1、University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新第十一章第十一章 异步电动机的变频调速异步电动机的变频调速 2022-11-191University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新 专业技术基础课程。专业技术基础课程。了解各类电机的基本结构。了解各类电机的基本结构。理解电机中的能量转换关系。理解电机中的能量转换关系。掌握电机稳态运行时的分析方法和运行性能。掌握电机稳态运行时的分析
2、方法和运行性能。理解电机稳态运行时各种参数的物理意义，并理解电机稳态运行时各种参数的物理意义，并 能熟练应用等效电路和相量图。能熟练应用等效电路和相量图。通过实验，掌握电机的基本实验方法和电机通过实验，掌握电机的基本实验方法和电机 使用的基本技能。使用的基本技能。教学目的教学目的1.熟练掌握异步电动机变频调速的控制特性和开熟练掌握异步电动机变频调速的控制特性和开环机械特性。环机械特性。2.掌握转速开环掌握转速开环PWM变频调速系变频调速系统的基本原理。理解转差频率控制的基本思想和统的基本原理。理解转差频率控制的基本思想和系统构成。系统构成。3.熟练掌握矢量控制的基本思想。掌熟练掌握矢量控制的基
3、本思想。掌握坐标变换的基本方程。握坐标变换的基本方程。3.掌握在不同坐标系下掌握在不同坐标系下异步电动机的数学模型、控制方程、等效电路、异步电动机的数学模型、控制方程、等效电路、伪静止绕组的基本概念。伪静止绕组的基本概念。4.熟练掌握直接磁场定熟练掌握直接磁场定向矢量控制和间接磁场定向矢量控制的基本原理、向矢量控制和间接磁场定向矢量控制的基本原理、空间矢量图。熟练掌握直接转矩控制系统的原理空间矢量图。熟练掌握直接转矩控制系统的原理和特点。和特点。重重 点点1.异步机变频调速控制特性。异步机变频调速控制特性。2.直接和间接磁场直接和间接磁场定向矢量控制、直接转矩控制的基本原理。定向矢量控制、直接
4、转矩控制的基本原理。难难 点点1.坐标变换的基本概念。坐标变换的基本概念。2.矢量控制系统和直接矢量控制系统和直接转矩控制系统的物理概念。转矩控制系统的物理概念。2022-11-192University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新l 变压变频调速是改变异步电动机同步转速的一种变压变频调速是改变异步电动机同步转速的一种调速方法，同步转速随频率而变化调速方法，同步转速随频率而变化ppnnfn260601112022-11-193University of Science and Tech
5、nology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新教学内容教学内容第一节第一节 异步电动机变压变频调速的基本原异步电动机变压变频调速的基本原理理 第二节第二节 电力电子变压变频器电力电子变压变频器第三节第三节 转速开环变压变频调速系统转速开环变压变频调速系统第四节第四节 转速闭环转差频率控制的变压变频转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统调速系统第五节第五节 异步电动机坐标变换异步电动机坐标变换第六节第六节 异步电动机在正交坐标系上的动态异步电动机在正交坐标系上的动态数学模型数学模型2022-11-194University of Science
6、 and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新第七节第七节 异步电动机按转子磁链定向的矢量异步电动机按转子磁链定向的矢量控制系统控制系统 第八节第八节 异步电动机按定子磁链控制的直接异步电动机按定子磁链控制的直接控制系统控制系统 2022-11-195University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新l异步电动机的实际转速异步电动机的实际转速 1111(1)ns nnsnnnl稳态速降稳态速降 1snn 随负载大小变化
7、随负载大小变化 一、变压变频调速的基本原理一、变压变频调速的基本原理11.1 异步电动机变压变频调速的基本原理异步电动机变压变频调速的基本原理2022-11-196University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新l只要控制好只要控制好Eg和和f1,便可控制气隙磁通便可控制气隙磁通。14.44SgsmNEf N k14.44SsgsmNUEf N kl气隙磁通气隙磁通控制控制2022-11-197University of Science and Technology Liaoning博
8、学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新l 当频率从额定值向下调节时，必须使当频率从额定值向下调节时，必须使 14.44SgsNmNEN kf常值1.基频以下调速基频以下调速l 恒压频比的控制方式恒压频比的控制方式 由于，异步电动机绕组中的电动势是难以直接检由于，异步电动机绕组中的电动势是难以直接检测与控制的，当电动势值较高时，忽略定子电阻测与控制的，当电动势值较高时，忽略定子电阻和漏感压降，和漏感压降，gsEU 2022-11-198University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤
