交流异步电动机变频调速系统ppt课件.ppt

《交流异步电动机变频调速系统ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二篇交流调速系统运动控制系统交流电动机，特别是鼠笼形异步电动机，与直流电动机相比，具有结构简单、制造容易、价格便宜、坚固耐用、转动惯量小、运行可靠、很少维修、使用环境不受限制等优点。但是，过去由于受科技发展水平的限制，把交流电动机作为调速电动机的技术困难未能得到较好的解决。在早期只有一些调速性能差、低效耗能的调速方法，如：（1）绕线式异步电动机转子外串电阻的调速方法。（2）鼠笼形异步电动机定子调压调速方法(利用自耦变压器变压调速；利用饱和电抗器变压调速；利用晶闸管交流调压器调压调速)，还有变极对数调速方法及后来的电磁(转差离合器)调速方法等

2、。20世纪70年代初席卷全球的石油危机促进了交流调速技术的发展，因为当时人们发现占电动机用电量一半以上的风机、泵类负载的拖动电动机工作在恒速状态，是靠阀门和挡板来调节流量和压力的，因而造成了大量的电能浪费。通过改变电动机转速的方法调节风量或流量，一般可节电20%-30%，于是在工业化国家，变频器出现了。可以说，交流调速系统的真正发展和应用是从使用变频调速技术来改造风机、泵类负载开始的。尤其是20世纪80年代以来，科学技术的迅速发展为交流调速的发展创造了极为有利的技术条件和物质基础。包括：1)电力电子器件(PowerElectronicDevi

3、ce)的蓬勃发展和迅速换代推动了交流调速的迅速发展。2)脉宽调制(PulseWidthModulatoan，PWM)技术的发展和应用优化了变频装置的性能。3)矢量控制(VectorContol，VC)理论的诞生和发展奠定了现代交流调速系统高性能化的基础，这是实现高性能交流调速系统的一个重要突破。继矢量控制技术之后，取得了直接转矩控制(DirectTorqueControl，DTC)实际应用的成功。4)微型计算机(MicroControllerUnit，MCU)控制技术的迅速发展和广泛应用提高了交流调速系统的可靠性和操作、设置的多样性与灵活性，

4、降低了变频调速装置的成本及体积。变频调速是异步电动机各种调速方案中效率最高、性能最好的一种方法，已获得了广泛的应用，是当前交流调速技术的主要发展方向之一。本篇在重点介绍交流异步电动机变频调速系统的基础上，介绍了异步电动机的降压软起动技术、绕线式异步电动机的串级调速与双馈调速系统和同步电动机的变压变频调速系统。第4章交流异步电动机变频调速系统交流异步电动机的变压变频调速系统一般简称为异步电动机变频调速系统。由于在异步电动机变压变频调速时其理想的机械特性近似于他激直流电动机的降压调速特性，因此调速范围宽，动态特性较好；在采取相应的控制技术后，异步

5、电动机变频调速系统能实现高动态性能，可与直流调速系统媲美，应用范围广。4.1引言4.1.1交流调速系统与直流调速系统的比较作为一种动力设备的任何电动机，其主要特性是它的转矩—转速特性，在加（减）速和速度调节过程中都服从于基本运动学方程式Te-TL=Jdω/npdt。对于恒转矩负载的起、制动，如果能控制电动机的电磁转矩恒定，则就能获得恒定的加（减）速运动。当突加负载时，如果能把电动机的电磁转矩迅速地提高到允许的最大值（Temax），则就能获得最小的动态速降和最短的动态恢复时间。可见，任何电动机的动态特性如何，取决于对电动机的电磁转矩控制效果如何

6、。由电机学可知，任何电动机产生电磁转矩的原理，在本质上都是电机内部两个磁场相互作用的结果，因此各种电动机的电磁转矩具有统一的表达式，即（4.1）式中，Fs、Fr为定、转子磁势矢量的模值；Φm为气隙主磁通矢量的模值；θs、θr为定子磁势空间矢量Fs、转子磁势空间矢量Fr分别与气隙合成磁势空间矢量F∑之间的夹角，通常用电角度表示：θs=npθms，θr=npθmr，其中θms、θmr为机械角；F∑为气隙合成磁势空间矢量，当忽略铁损时与磁通矢量Φm同轴同向。1．直流调速系统的特点(1)直流调速系统控制的简单性在直流电机中，主极磁场在空间固定不动，由

7、于换向器作用，电枢磁势的轴线在空间也是固定的，如图4-1a)所示。通常把主极的轴线称为直轴，即d轴（directaxis），与其垂直的轴称为交轴，即q轴（quadratureaxis）。若电刷放在几何中性线上，则电枢磁势的轴线与主极磁场轴线互相垂直，即与交轴重合。设气隙合成磁场与电枢磁势的夹角为θa，则从图4-1b)可知，Φmsinθa=Φd为直轴每极下的磁通量。在主极磁场和电枢磁势相互作用下，产生电磁转矩式中，Fa=IaNa/π2npa，sinθad=1，所以上式成为（4.2）式中，为直流电机转矩系数。a）直流电机（二极）简图b）空间矢量关

8、系图图4-1直流电机主极磁场和电枢磁势关系图由图4-1a)可以看出，主极磁通Φd和电枢电流产生的磁势方向总是互相垂直的，二者各自独立，互不影响。此外，对于他励直流电