單相正弦波脈沖調(diào)制SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

單相正弦波脈沖調(diào)制SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br>1、掌握異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的原理。
2、了解異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速運(yùn)行的基本參數(shù)，V/f曲線。

二、實(shí)驗(yàn)所需掛件及附件
序號(hào)?????
????? 編?????????? 號(hào)?
?????? 備????????????? 注
1?DJK01電源控制屏?該控制屏包含“三相電源輸出”等幾個(gè)模塊
2?DJK11單相異步電動(dòng)機(jī)SPWM變頻調(diào)速?或DJK14
3?DJ21—1單相電阻啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)?
4?雙蹤示波器?自備
5?萬(wàn)用表?自備

三、?實(shí)驗(yàn)線路及原理
單相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速除了起動(dòng)需要另附加繞組及相關(guān)電路外，其變頻調(diào)速原理與三相異步電動(dòng)機(jī)相同，下面仍然以三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速原理來說明，由電機(jī)學(xué)可知，電機(jī)的轉(zhuǎn)速表達(dá)式為：
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其中 為定子供電的頻率； 為電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)； 為轉(zhuǎn)差率，又上式可知改變定子供電的頻率 可以改變電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)了在轉(zhuǎn)差率 保持不變情況下的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，為了保持電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩不變，希望維持電機(jī)氣隙磁通恒定，因而要求定子供電電壓也隨頻率作相應(yīng)調(diào)整。即
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在忽略定子阻抗壓降的情況下，??? ,其中 為常數(shù)。
為使氣隙磁通恒定，在改變定子頻率同時(shí)必須改變電壓 ，即保證 常數(shù)。
單相正弦波脈沖調(diào)制逆變電路的輸出電壓與頻率就是根據(jù)上述要求而設(shè)計(jì)的，因此由該逆變器供電的單相電動(dòng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的要求，其原理框圖如7—3所示。
單相異步電動(dòng)機(jī)采用電阻分相啟動(dòng)支路。啟動(dòng)繞組串聯(lián)PTC保護(hù)器，當(dāng)啟動(dòng)完畢時(shí)在離心開關(guān)的作用下自動(dòng)切除啟動(dòng)支路。
在微處理器的控制下，利用鍵盤可以改變電路輸出的V/f比值，用鍵控方式改變輸出頻率以達(dá)到調(diào)頻調(diào)速的目的。
關(guān)于變電路的原理請(qǐng)參考相關(guān)書籍、其輸出電壓波形為脈沖寬度按正弦規(guī)律變化的調(diào)制波，其中含有基波分量和各種高次諧波，以基波分量為主，諧波分量較小，當(dāng)基波頻率與幅值按某種恒壓/頻的規(guī)律變化時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速隨之改變。

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1、?V/f曲線測(cè)定。
2、?觀察低頻率補(bǔ)償對(duì)于提高啟動(dòng)力矩的效果。

五、思考題
1、?單相異步電動(dòng)機(jī)有哪幾種啟動(dòng)方式？在變率調(diào)速時(shí)，為什么不采用電容分相起動(dòng)？
2、?改變V/f比值，有何實(shí)際意義？

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?????????????????????? 圖7—3? 單相正弦波脈寬調(diào)制變頻調(diào)速原理框圖

六、實(shí)驗(yàn)方法
1、將DJ21—1的主繞組與DJK11主電路輸出連接，打開掛件電源開關(guān)，設(shè)定V/f曲線從第一條開始，打開電機(jī)開關(guān)，按下啟動(dòng)鍵，提升轉(zhuǎn)速測(cè)量輸出基波頻率、電壓和電機(jī)轉(zhuǎn)速，輸出頻率可由觀察參考波 而得，用示波器測(cè)得 的頻率就是輸出電壓的頻率。
2、改變V/f曲線重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟1。
3、觀察低頻率補(bǔ)償對(duì)于提高啟動(dòng)力矩的效果。設(shè)定不同的V/f曲線時(shí)，電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的最低輸出頻率、并測(cè)量此時(shí)的輸出基波電壓。

七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告
1、畫出交—直—交單相SPWM變頻器輸出V/f的曲線。
2、記錄不同V/f曲線下的電壓、頻率和電機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系。
3、記錄電機(jī)開始起動(dòng)運(yùn)行時(shí)變頻器輸出的頻率和電壓。

八、注意事項(xiàng)
1、在頻率上升，電機(jī)轉(zhuǎn)速升高的過程中，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到某一速度時(shí)，在離心力的作用下會(huì)自動(dòng)切斷啟動(dòng)支路，此時(shí)會(huì)造成逆變器輸出電流的波動(dòng)。
2、在電機(jī)升速的時(shí)候，由于副繞組的電流過大，出現(xiàn)過流保護(hù)，PTC保護(hù)器動(dòng)作，會(huì)使電機(jī)停轉(zhuǎn)，此時(shí)單相電機(jī)無法立即再起動(dòng)。如果使電機(jī)重新啟動(dòng)，應(yīng)稍等片刻，待副繞組回路中的PTC保護(hù)器恢復(fù)到低阻態(tài)時(shí)，才可再次升頻起動(dòng)。
3、用DJK14掛件也可以完成該實(shí)驗(yàn)，在原有的掛件的基礎(chǔ)上增加DJK09掛件，同時(shí)在調(diào)速時(shí)要注意輸入電壓與頻率同步調(diào)節(jié)，以確保V/f為常數(shù)。