9、奋向上 求实创新求实创新l 通常在控制软件通常在控制软件中备有不同斜率中备有不同斜率的补偿特性，以的补偿特性，以供用户选择。供用户选择。a无补偿无补偿 b带定子电带定子电压补偿压补偿图图11-9 恒压频比控制特性恒压频比控制特性l 低频补偿低频补偿低频时，定子电阻和漏感压降所占的份量比低频时，定子电阻和漏感压降所占的份量比较显著，不能再忽略。较显著，不能再忽略。人为地把定子电压抬高一些，以补偿定子阻人为地把定子电压抬高一些，以补偿定子阻抗压降。抗压降。2022-11-199University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致
10、用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新l在基频以上调速时，频率从向上升高，在基频以上调速时，频率从向上升高，保持额定电压不变。使得异步电动机保持额定电压不变。使得异步电动机工作在弱磁状态。工作在弱磁状态。2.基频以上调速基频以上调速2022-11-1910University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新图图11-10 异步电动机变压变频调速的控制特性异步电动机变压变频调速的控制特性变压变频调速变压变频调速2022-11-1911University of Science and Tech
11、nology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新1.基频以下采用恒压频比控制基频以下采用恒压频比控制 异步电动机机械特性方程式改写为异步电动机机械特性方程式改写为22122121)()(3lrlsrsrspeLLsRsRRsUnT二、变压变频调速时的机械特性二、变压变频调速时的机械特性l 对于同一转矩，转速降落基本不变对于同一转矩，转速降落基本不变2111210602reeppsR TnsnsTnnU 2022-11-1912University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世
12、致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新l 临界转矩临界转矩 随着频率的降低而减小。随着频率的降低而减小。l 当频率较低时，电动机带载能力减弱，采用低当频率较低时，电动机带载能力减弱，采用低频定子压降补偿，适当地提高电压，可以增强带频定子压降补偿，适当地提高电压，可以增强带载能力。载能力。221121)(123lrlsssspemLLRRUnTl 转差功率转差功率 与转速无关，故称作与转速无关，故称作转差功率不变型转差功率不变型。21213resmespR TPsPsTUn2022-11-1913University of Science and Technology Liaoning博学明德博
13、学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新l电压不能从额定值再向上提高，只能电压不能从额定值再向上提高，只能保持不变，机械特性方程式可写成保持不变，机械特性方程式可写成l 临界转矩表达式临界转矩表达式 2212212)()(3lrlsrsrsNpeLLsRsRsRUnT221212)(123lrlssssNpemLLRRUnT2.基频以上调速基频以上调速2022-11-1914University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新l 临界转差率临界转差率 l 当当s很小时，忽
14、略上式分母中含很小时，忽略上式分母中含s各项各项 2212)(lrlssrmLLRRs213sNeprUsTnR或或21123repsNR Tsn Ul 带负载时的转速降落带负载时的转速降落 l对于相同的电磁转矩，角频率越大，转速降落越对于相同的电磁转矩，角频率越大，转速降落越大。大。21112210602reppsNR TnsnsnnU 2022-11-1915University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新l 转差功率转差功率 l 带恒功率负载运行时带恒功率负载运行时221123r
15、esmepsNR TPsPsTn U转差功率基本不变。转差功率基本不变。221eT常数2022-11-1916University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新图图11-11 异步电动机变压变频调速机械特性异步电动机变压变频调速机械特性变压变频调速时的机械特性变压变频调速时的机械特性2022-11-1917University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新图图11-12 异步电动机
16、等值电路和感应电动势异步电动机等值电路和感应电动势三、三、基频以下电压补偿控制基频以下电压补偿控制2022-11-1918University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新l气隙磁通气隙磁通在定子每相绕组中的感应电动势在定子每相绕组中的感应电动势 14.44SgsmNEf N kl定子全磁通定子全磁通在定子每相绕组中的感应电动势在定子每相绕组中的感应电动势 l转子全磁通转子全磁通在定子每相绕组中的感应电动势在定子每相绕组中的感应电动势 14.44SssmsNEf N k14.44Srsm
