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依据劳动和社会保障部制定的《国家职业标准》要求编写国家职业资格培训教材技能型人才培训用书交直流调速技术第三章第三章交直流调速技术第三章交直流调速技术培训学习目标熟悉开环、单闭环直流调速系统的基本原理；熟悉双闭环直流调速系统的基本原理；掌握PWM直流调速系统的工作原理及应用；掌握交流调压调速和串级调速系统的工作原理及应用；熟悉变频器的基本工作原理；掌握变频器的安装、接线及参数设定方法；熟悉变频器的应用及维护方法。第三章交直流调速技术第三章交直流调速技术第二节交流调速技术及应用一、交流调压调速系统二、串级调速系统三、变频调速技术复习思考题第一节直流调速基础知识一、自动控制基本概念二、转速负反馈直流调速系统三、电压负反馈加电流正反馈直流调速系统四、自动调速系统的限流保护——电流截止负反馈五、速度、电流双闭环调速系统六、脉宽调制调速技术目录第三章交直流调速技术第一节直流调速基础知识一、自动控制基本概念1.开环控制系统这种控制系统有以下特点：1）电动机的转速n只受控制量Usn的控制，转速n对控制量Usn没有反控制作用。2）系统对干扰产生的误差不能自动修正。3）系统为了保证一定的控制精度，系统必须采用高精度元器件。4）系统不存在稳定问题。图3-1第三章交直流调速技术第一节直流调速基础知识一、自动控制基本概念2.闭环控制系统闭环调速系统有以下特点：1）具有较强的抗干扰能力，控制精度高。2）闭环调速系统有反馈网络，结构复杂，成本较高。3）系统存在稳定问题。图3-2第三章交直流调速技术第一节直流调速基础知识二、转速负反馈直流调速系统1.转速负反馈有静差调速系统图3-3图3-4第三章交直流调速技术第一节直流调速基础知识二、转速负反馈直流调速系统2.转速负反馈无静差调速系统图36采用了PI调节器的无静差调节器图3-6第三章交直流调速技术第一节直流调速基础知识二、转速负反馈直流调速系统2.转速负反馈无静差调速系统图37比例-积分调节器电路及其输出特性ab）输出特性图3-7第三章交直流调速技术第一节直流调速基础知识第一节直流调速基础知识三、电压负反馈加电流正反馈直流调速系统1.电压负反馈调速系统图3-82.电流正反馈和补偿控制规律图3-9第三章交直流调速技术第一节直流调速基础知识四、自动调速系统的限流保护——电流截止负反馈1.电流截止负反馈2.有静差直流调速系统实例分析图3-11图3-10第三章交直流调速技术第一节直流调速基础知识四、自动调速系统的限流保护——电流截止负反馈2.有静差直流调速系统实例分析图3-12（1）主电路（2）触发电路（3）放大电路（4）控制电路（5）电流截止保护（6）抗干扰、消振荡环节（7）系统的自动调节第三章交直流调速技术第一节直流调速基础知识五、速度、电流双闭环调速系统1.双闭环系统分析图3-16图3-17第三章交直流调速技术第一节直流调速基础知识五、速度、电流双闭环调速系统2.双闭环系统的大、小信号起动问题1）由于存在积分环节，一旦达到饱和,除非ΔU变为负值，否则不会自动退出。2）一旦达到饱和状态，调节器所在系统就进入非线性状态，失去调节能力。3）当ΔU=0，即使未达到饱和值，输出电压Uout也必趋向一恒定值，这时系统仍保持着调节能力。3.有电流约束条件的理想起动过程（大信号起动）在整个起动过程中，把Id限制在最大允许值Idm，使之既不超越，亦不减小，实行“恒流调节”。4.在扰动作用下的恢复过程（1）在电源电压波动情况下双闭环系统的调节作用（2）突加负载扰动之下双闭环系统的动态过程第三章交直流调速技术第一节直流调速基础知识六、脉宽调制调速技术1.直流脉宽（PWM）调制原理图3-18图3-19第三章交直流调速技术第一节直流调速基础知识六、脉宽调制调速技术1.直流脉宽（PWM）调制原理图320PWM驱动装置控制原理框图图3-20第三章交直流调速技术第一节直流调速基础知识六、脉宽调制调速技术2.