通用变频器开环控制的异步电动机调速系统控制框图如图3-4 所示(VVVF 为通用变频器、IM 为异步电动机)。该控制方案结构简单、可靠性高,但系统为开环控制、调速精度与动态响应不十分理想。低速范围随压频比减小、电压调整较困难,不能得到较大调速范围与较高精度。因异步电动机存在转差率、转速随负荷力矩变化而变动,即使采用具转差补偿与转矩提升功能的变频器,转速精度也难以达 0.5%,基本解决了平滑调速问题。因通用变频器压频比 U/f 恒定,其构成的速度开环通用变频调速系统只适用于要求不高、需调速的生产设备。
图3-4 开环异步机变频调速
变频器开环控制异步电动机调速系统的动静态性能指标不如直流调速系统,因系统控制规律从异步电动机稳态等效电路与稳态转矩公式推导稳态值控制、未考虑过渡过程,故在稳定性、启动及低速转矩动态响应方面性能尚不完善。
电压源逆变器供电的转速开环变频调速系统,基频以下一般采用带低频电压补偿的恒压频比运行方式,因该方式电压频率关系简单、可简化控制系统。恒压频比控制、转速开环变频调速系统基本结构如图3-5 所示:UR 是可控整流器、用电压控制环节控制输出电压;VSI(Voltage Source Inverter)是电压源逆变器、用频率控制环节控制输出频率;电压与频率控制采用同一控制信号 U*ω 以保证二者协调。
图3-5 转速开环交-直-交电流源变频调速系统