17、rNEf N k三种磁通三种磁通2022-11-1919University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新l保持定子磁通恒定：保持定子磁通恒定：定子电动势不好直接控制，能够直接控制定子电动势不好直接控制，能够直接控制的只有定子电压。的只有定子电压。l补偿定子电阻压降，就能够得到恒定子磁补偿定子电阻压降，就能够得到恒定子磁通。通。1/fEs常值常值1.恒定子磁通控制恒定子磁通控制sssEIRU12022-11-1920University of Science and Technology
18、 Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新l忽略励磁电流，转子电流忽略励磁电流，转子电流l电磁转矩电磁转矩 2212)(lrlsrsrLLsREI212222113()sreprlslrEsRTnRsLLl当转差率当转差率s相同时，采用恒定子磁通控制方相同时，采用恒定子磁通控制方式的电磁转矩大于恒压频比控制方式。式的电磁转矩大于恒压频比控制方式。2022-11-1921University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新l 临界转差率临界转差率
19、l 临界转矩临界转矩)(1lrlsrmLLRs)(12321lrlsspemLLEnT频率变化时，恒定子磁通控制的临界转矩恒定不变频率变化时，恒定子磁通控制的临界转矩恒定不变。恒定子磁通控制的临界转差率和转矩均大于恒恒定子磁通控制的临界转差率和转矩均大于恒压频比控制方式。压频比控制方式。2022-11-1922University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新l保持气隙磁通恒定：保持气隙磁通恒定：l定子电压定子电压l除了补偿定子电阻压降外，还应补偿定子除了补偿定子电阻压降外，还应补偿定子
20、漏抗压降。漏抗压降。1/gEglsssEILjRU11)(常值常值2.恒气隙磁通控制恒气隙磁通控制2022-11-1923University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新l转子电流转子电流l电磁转矩电磁转矩 2212lrrgrLsREI212222113greprlrEsRTnRsLl临界转差率临界转差率 l临界转矩临界转矩 l与恒定子磁通控制方式相比较，恒气隙磁通控制方与恒定子磁通控制方式相比较，恒气隙磁通控制方式的临界转差率和临界转矩更大，机械特性更硬。式的临界转差率和临界转矩更大
21、，机械特性更硬。1lrrmLRs21123lrspemLEnT2022-11-1924University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新l保持转子磁通恒定：保持转子磁通恒定：l定子电压定子电压l除了补偿定子电阻压降外，还应补偿定除了补偿定子电阻压降外，还应补偿定子和转子漏抗压降。子和转子漏抗压降。1/rE11()sslslrrURjLLIE常值常值3.恒转子磁通控制恒转子磁通控制2022-11-1925University of Science and Technology Liaoni
22、ng博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新l转子电流转子电流l电磁转矩电磁转矩 sREIrrr/12122133rrprrrpeRsEnsRsREnTl机械特性完全是一条直线，可以获得和机械特性完全是一条直线，可以获得和直流电动机一样的线性机械特性，这正直流电动机一样的线性机械特性，这正是高性能交流变频调速所要求的稳态性是高性能交流变频调速所要求的稳态性能。能。2022-11-1926University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新图图11-13 异步电动
23、机在不同控制方式下的机械特性异步电动机在不同控制方式下的机械特性a）恒压频比控制）恒压频比控制b）恒定子磁通控）恒定子磁通控制制c）恒气隙磁通控）恒气隙磁通控制制 d）恒转子磁通控）恒转子磁通控制制不同控制方式下的机械特性不同控制方式下的机械特性2022-11-1927University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新l 恒压频比控制最容易实现，它的变频机械特性基恒压频比控制最容易实现，它的变频机械特性基本上是平行下移，硬度也较好，能够满足一般的本上是平行下移，硬度也较好，能够满足一般的
24、调速要求，低速时需适当提高定子电压，以近似调速要求，低速时需适当提高定子电压，以近似补偿定子阻抗压降。补偿定子阻抗压降。不同控制方式的比较不同控制方式的比较l 恒定子磁通、恒气隙磁通和恒转子磁通的控制方恒定子磁通、恒气隙磁通和恒转子磁通的控制方式均需要定子电压补偿，控制要复杂一些。式均需要定子电压补偿，控制要复杂一些。l 恒定子磁通和恒气隙磁通的控制方式虽然改善了恒定子磁通和恒气隙磁通的控制方式虽然改善了低速性能。但机械特性还是非线性的，仍受到临低速性能。但机械特性还是非线性的，仍受到临界转矩的限制。界转矩的限制。l 恒转子磁通控制方式可以获得和直流他励电动机恒转子磁通控制方式可以获得和直流他
25、励电动机一样的线性机械特性，性能最佳。一样的线性机械特性，性能最佳。返回目录返回目录2022-11-1928University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新图图11-14 变频器结构示意图变频器结构示意图a）交）交-直直-交变频器交变频器b）交）交-交交变频器变频器 11.2 电力电子变压变频器电力电子变压变频器2022-11-1929University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求