双闭环可逆直流脉宽调制调速系统原理图321双闭环可逆直流脉宽调速系统的原理（1）脉宽调制器UPW1）用锯齿波作调制信号的脉宽调制器。2）用三角波作调制信号的脉宽调制器。3）用多谐振荡器和单稳态触发器组成的脉宽调制器。4）数字式脉宽调制器。图3-21第三章交直流调速技术第一节直流调速基础知识六、脉宽调制调速技术2.双闭环可逆直流脉宽调制调速系统原理（2）基极驱动器（3）直流脉宽调速主电路图3-25图3-24第三章交直流调速技术第一节直流调速基础知识六、脉宽调制调速技术2.双闭环可逆直流脉宽调制调速系统原理图3-26第三章交直流调速技术第二节交流调速技术及应用一、交流调压调速系统1.交流调压调速2.闭环控制的调压调速系统图3-28图3-27第三章交直流调速技术第二节交流调速技术及应用二、串级调速系统1.异步电动机转子附加电动势时的工作2.附加电动势的获得与电气串级调速系统图3-30图3-29第三章交直流调速技术第二节交流调速技术及应用三、变频调速技术1.通用变频器的基本工作原理（1）交流异步电动机变频调速原理n=（1-s）60f/p（2）变频调速系统的控制方式E1=4.44kr1f1N1Φm1）基频以下调速2）基频以上调速（3）SPWM控制技术2.通用变频器的基本结构（1）通用变频器的外形结构图3-34第三章交直流调速技术第二节交流调速技术及应用三、变频调速技术2.通用变频器的基本结构1）主电路接线端图3-352）控制端子图3-36第三章交直流调速技术第二节交流调速技术及应用三、变频调速技术2.通用变频器的基本结构3）操作面板图3-37（2）变频器的类别1）按照变换环节分类①②2）按照滤波方式分类①电压源型变频器。②电流源型变频器。第三章交直流调速技术第二节交流调速技术及应用三、变频调速技术2.通用变频器的基本结构（3）变频器的额定值和频率指标1）输入侧的额定值2）输出侧的额定值①输出电压UN②输出电流IN③输出容量SN④配用电动机容量PN⑤超载能力3）频率指标①频率范围②频率精度③频率分辨率3.通用变频器的控制电路原理1）普通型U/f通用变频器①主要特点和优点：转速开环控制，无速度传感器，控制电路简单，使用通用标准异步电动机，通用性强，性价比高。②主要缺点2）具有恒定磁通功能的Uf通用变频器。3）矢量控制的通用变频器。4）直接转矩控制的通用变频器。①直接转矩控制的基本原理：②直接转矩控制的主要特点：第三章交直流调速技术第二节交流调速技术及应用三、变频调速技术4.变频器运行频率的设定方法（1）给定频率设定方法1）面板给定2）预置给定3）外接给定4）通信给定（2）变频器的外接给定配置1）外接电压给定信号控制端2）外接电流给定信号的控制3）辅助给定5.变频器运行频率范围的设定（1）基本频率和最高频率（2）上限频率和下限频率（3）回避频率（4）载波频率设定（5）瞬停再起动第三章交直流调速技术第二节交流调速技术及应用三、变频调速技术6.变频器的起动（1）变频器的起动1）起动频率2）起动前直流制动（2）升降速1）升速时间2）降速时间3）升降速方式①线性方式②S形7.变频器的制动（1）直流制动直流制动（2）外接制动电阻和制动单元制动（3）整流回馈制动第三章交直流调速技术第二节交流调速技术及应用三、变频调速技术8.微机设置变频器的参数和功能（1）接口与标准转换要实现变频器网络的计算机控制，首先要有完善的微机监控系统，实现微机与变频器之间的串行通信。（2）三菱变频器设置1）启动VFDSetupSoftuare软件。图3-53第三章交直流调速技术第二节交流调速技术及应用三、变频调速技术8.微机设置变频器的参数和功能2）设置变频器型号和容量。图3-543）通信设置。图3-55第三章交直流调速技术第二节交流调速技术及应用三、变频调速技术9.变频器的安装（1）变频器的安装环境1）环境温度2）环境湿度3）安装场所4）安装空间5）其他条件（2）变频器的安装1）变频器的发热与散热①变频器的发热②变频器的散热2）变频器的接线：①主电路的接线②控制电路的接线第三章交直流调速技术第二节交流调速技术及应用三、变频调速技术10.