恒压频比的控制方式常用在通用变频器上，其突出的优点是可以进行电动机的转速开环控制，这类变频器主要用于对调速范围要求不高的场合，例如风机、水泵等的节能调速就经常采用这种系统。如图6-21所示为一种典型的数字控制IGBT-SPWM变频调速系统原理图。图6-21数字控制IGBT-SPWM变频器调速系统整流电路输出的脉动整流电压，必须加以滤波。由于其后续的逆变器是PWM电压源型逆变器，故采用大电容C和小电感相配合进行滤波。......
2023-06-25
异步电动机变压变频调速系统中的转速闭环优化
【摘要】：转速开环的变压变频调速系统可以满足一般平滑调速的要求，但系统的动、静态性能都有限，采用转速闭环的转差频率控制可以改善系统的性能。转差频率控制需要检测电动机的转速，以构成速度闭环。同时，转速的闭环控制也提高了调速的精度。这就是说，在异步电动机中控制转差频率ωs就能够达到间接控制转矩的目的。
转速开环的变压变频调速系统可以满足一般平滑调速的要求，但系统的动、静态性能都有限，采用转速闭环的转差频率控制可以改善系统的性能。
转差频率控制需要检测电动机的转速，以构成速度闭环。速度调节器的输出为转差频率的给定信号，此转差频率与电动机速度对应的频率之和作为变频器的输出频率给定值。由于是通过控制转差频率来控制转矩和电流的，故与恒压频比控制相比，其加减速特性和限制过电流的能力得到提高。同时，转速的闭环控制也提高了调速的精度。
1.转差频率控制的基本思想
根据式（6-41），电磁转矩为
在稳定运行时，转差率s很小，sω1也很小，可认为R′r＞＞ωsL′lr，则有
可见，在保持气隙磁通Φm不变、s值较小的稳态运行范围内，异步电动机的转矩就近似与转差频率成正比，即Te∝ωs。这就是说，在异步电动机中控制转差频率ωs就能够达到间接控制转矩的目的。在保持气隙磁通不变的前提下，通过控制转差频率来控制转矩，这就是转差频率控制的基本思想。
2.转差频率控制规律
Te=f（ωs）的曲线如图6-22所示，要保证系统稳定运行，必须满足ωs＜ωsm。因此在转差频率控制系统中，必须对ωs加以限制，使系统允许的最大转差频率ωsmax小于临界转差频率，即ωsmax＜ωsm=Rr/Llr，这样Te与ωs就近似成正比，条件是Φm要保持恒定。这就是转差频率控制的基本规律之一。
那么如何保持主磁通Φm不变呢？下面就解决这个问题，分别对控制定子电流和控制定子电压的方法进行分析。
1）控制定子电流以保持Φm恒定
根据电机学可知，当忽略铁损且不计饱和时，气隙磁通Φm与励磁电流I0成正比，因此可以通过控制定子电流Is来保持Φm的恒定。
根据图6-19电动机的稳态等效电路可知
将式（6-52）和式（6-53）代入式（6-51）整理后得到定子电流的幅值为
当励磁电流I0不变时，主磁通Φm也保持不变，此时Is是转差频率ωs的函数，Is=f（ωs）的曲线如图6-23所示。由此实现通过控制定子电流来保持Φm恒定的目的。
图6-22 恒Φm值时的Te=f（ωs）曲线
图6-23 Is=f（ωs）曲线
2）控制定子电压以保持Φm恒定
根据公式（6-20）可知，电磁转矩Te为
可见，当Us/ω1为常数（即恒压频比控制）时，电磁转矩Te与转差频率ωs成正比，即采用带低频补偿的恒压频比控制就能保持Φm恒定。
综上所述，转差频率控制的规律可以总结为：在ωsmax＜ωsm时，转矩Te与转差频率ωs成正比，条件是Φm不变；按照式（6-54）或者图6-23所示的函数关系控制定子电流Is，或者采用带低频补偿的恒压频比控制，就能保持Φm恒定。
3.转差频率控制的变压变频调速系统
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