26、实创新l现代变频器中用得最多的控制技术是脉冲现代变频器中用得最多的控制技术是脉冲宽度调制（宽度调制（Pulse Width Modulation），简），简称称PWM。l基本思想是控制逆变器中电力电子器件的基本思想是控制逆变器中电力电子器件的开通或关断，输出电压为幅值相等、宽度按开通或关断，输出电压为幅值相等、宽度按一定规律变化的脉冲序列，用这样的高频脉一定规律变化的脉冲序列，用这样的高频脉冲序列代替期望的输出电压。冲序列代替期望的输出电压。一、一、脉冲宽度调制技术脉冲宽度调制技术2022-11-1930University of Science and Technology Liaoning
27、博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新l以频率与期望的输出电压波相同的正以频率与期望的输出电压波相同的正弦波作为调制波，以频率比期望波高得弦波作为调制波，以频率比期望波高得多的等腰三角波作为载波。多的等腰三角波作为载波。l由它们的交点确定逆变器开关器件的由它们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻，从而获得幅值相等、宽度按通断时刻，从而获得幅值相等、宽度按正弦规律变化的脉冲序列，这种调制方正弦规律变化的脉冲序列，这种调制方法称作正弦波脉宽调制（法称作正弦波脉宽调制（Sinusoidal pulse Width Modulation，简称，简称SPWM）。）。二、二、正
28、弦波脉宽调制技术正弦波脉宽调制技术2022-11-1931University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新图图11-17 三相三相PWM逆变器双逆变器双极性极性SPWM波形波形a)三相正弦调制波与三相正弦调制波与双极性三角载波双极性三角载波b）、）、c）、）、d）三相）三相电压电压e）输出线电压）输出线电压f）电动机相电压）电动机相电压2022-11-1932University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋
29、向上勤奋向上 求实创新求实创新l普通的普通的SPWM变频器输出电压带有一定的谐波分变频器输出电压带有一定的谐波分量，为降低谐波分量，减少电动机转矩脉动，可量，为降低谐波分量，减少电动机转矩脉动，可以采用直接计算各脉冲起始与终了相位的方法，以采用直接计算各脉冲起始与终了相位的方法，以消除指定次数的谐波。以消除指定次数的谐波。三、三、消除指定谐波消除指定谐波PWM(SHEPWM)图图11-18 变压变频器输出的相电压变压变频器输出的相电压PWM波形波形2022-11-1933University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用
30、勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新l要消除第要消除第k次谐波分量，只须令次谐波分量，只须令1212(1)cos01midkmiiUUkkkl基波幅值为所要求的电压值基波幅值为所要求的电压值1121 2(1)cosmidmiiUU期望值2022-11-1934University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新l电流跟踪电流跟踪PWM（CFPWM，Current Follow PWM）的控制方法是：在原来主回）的控制方法是：在原来主回路的基础上，采用电流闭环控制，使实际电路的基础上，采用电流
31、闭环控制，使实际电流快速跟随给定值。流快速跟随给定值。l在稳态时，尽可能使实际电流接近正弦波在稳态时，尽可能使实际电流接近正弦波形，这就能比电压控制的形，这就能比电压控制的SPWM获得更好的获得更好的性能。性能。四、四、电流跟踪电流跟踪PWM（CFPWM）控制技术）控制技术2022-11-1935University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新图图11-19 电流滞环跟踪控制的电流滞环跟踪控制的A相原理图相原理图2022-11-1936University of Science and
32、 Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新图图11-20 电流滞环跟踪控制时的三相电流电流滞环跟踪控制时的三相电流波形与相电压波形与相电压PWM波形波形l电流滞环跟踪控制方电流滞环跟踪控制方法的精度高、响应快，法的精度高、响应快，且易于实现。但功率开且易于实现。但功率开关器件的开关频率不定。关器件的开关频率不定。2022-11-1937University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新把逆变器和交流电动机视为一体，以圆形旋
33、把逆变器和交流电动机视为一体，以圆形旋转磁场为目标来控制逆变器的工作，这种控转磁场为目标来控制逆变器的工作，这种控制方法称作制方法称作“磁链跟踪控制磁链跟踪控制”，磁链轨迹的，磁链轨迹的控制是通过交替使用不同的电压空间矢量实控制是通过交替使用不同的电压空间矢量实现的，所以又称现的，所以又称“电压空间矢量电压空间矢量PWM（SVPWM，Space Vector PWM）控制）控制”。五、五、电压空间矢量电压空间矢量PWM（SVPWM）控制技术）控制技术2022-11-1938University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致