变频器的调试（1）通电前的检查1）外观、构造检查。2）电源电压、绝缘电阻的检查。（2）变频器的通电和预置1）熟悉键盘。2）进行功能预置。3）接好外部输入控制线。（3）电动机的空载试验1）先将频率设置为0位，合上电源，微微提升工作频率，观察电动机的起转情况及旋转方向是否正确。如方向相反，则予以纠正。2）将频率上升到额定频率，让电动机运行一段时间。如一切正常，再选若干个常用的工作频率，也使电动机运行一段时间。3）将给定频率信号突降至0（或按停止按钮），观察电动机的制动情况。第三章交直流调速技术第二节交流调速技术及应用三、变频调速技术10.变频器的调试（4）拖动系统的起动和停机1）起转试验：使工作频率从0Hz开始微微增加，观察拖动系统能否运转，在多大频率下起转。2）起动试验：将给定信号调至最大，按下起动键，观察起动电流的变化及整个拖动系统在加速过程中运行是否平稳。3）停机试验：将运行频率调至最高频率，按停止键，观察拖动系统的停机过程是否出现因过电压或过电流而跳闸。第三章交直流调速技术第二节交流调速技术及应用三、变频调速技术10.变频器的调试（5）拖动系统的负载试验1）如FmaxFN，则应进行最高频率时的带载能力试验。2）在负载的最低频率下，应考察电动机的发热情况，使拖动系统工作在负载所要求的最低转速下，施加该转速下的最大负载，按负载所要求的连续运行时间进行低速连续运行，观察电动机的发热情况。3）过载试验，按负载可能出现过载情况及持续时间进行试验，观察负载能否连续工作。第三章交直流调速技术第二节交流调速技术及应用三、变频调速技术11.变频器的维护（1）变频器的检查1）检查注意事项：必须熟悉变频器的基本原理、功能特点、技术指标等，具有操作变频器运行的经验；维护前必须切断电源，主电路电容器彻底放电后再进行作业；仪器、仪表应符合要求，使用方法要正确。2）日常检查项目：检查变频器在运行中是否有异常现象；安装地点的环境是否异常；冷却系统是否正常；变频器、电动机、变压器、电抗器是否过热、变色或有异味；电动机是否有异常振动、异常声音；主电路电压和控制电路电压是否正常；滤波电容器是否漏液或变形；各种显示是否正常。第三章交直流调速技术第二节交流调速技术及应用三、变频调速技术11.变频器的维护3）定期检查的主要项目及维护：一般的定期检查应一年进行一次，绝缘电阻的检查可以三年进行一次。检查的重点是冷却系统，即冷却风机和散热器。电解电容器受周围温度及使用条件的影响，电容量也会变小或发生老化；接触器触头有无磨损或接线松动；充电电阻是否过热；接线端子有无松动及控制电源是否正常。4）零部件的更换：变频器由多种部件组成，某些部件经长期使用后性能降低、劣化，这是故障发生的主要原因。为了长期安全生产，某些部件必须及时更换。第三章交直流调速技术第二节交流调速技术及应用三、变频调速技术11.变频器的维护（2）通用变频器的故障诊断通用变频器自身具有比较完善的自诊断、保护和报警功能，当变频系统出现故障时，变频器大都能自动停车保护，并显示故障信息。检修时可根据这些信息查找变频器说明书和相关资料的故障说明，找出故障点并进行维修。第三章交直流调速技术第三章交直流调速技术1.比较开环控制与闭环控制的特征、优缺点和应用场合的不同。2.晶闸管直流调速系统中，有环流和无环流的应用特点是什么？3.ASR、ACR为何要限幅？如何调整？4.如何测定速度反馈极性？如何调整反馈系数？5.直流脉宽调制调速和晶闸管可控整流调速相比，有什么特点？6.交流调压调速有什么应用特点？复习思考题第三章交直流调速技术第三章交直流调速技术复习思考题7.串级调速有什么应用特点？8.电力拖动系统中应用变频调速有哪些优点？9.变频器容量和类型的选择原则是什么？10.变频调速系统中，采用公用直流母线与电源反馈相结合的供电方式，有什么特点？