动机的转矩和磁通，以达 到精确控制的目的。
７）其他非智能控制方式 在实际应用中，还有 一些非智能控制方式在变频电源的控制中得以实现， 例如自适应控制、滑模变结构控制、差频控制、环 流控制、频率控制等。
２．智能控制方式 １）神经网络控制 神经网络控制方式应用在变 频电源的控制中，一般是用于比较复杂的系统控制， 这时对于系统的模型了解甚少，因此神经网络既要 完成系统辨识的功能，又要进行控制。而且神经网 络控制方式可以同时控制多个变频电源，因此神经 网络在多个变频电源级联时进行控制比较适合。但 是神经网络的层数太多或者算法过于复杂都会在具 体应用中带来不少实际困难。
实训报告
拖动控制系统综合训练报告题目：班级：姓名：学号：指导教师：成绩：江苏理工学院电气信息工程学院年月日实验二采用SPWM的开环VVVF调速系统实验2.1实验目的◆加深对SPWM生成机理和过程的理解。
◆熟悉SPWM变频调速系统中直流回路、逆变桥器件和微机控制电路之间的连接。
◆了解SPWM变频器运行参数和特性。
2.2实验内容一、在不同调制方式下，观测不同调制方式与相关参数变化对系统性能的影响，并作比较研究：1.同步调制方式时，在不同的速度下，观测载波比变化对定子磁通轨迹的影响；2.异步调制方式时，在不同的速度下，观测载波比变化对定子磁通轨迹的影响；3.分段同步调制时，在不同的速度下，观测载波比变化对定子磁通轨迹的影响；二、观测并记录启动时电机定子电流和电机速度波形；三、观测并记录突加与突减负载时的电机定子电流和电机速度波形；四、观测低频补偿程度改变对系统性能的影响五、测取系统稳态机械特性；2.3实验设备●NMCL－13B电机研究型变频调速系统实验平台及其相关组件●异步电动机M04，他励直流发电机M03●直流电机励磁电源、电阻负载等相关挂箱●万用表、示波器等2.4 实验原理1、异步电动机恒压频比控制基本原理由异步电动机的工作原理可知，通过改变定子绕组交流供电电源频率，即可实现异步电机速度的改变。
但是，在对异步电机调速时，通常需要保持电机中每极磁通保持恒定，因为如果磁通太弱，铁心的利用率不充分，在同样的转子电流下，电磁转矩小，电动机的带负载能力下降；如果磁通过大，可能造成电动机的磁路过饱和，从而导致励磁电流过大，电动机的功率因数降低，铁心损耗剧增，严重时会因发热时间过长而损坏电机。
如果忽略电机定子绕组压降的影响，三相异步电动机定子绕组产生的感应电动势有效值E与电源电压U可认为近似相等，在基频电压以下改变定子电源频率f进行调速时，若要保持气隙磁通Φm恒定不变，需保持电动机每极磁通为额定值的控制策略为恒压频比（U/f）控制。
svpwmvvvf开环
基于SVPWM的vvvf开环控制异步电机斜坡加速启动仿真和传统的SPWM (正弦脉冲调制调制)相比，SVPWM (电压空间矢量脉宽调制)具有如下优点：①对系统中逆变器的直流母线电压利用率较前者提高了15％左右；②开关损耗较前者小；③电动机转速脉动及电流畸变较前者减小；④便于实现数字化控制。
本文在理论分析的基础上，应用Matlab／Simulink构建了基于SVPWM的开环控制异步电机斜坡加速启动仿真模型，并验证理论分析的结论。
1．SVPWM和vvvf转速开环异步电机调速基本原理1.1变压变频(VVVF)调速的基本控制方式原理在进行电机调速时，常须考虑的一个重要因素是：希望保持电机中每极磁通量 m 为额定值不变。
如果磁通太弱，没有充分利用电机的铁心，是一种浪费；如果过分增大磁通，又会使铁心饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热而损坏电机。
在交流异步电机中，磁通 m 由定子和转子磁势合成产生定子每相电动势：（1.1）式中：Eg —气隙磁通在定子每相中感应电动势的有效值，单位为V；f1—定子频率，单位为Hz；Ns—定子每相绕组串联匝数；kNs—基波绕组系数；m—每极气隙磁通量，单位为Wb。
由式（1）可知，只要控制好 Eg 和 f1 ，便可达到控制磁通m 的目的，对此，需要考虑基频（额定频率）以下和基频以上两种情况。
（1）基频以下调速: 恒压频比的控制方式由式（1）可知，要保持 m 不变，当频率 f1 从额定值 f1N 向下调节时，必须同时降低 Eg ，使常值即采用恒值电动势频率比的控制方式。
