鼠笼式变频调速方法原理及比较

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1、鼠笼式变频调速有哪几种方法以及每种方法的工作原理和优缺点对于异步电机n=60f(1-s)/p[n-实际转速；f-供电电源频率；s-转差率率；p-极对数]依据上式常用以下三种方法来进行调速：（1）改变极对数作几档的有极调速；（2）通过改变定子端电压或改变转子电阻变转差率调速；（3）改变供电电源频率也称变频调速。对于成品电机，其磁极对数P已经确定，转差率S变化不大，则电机的转速n与电源频率f成正比，因此改变输入电源的频率就可以改变电机的同步转速，进而达到异步电机调速的目的。但是，为了保持在调速时电机的最大转矩不变，必须维持电机的磁通量恒定，因此定子的供电电压也要

2、作相应调节。变频器就是在调整频率的同时还要调整电压，故称变压变频调速，简称VVVF。变频调速方法介绍：变频调速方法可分为三种：转差频率-电流控制，直接转矩控制和矢量控制法。从总体上来说，变频调速有以下优缺点：优点：（1）调速效率高，属于高效调速方式。（2）调速范围宽，一般可达20:1，并在整个调速范围内具有高的调速效率。（3）机械特性较硬，在无自动控制时，转速变化率在5%以下；当采用自动控制时，能做高精度运行，把转速波动率控制在0.5%~1%左右。（4）变频装置万一发生故障，可以退出运行，改由电网直接供电，泵或风机仍可继续保持运转。（5）能兼作启动设备，即通

3、过变频电源将电动机启动到某一转速，再断开变频电源，电动机可直接接到工频电源使泵或风机加速到全速。缺点：（1）变频器的初投资太高，是应用于泵或风机调速节能中的主要障碍。但随着电子技术的发展，产品成本逐步提高，其应用前景日益广阔。（2）因变频器输出的电流或电压的波形为非正弦波而产生的高次谐波，对电动机及电源会产生种种干扰。若采用PWM型变频器或采用多重化技术的电流型变频器，则这个问题可以得到大大的改善。（3）价格昂贵，维修贵，更换不太方便，关键地方的变频器必须要备用。一、转差频率-电流控制<1>原理：转差频率控制（SF控制）就是检测出电动机的转速，构成速度闭环，

4、速度调节器的输出为转差频率，然后以电动机速度对应的频率与转差频率之和作为变频器的给定输出频率。转差频率是施加于电动机的交流电压频率与电动机速度（电气角频率）的差频率，在电动机转子上安装测速发电机(PG)等速度检出器可以检测电动机的速度，检测出的转子速度加上转差频率（与产生所要求的转矩相对应）就是逆变器的输出频率。转差频率控制基本原理推导：由此可知，电动机的转矩基本上与转差成正比，即对E1/f1控制的基础上，只要对电动机的转差频率fs进行控制，就可达到控制电动机输出转矩的目的。对于异步电动机:f1：变频器输出频率（定子电压频率）；fs：转差频率；fn：电动机实

5、际转速作为同步转速时的电源频率。综上，控制电动机的转差频率可达到控制电动机转子电流的目的。只要能够控制电动机的转差频率，使之不超过电动机最大过载能力的转差频率就可以限制电动机转子的最大电流，从而起到保护电动机的作用。<2>优缺点①优点转差频率控制是利用了速度传感器的速度闭环控制，并可以在一定程度上对输出转矩进行控制，所以和U/f控制方式相比，在负载发生较大变化时，仍能达到较高的速度精度和具有较好的转矩特性。由于通过控制转差频率来控制转矩和电流，其加减速特性和限制过电流的能力也得到提高。②缺点由于采用这种控制方式时，需要在电动机上安装速度传感器，并需要根据电动

6、机的特性调节转差，通常多用于厂家指定的专用电动机，通用性较差。二、矢量控制法<1>原理矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流)和产生转矩的电流分量(转矩电流)分别加以腔制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式为矢量控制方式。①异步电动机的数学模型（相对于a相绕组以任意角速度旋转的坐标系下）（1）电压方程式：（2）磁链方程式：（3）转矩表达式：

7、（4）机械运动方程式：②异步电动机在不同坐标系下的数学模型：异步电动机在αβ坐标系上的数学模型（1）电压矩阵方程：（2）磁链方程：（3）电磁转矩：异步电动机在两相旋转坐标上的数学模型（1）电压方程（2）磁链方程（3）转矩方程③矢量控制的过程示意图④矢量控制系统结构框图<2>优缺点①优点（1）动态的“速响应直流电动机受整流的限制，过高的di/dt是不容许的。异步电动机只受逆变器容量的限制，强迫电流的倍数可取得很高，故速度响应快，一般可达到毫秒级，在快速性方面已超过直流电动机。（2）低频转矩增大一般通用变频器(VVVF控制)在低频时转矩常低于额定转矩，在5Hz以

8、下不能带满负载工作。而矢鱿控制变频器由于能保持磁通恒