34、用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新l 当定子相电压为三相平衡正弦电压时，三当定子相电压为三相平衡正弦电压时，三相合成矢量相合成矢量112111224cos()cos()cos()33332jjmmmjtjtmsUtUteUteU eU esAOBOCOuuuu1.空间矢量的定义空间矢量的定义2022-11-1939University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新l以电源角频率为角速度作恒速旋转的空以电源角频率为角速度作恒速旋转的空间矢量，幅值间矢量，幅值 l在三相平衡正弦电压供电时，
35、若电动机转在三相平衡正弦电压供电时，若电动机转速已稳定，则定子电流和磁链的空间矢量速已稳定，则定子电流和磁链的空间矢量的幅值恒定，以电源角频率为电气角速度的幅值恒定，以电源角频率为电气角速度在空间作恒速旋转。在空间作恒速旋转。32smUU2022-11-1940University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新l 合成空间矢量表示的定子电压方程式合成空间矢量表示的定子电压方程式 l 忽略定子电阻压降，定子合成电压与合忽略定子电阻压降，定子合成电压与合成磁链空间矢量的近似关系为成磁链空间矢
36、量的近似关系为dtdRssssiudtdssu dtssu或或2.电压与磁链空间矢量的关系电压与磁链空间矢量的关系2022-11-1941University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新l当电动机由三相平衡正弦电压供电时，当电动机由三相平衡正弦电压供电时，电动机定子磁链幅值恒定，其空间矢量以电动机定子磁链幅值恒定，其空间矢量以恒速旋转，磁链矢量顶端的运动轨迹呈圆恒速旋转，磁链矢量顶端的运动轨迹呈圆形（简称为磁链圆）。形（简称为磁链圆）。l定子磁链矢量定子磁链矢量)(1tjsesl定子电
37、压矢量定子电压矢量11()()21()jtjtssdeedtsu2022-11-1942University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新图图11-22 旋转磁场与电压旋转磁场与电压空间矢量的运动轨迹空间矢量的运动轨迹图图11-23 电压矢量圆轨迹电压矢量圆轨迹2022-11-1943University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新22()3jjABCuu eu esAOBOCO
38、uuuu3.PWM逆变器逆变器基本输出基本输出电压矢量电压矢量8个基本空间矢量个基本空间矢量l6个有效工作矢量个有效工作矢量16uul2个零矢量个零矢量07uu、2022-11-1944University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新图图11-24 基本电压空间矢量图基本电压空间矢量图基本电压空间矢量图基本电压空间矢量图2022-11-1945University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求
39、实创新求实创新k=1,2,3,4,5,6 l定子磁链矢量的增量定子磁链矢量的增量 tss=u(1)3()()23sskjdkktUt e ul定子磁链矢量运动方向与电压矢量相同。定子磁链矢量运动方向与电压矢量相同。4.正六边形空间旋转磁场正六边形空间旋转磁场2022-11-1946University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新图图11-26 正六边形定子磁链轨迹正六边形定子磁链轨迹l定子磁链矢量的运动轨迹为定子磁链矢量的运动轨迹为(1)()()()()ssssskkkkk t u20
40、22-11-1947University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新122|()|()|()|33 3dssdUkkktUt ul 在基频以下调速时，应保持正六边形定在基频以下调速时，应保持正六边形定子磁链的最大值恒定。子磁链的最大值恒定。l 若直流侧电压恒定，则若直流侧电压恒定，则1越小时，越小时，t越大，势必导致越大，势必导致 增大。增大。l 在变频的同时必须调节直流电压，造成了控在变频的同时必须调节直流电压，造成了控制的复杂性。制的复杂性。2022-11-1948Universi
41、ty of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新l 有效的方法有效的方法是插入零矢量是插入零矢量有效地解决了定有效地解决了定子磁链矢量幅值与旋转速度的矛盾。子磁链矢量幅值与旋转速度的矛盾。l 当零矢量作用时，定子磁链矢量的增量当零矢量作用时，定子磁链矢量的增量表明定子磁链矢量停留不动。表明定子磁链矢量停留不动。0s=2022-11-1949University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新l 有
42、效工作矢量作用时间有效工作矢量作用时间tt1l 零矢量作用时间零矢量作用时间10ttt1110()3ttt l 定子磁链矢量的增量为定子磁链矢量的增量为(1)31012()()3kjssdkkttUt e u02022-11-1950University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新l 在直流电压不变的条件下，要保持在直流电压不变的条件下，要保持l 输出频率越低，输出频率越低，t越大，零矢量作用时间越大，零矢量作用时间t0也越大，定子磁链矢量轨迹停留的时间越也越大，定子磁链矢量轨迹停留的