然而，绕组中的感应电动势是难以直接控制的，当电动势值较高时，可以忽略定子绕组的漏磁阻抗压降，而认为定子相电压Us ≈ Eg，则得,这是恒压频比的控制方式。
但是，在低频时 Us 和 Eg 都较小，定子阻抗压降所占的份量就比较显著，不再能忽略。
这时，需要人为地补偿电压 Uc ，以便近似地补偿定子压降，（2）基频以上调速：恒功率控制方式在基频以上调速时，频率应该从f1N向上升高，但定子电压Us 却不可能超过额定电压UsN ，最多只能保持Us = UsN ，这将迫使磁通与频率成反比地降低，相当于直流电机弱磁升速的情况.如果电机在不同转速时所带的负载都能使电流达到额定值，即都能在允许温升下长期运行，则转矩基本上随磁通变化，按照电力拖动原理，在基频以下，磁通恒定时转矩也恒定，属于“恒转矩调速”性质，而在基频以上，转速升高时转矩降低，基本上属于“恒功率调速”，如图1.5所示。
VVVF控制方式
1
最接近
* 1
：
SVPWM规则 图3.7
规则一：每个开关周期均分为两个采样周期；
规则二：每个采样周期的起点与终点，Ψ与Ψ*重合； 规则三：在每个采样周期内两个非零矢量必须相邻；
规则四：两个零矢量在每个采样周期内平均分配。
图3.7就是依据这些规则在磁通在第1区间时所 产生的磁通轨迹和SVMPWM波形（一个开关周 期）。依据向量间的关系，可得到：
图3.4 规则采样的SPWM波形 调制比为18，M=0.8
3.3.2 规则采样SPWM的直流电压利用率问题分析
直流电压利用率就是PWM逆变器的最大输出 电压与额定输入电压之比。
这在V/f等于常数控制中比较重要，因为当输 出频率达到额定值时若电机输出电压达不到额定 值，表明电机不能输出额定功率，电机降容使用， 这是人们所不希望的。
图3.6 空间电压矢量和磁通轨迹分区
图3.6.a 电压矢量
图3.6.b 磁通轨迹分区
由于逆变器只输出有限的八种空间电压矢量，因此定子 磁通轨迹不可能是一个理想的圆。合理地选择运用这八 种矢量，使定子磁通轨迹尽可能地逼近理想的磁通轨迹， 用数学描述如下：
1* 1 , J dt min
图3.5 注入三次谐波的SPWM波形图
U
V
uU uV uW uUV
0
5
10
15
W
20
25
t (ms)
直流电压利用率问题分析
采用式（3.9）一样的分析可得
u
UN
0.5udM(Sin t dSin 3t)
2u d
n1 n
Sin
n 4
Tcc (1 M(Sin
t
dSin
3t))
变频调速的基本控制方式和机械特性
r2'
/
s
(x1
x
' 2
)，转矩公式
可进一步简化为
T m1pU12 • s s
2 f1r2'
此时，T与s关系近似为一条直线，在此直线上有
s 2f1r2' T m1p N U12
带负载后的转速降为
n
sn1
60 f1 pN
s
120r2'T
m1 pNU12
f12
保持U1≈E1进行变频调速时，对应于同一转矩T，转速降Δn随f1的 增加而平方倍加大，频率超高，转速降越大，即直线部分的硬度随
变频调速的恒转矩控制
n
加补偿
U1 const f1
f1N
f
图3－4 常用补偿曲线
变频调速的恒功率控制
• 在额定频率（基频）以上调速时，鉴于电动机绕 组是按额定电压等级设计的，超过额定电压运行 将受到绕组绝缘强度的限制，另一方面电源电压 决定了加到定子上电压的峰值，因此定子电压不 可能与频率成正比地升高，只能保持在额定电压， 即U1＝U1N。由定子感应电势表达式可知，这时气 隙磁通随着频率f1的升高而反比例下降，类似于 直流电动机的弱磁升速。
f1增加而迅速变软。
变频调速的恒功率控制
n f4
f1N<f2<f3<f4
f3 f2 f1N
T
图3－5 保持U1为额定电压时变频调速的机械特性
变频调速的恒功率控制
（3）当保持电压为额定值且s变化范围不大 时，如果频率f1增加，则转矩T减小，而 同步机械角速度 1 2f1 / p 将随频率增 加而增加。这就是说，随着频率增加，转 矩减小，而转速增加。根据 Pm T 可近似地看作恒功率调速。
异步电动机变频调速系统VVVF系统
主讲:赵士滨
广师©
广师©
第七章 异步电动机变频调速系统（VVVF系统）
§7-1变频调查的基本控制方式
三相异步电机定子第相电动势的有效值是： 式中 Eg—— 气隙磁通在定子每相中感应电罢势有效值，单位 为V； f1——定子频率，单位为HN； N1——定子每相绕组串联匝数； kN1——基波绕组系数； Φm——每极气极隙磁通量，单位为Wb。 只要控制好Eg和f1，便可达到控制磁通Φm的目的。
