由變頻器組成的交流調(diào)速系統(tǒng)的常見問題是，系統(tǒng)在低頻區(qū)運(yùn)行時(shí)性能不理想，主要表現(xiàn)為低頻啟動(dòng)時(shí)起動(dòng)力矩較小，系統(tǒng)不能啟動(dòng)，因?yàn)樽冾l器的非線性會(huì)產(chǎn)生高次諧波，從而引起電機(jī)轉(zhuǎn)子間隙的脈動(dòng)和電機(jī)的熱量，使電機(jī)運(yùn)行噪聲較大。在次低頻穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于柵極電壓的變動(dòng)、系統(tǒng)負(fù)載的變化、變頻器輸出電壓波形的變化，會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)抖動(dòng)。
一、 變頻器低頻機(jī)械特性
1、低頻啟動(dòng)特性
雖然可以通過改變定子頻率F1來平滑地調(diào)節(jié)鼠籠式電機(jī)的同步速度，但是伴隨著F1的變化，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性也變化，特別是在次低頻區(qū)域中變化。 根據(jù)異步電機(jī)的最大扭矩公式
Temax=3/2+np(u1/w1)2+/r1/w1+/(r2/w1)2+(l1+l2)2+,其中np為電機(jī)的極點(diǎn);
r1-定子每相電阻；
r2-反彈到定子側(cè)轉(zhuǎn)子每相電阻；
l1-定子每相漏；
ll2-反彈到定子側(cè)轉(zhuǎn)子每相漏；
u1-定子每相電壓；
w1-功率角頻率
結(jié)果表明，在低頻下，隨著w1和r1的減小，Temax逐漸減小，隨著w1的減小，Temax逐漸減小，起動(dòng)扭矩逐漸減小，甚至不能驅(qū)動(dòng)負(fù)載。
2、低頻穩(wěn)態(tài)特性
電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)距公式如下:
tl3np(u1/w1)2sw1r2/(sr1r2)2s2w2(ll1l2)
當(dāng)額定角頻率W1時(shí)，可以忽略R1。在低頻時(shí)，R1不容忽視。因此，由于R1上電壓降的比例在低頻時(shí)增加，M不能保持恒定，特別是當(dāng)電網(wǎng)電壓和負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)生振蕩和爬行。
二、變頻器調(diào)速系統(tǒng)低頻特性
1、諧波分析
除基波電流外，電機(jī)定子中還存在諧波電流，這都是由于變頻器的非線性特性所導(dǎo)致，。由于高次諧波的存在，電機(jī)的損耗和電感增加，cosφ減小，從而影響輸出轉(zhuǎn)矩，產(chǎn)生6倍基頻的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩。
用電流波形中的5次、7次間諧波分析，三相電機(jī)的定子電流中的5次間諧波頻率為F5=5F1 (F1為基波電流頻率)，在電動(dòng)機(jī)的空氣隙產(chǎn)生空間上反相的磁通勢(shì)和磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n51為基波電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n11的5倍， 按照與基波磁場(chǎng)反向旋轉(zhuǎn)的方式，5次間諧波電勢(shì)在轉(zhuǎn)子內(nèi)感應(yīng)出基波頻率的6倍的轉(zhuǎn)子電流，通過該電流和空氣隙基波電勢(shì)的合成作用，產(chǎn)生基波頻率的6倍的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩。
7次間諧波產(chǎn)生的磁場(chǎng)與基本波同相，但其產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速是基本波旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速的7倍，因此轉(zhuǎn)子電流間諧波與空氣隙主磁場(chǎng)的相對(duì)轉(zhuǎn)速也是基本波頻率的6倍，也產(chǎn)生基本波頻率的6倍的脈動(dòng)過渡。
上述兩個(gè)脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩是基頻的6倍，使電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩一起脈動(dòng)。雖然平均值為零，但脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩使電機(jī)轉(zhuǎn)速不均勻，這在低頻運(yùn)行中影響最大。
2、準(zhǔn)方波方式下脈動(dòng)轉(zhuǎn)距的產(chǎn)生
假設(shè)ψ1和ψ2分別是定子磁鏈和轉(zhuǎn)子磁鏈的空間矢量。在穩(wěn)態(tài)準(zhǔn)方波(QSW)工作模式下(電橋中的晶閘管由1800°電角度脈沖觸發(fā))，ψ1在輸出周期內(nèi)沿正六邊形外圍移動(dòng)。ψ2沿與六邊形同心的圓運(yùn)動(dòng)，ψ1和ψ2在準(zhǔn)方波工作模式下連續(xù)運(yùn)動(dòng)，但它們之間存在顯著差異。當(dāng)矢量素材ψ2以穩(wěn)定的電機(jī)定子工作電壓角速度W1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，矢量素材ψ1以穩(wěn)定的角速度緊緊圍繞正六邊形挪動(dòng)。，以矢量ψ1的恒定的線速度改變角速度，產(chǎn)生ψ1和ψ2。當(dāng)電機(jī)空載時(shí)，當(dāng)W1t=0，π/6，π/3時(shí)，穩(wěn)態(tài)時(shí)ψ1和ψ2之間的夾角和轉(zhuǎn)矩T為零，當(dāng)W1T≠0，π/6，π/3，δ不為零時(shí)，會(huì)引起低頻轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，并伴隨上述ψ1的幅值變化，其頻率為定子電壓的基波
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