43、时间越长。长。|)(|ks恒定，只要使恒定，只要使t1为常数即可。为常数即可。2022-11-1951University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新按空间矢量的平行四边形合成法则，用相按空间矢量的平行四边形合成法则，用相邻的两个有效工作矢量合成期望的输出矢邻的两个有效工作矢量合成期望的输出矢量。量。5.期望电压空间矢量的合成期望电压空间矢量的合成l基本思想基本思想l 按按6个有效工作矢量将电压矢量空间个有效工作矢量将电压矢量空间分为对称的六个扇区，每个扇区对应分为对称的六个扇区，每个
44、扇区对应32022-11-1952University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新图图11-27 电压空间矢量的电压空间矢量的6个扇区个扇区2022-11-1953University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新l 在一个开关周期在一个开关周期 T0图图11-28 期望输出电压矢量的合成期望输出电压矢量的合成的作用时间的作用时间 1u2u1t的作用时间的作用时间 2t12120
45、0123002233sjddttTTttUU eTTuuul 合成电压矢量合成电压矢量2022-11-1954University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新l 由正弦定理可得由正弦定理可得解得解得 120022332sinsin()sin33ddsttUUTTus012sin()3du TtUs022usindTtUl 零矢量的作用时间零矢量的作用时间 2100ttTt2022-11-1955University of Science and Technology Liaoning博
46、学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新l 两个基本矢量作用时间之和应满足两个基本矢量作用时间之和应满足当当 l 输出电压矢量最大幅值输出电压矢量最大幅值 ss1202u2usin()sin cos()136ddttTUU6120ttTsmax2dUu2022-11-1956University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新l 当定子相电压为三相平衡正弦电压时，三当定子相电压为三相平衡正弦电压时，三相合成矢量幅值相合成矢量幅值 l 基波相电压最大幅值基波相电压最
47、大幅值 32smUUmaxmax233dmsUUul SPWM的基波线电压最大幅值为的基波线电压最大幅值为 两者之比两者之比 23maxdlmUU1.1532maxmaxlmlmUUl 基波相电压最大幅值基波相电压最大幅值 l 基波线电压最大幅值基波线电压最大幅值 maxmax3lmmdUUUmaxmax233dmsUUu2022-11-1957University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新通常以开关损耗和谐波分量都较小为原通常以开关损耗和谐波分量都较小为原则，来安排基本矢量和零矢量
48、的作用顺则，来安排基本矢量和零矢量的作用顺序，一般在减少开关次数的同时，尽量序，一般在减少开关次数的同时，尽量使使PWM输出波型对称，以减少谐波分输出波型对称，以减少谐波分量。量。6.SVPWM的实现的实现2022-11-1958University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新图图11-29 零矢量集中的零矢量集中的SVPWM实现实现(1)零矢量集中的实现方法零矢量集中的实现方法2022-11-1959University of Science and Technology Liaon
49、ing博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新图图11-30 零矢量分布的零矢量分布的SVPWM实现实现(2)零矢量分散的实现方法零矢量分散的实现方法2022-11-1960University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新l 在每个小区间内，在每个小区间内，定子磁链矢量的增量定子磁链矢量的增量为为图图11-31 期望的定子磁链矢量轨迹期望的定子磁链矢量轨迹 0)()(Tkkssu 非基本电压矢非基本电压矢量，必须用两个基量，必须用两个基本矢量合成。本矢量合成
50、。()sku7.SVPWM控制的定子磁链控制的定子磁链2022-11-1961University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新l 为了产生为了产生 l 定子磁链矢量的增量为定子磁链矢量的增量为(0)s51212361000022(0)33jsddttttU eUTTTTuuu53016211222(0)(0)33jssddTtttU etUuuu2022-11-1962University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经