广师©
* U 为了解决这个问题，在 给定信号 和电压、 频率的控制信号Uabs 之间设置了给定积 分器GI和绝对值变 换器GAB。
广师©
（一）给定积分器
由模拟电子路给成的给定积分器原理图如图7-28所示，它 包含了三级运算放大器。
广师©
第一级是放大倍数的极性鉴别器（R1>100R0）其输出电压U1只取 * * 与给定电压 U 相反的极性,不管 U 大小如何,U1都是饱和值. * 第二级是反向器，使其输出电压U2的极性再倒一下，变成与 U 极 性相同。 第三级是积分器，经RC积分使输出电压 Ugi 成为斜坡信号，积 分的变化率用电位器RP来调节。
广师©
SPWM变频器的工作原理
图7-12a是SPWM变频 器的主电路，图中 VT1 ~ VT6 是逆变器的六个功率开关 器件（在这里画的是 GTR），各由一个续流二 极管反并联接，整个逆变 器由三相整流器提供的恒 直流电压供电。图7-12b是 它的控制电路，一组三相 对称的正弦参考电压信号 Ura、Urb 、Urc 由参考信 号发生器提供，其频率决 定逆变器输出的基波频率， 应在所要求的输出频率范 围内可调。
广师©
参考信号的幅值也 可在一定范围内变 化，以决定输出电 压的大小。 三角波载波信号 是共用的，分别与 每相参考电压比较 后，给出“正”或 “零”的饱和输出， 产生SPWM脉冲序 列波Uda、 Udb 、 Udc ，作为逆变器功 率开关器件的驱动 控制信号。
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恒压频比控制vvvf调速的特点
恒压频比控制vvvf调速是一种先进的电动机调速方式，它通过调节电源频率和电压来实现恒定的转矩输出，从而实现精准的转速控制。
下面将从以下几个方面详细介绍恒压频比控制vvvf调速的特点。
一、基本原理
恒压频比控制vvvf调速是利用电力电子技术和数字信号处理技术实现的一种先进的电动机调速方式。
它通过改变交流电源的频率和电压来改变电动机的转速，从而实现精确的转速控制。
具体来说，当需要改变电动机转速时，控制器会根据设定值计算出对应的频率和电压值，并通过PWM技术将其输出到逆变器中，最终驱动电动机运行。
二、特点
1.精度高
恒压频比控制vvvf调速可以实现非常精确的转速控制，其误差可以达到0.1%以下。
这是由于该调速方式采用了数字信号处理技术和高性能控制算法，能够对各种扰动进行自适应补偿，从而提高了系统稳定性和精度。
2.适应性强
恒压频比控制vvvf调速可以适应各种负载变化和工作状态变化，能够在低速、高速、负载波动等情况下保持稳定的转速输出。
这是由于该
调速方式采用了先进的控制算法和自适应补偿技术，能够根据实际工
作状态进行动态调整，从而提高了系统的适应性和稳定性。
3.节能效果好
恒压频比控制vvvf调速可以根据负载大小自动调节电源频率和电压，从而实现最优的能量利用效果。
相比传统的电阻调速和感应电机调速
方式，它可以节约30%以上的能源消耗，从而大大降低了企业的生产
成本。
4.噪音小
恒压频比控制vvvf调速采用了PWM技术，并且输出波形接近正弦波，因此可以减少电动机运行时产生的噪音和振动。
相比传统的直流电机
和感应电机调速方式，它可以降低噪音水平10dB以上。
5.维护成本低
恒压频比控制vvvf调速具有良好的可靠性和稳定性，可以长时间稳定运行。
同时，它采用了先进的控制算法和自适应补偿技术，能够自动
检测故障并进行自我保护。
因此，它的维护成本比传统的电动机调速
方式低很多。
三、应用领域
恒压频比控制vvvf调速广泛应用于各种工业生产领域，如机械加工、化工、纺织、食品加工等。
特别是在需要精确控制转速和提高能源利
用效率的场合下，该调速方式更具有优势。
例如，在石油化工行业中，采用恒压频比控制vvvf调速可以实现精准的流量控制和节能降耗；在纺织行业中，采用该调速方式可以实现高效率的纺织生产和降低噪音
水平。
四、发展趋势
随着电力电子技术和数字信号处理技术的不断发展，恒压频比控制
vvvf调速将会越来越普及。
同时，在未来的发展中，该调速方式还将
进一步提高其精度和适应性，并且将与物联网技术相结合，实现智能
化的调速控制。