电力拖动自动控制系统(陈伯时)ppt5-交流拖动控制系统.ppt

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1、第2篇电力拖动自动控制系统交流拖动控制系统1内容提要概述交流调速系统的主要类型5交流变压调速系统6交流变频调速系统7绕线转子异步电机双馈调速系统——转差功率馈送型调速系统8同步电动机变压变频调速系统2概述20世纪60年代以前的电气传动80%——交流不调速传动18%——直流可调速传动2%——交流可调速传动3直流电机的不足具有电刷和换向器，必须经常检查维修。换向火花使其应用环境受到限制。换向能力限制电机的容量和速度（极限容量转速约为）。4直到20世纪60~70年代，随着电力电子技术的发展，出现了采用电力电子变换器的交流拖动系统，大规模集成电路和计算机控制的应用，使高性能的

2、交流调速系统得到发展，一直被认为是天经地义的交直流拖动按调速性能分工的格局终于被打破。交流拖动控制系统已经成为当前电力拖动控制的主要发展方向。5交流拖动控制系统的应用领域主要有三个方面：一般性能的节能调速高性能的交流调速系统和伺服系统特大容量、极高转速的交流调速61.一般性能的节能调速在过去，风机、水泵等通用机械的依赖挡板和阀门来调节送风和供水的流量，因而把许多电能白白地浪费了。如果换成交流调速系统，把消耗在挡板和阀门上的能量节省下来，每台风机、水泵平均都可以节约20~30%以上的电能，效果是很可观的。但风机、水泵的调速范围和对动态快速性的要求都不高，只需要一般的调速

3、性能。7许多在工艺上需要调速的生产机械过去多用直流拖动，鉴于交流电机比直流电机结构简单、成本低廉、工作可靠、维护方便、惯量小、效率高，如果改成交流拖动，显然能够带来不少的效益。82.高性能的交流调速系统和伺服系统由于交流电机原理上的原因，其电磁转矩难以像直流电机那样通过电枢电流施行灵活的实时控制。920世纪70年代初发明了矢量控制技术，或称磁场定向控制技术，通过坐标变换，把交流电机的定子电流分解成转矩分量和励磁分量，用来分别控制电机的转矩和磁通，就可以获得和直流电机相仿的高动态性能，从而使交流电机的调速技术取得了突破性的进展。高性能的交流调速系统和伺服系统（续）其后，

4、又陆续提出了直接转矩控制、解耦控制等方法，形成了一系列可以和直流调速系统媲美的高性能交流调速系统和交流伺服系统。10交流调速系统的两大类异步电动机调速系统同步电动机调速系统11►异步电动机的转速（1）改变极对数（2）改变电源频率（3）改变电动机的转差率这第（3）条不能说明问题！它包含了多种性能差别很大的调速方法。12按电动机的实际调速方法分类①降电压调速②转差离合器调速③转子串电阻调速④绕线电机串级调速或双馈电机调速⑤变极对数调速⑥变压变频调速这只是罗列，看不出规律来。13~按电动机的能量转换类型分类按照交流异步电机的原理，从定子传入转子的电磁功率可分成两部分：一部分

5、是拖动负载的有效功率，称作机械功率；另一部分是传输给转子电路的转差功率，与转差率s成正比。PmechPmPs14即Pm=Pmech+PsPmech=(1–s)PmPs=sPm从能量转换的角度上看，转差功率是否增大，是消耗掉还是得到回收，是评价调速系统效率高低的标志。从这点出发，可以把异步电机的调速系统分成三类。151.转差功率消耗型调速系统全部转差功率都转换成热能消耗在转子回路中，如①降压调速、②转差离合器调速、③串电阻调速。效率最低，越到低速时效率越低；但系统结构简单，设备成本低。162.转差功率馈送型调速系统如第④类：串级调速，双馈调速。一部分转差功率被消耗掉，大

6、部分则通过变流装置回馈给电网（或从电网馈入）或转化成机械能予以利用。效率较高，但要增加一些设备。173.转差功率不变型调速系统无论转速高低，转差功率中的转子铜损部分基本不变，如⑤变极调速、⑥变压变频调速。变极对数调速是有级的，应用场合有限。只有变压变频调速应用最广，而且效率更高，设备成本也最高。18同步电机的调速同步电机没有转差，也就没有转差功率，所以同步电机调速系统只能是转差功率不变型（恒等于0）的，而同步电机转子极对数又是固定的，因此只能靠变压变频调速，没有像异步电机那样的多种调速方法。在同步电机的变压变频调速方法中，从频率控制的方式来看，可分为他控变频调速和自控

7、变频调速两类。19自控变频调速利用转子磁极位置的检测信号来控制变压变频装置换相，类似于直流电机中电刷和换向器的作用，因此有时又称作无换向器电机调速，或无刷直流电机调速。开关磁阻电机是一种特殊型式的同步电机，有其独特的比较简单的调速方法，在小容量交流电机调速系统中很有发展前途。20第5章交流调速的基本类型和交流变压调速系统——一种转差功率消耗型调速系统21本章提要异步电动机变压调速电路异步电动机改变电压时的机械特性闭环控制的变压调速系统及其静特性闭环变压调速系统的近似动态结构图变压控制在软起动器和轻载降压节能运行中的应用22本章要点本章主要讨论交流变压