本等因素的考虑,不可能做的很大。对于电机设计来说,设计目标之一就是:当电机处于额定工作状态下时,主磁通接近容量上限。上述的变频调速方法工作在额定频率以下时,将会导致铁心磁饱和,引起电流波形畸变,有效力矩下降;严重时,将导致电机发热过快,振动和噪音加大;工作在额定频率以上时,铁心处于弱磁状态,电磁力矩不足,电机的机械特性变软(转差率s变大),带载能力下降。结论:通过只调节电源频率来调节速度的方法不可取。既然不可取的原因是因为铁心磁饱和。那么在调节电源频率的同时,通过某种处理使电机的磁通量保持恒定。由式(213)知:Φ∝Ef215
f在电机运转速度不是很低的情况下,由于电机的电阻r很小,电机定子线圈上的阻抗压降(Ir)可以忽略。由式(212)可以得到:U≈E于是式215可以表示为:Φ∝Uf217216
由式217知,在调节电源频率f的同时同比例地调节电源电压U可保持磁通量Φ基本恒定,达到了调节速度的目的,又不影响电机的带载能力。这就是所谓的变频变压调速法:VVVF(VariableVoltageVariableFreque
cy)控制法,也称恒压频比(VF)控制法。当电源频率较低时,因定子绕组的感应电动势较小,忽略电机定子线圈上的阻抗压降(Ir)时引入了较大的误差,直接表现就是电机的带栽能力下降。实际应用中,为了保持转矩基本恒定,在低频段,通常需要对VF曲线进行补偿。所以低频段也称恒转矩区。见图22。当电源频率高于一定频率时,电机绕组相电压并不能依据式(217)比例增加。主要原因是:相电压受制于电机绕组的绝缘强度;相电压受制于电源的利用率;相电压受制于系统供电。实际中的做法是:当电源频率高于一定阈值时,相电压保持不变。见图212。此区间相电流基本保持不变,即电机的输入功率基本保持不变,所以该区间也称恒功率区。不难理解,此时铁心处于弱磁状态,电磁力矩不足,电机的带载能力下降,机械特性变软。
图22:异步电机VF控制特性图22中:Ⅰ:理想VF特性曲线;Ⅱ:实际VF特性曲线(低频力矩补偿高频限压);
fⅢ:对应Ⅱ的主磁通特性。VF控制法最大的优点是绕开了定子绕组感应电动势的测量,可实现转速开环控制,简化了控制结构。我们知道,交流异步电动机的理想激励源是正弦波。在早期的VF调速系统中,受限于电力电子器件及微处理器的性能,固定脉宽的6拍阶梯波控制法较常使用。这种控制方法的电流谐波比较大,电机的力矩波动明显。已较少采用。目前r