交流调速的功率控制原理

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1、交流调速的功率控制原理摘要:本文根据电动机最基本的电—机能量转换原理，对交流调速的实质进行了新的分析，并得出交流调速的实质是功率控制的结论。交流调速的所有方法都可归结为电磁功率和损耗功率两种控制方案，电磁功率控制改变的是理想空载转速，调速是高效率的;损耗功率控制增大的是转速降，调速是低效率的。关键词:交流调速功率控制效率Abstract:Accordingtotheelectromechanicalenergyconversionprinciple,theessenceofACspeedregulationisanalyzedthoroughly;moreover,acreativ

2、econclusionthattheessenceofACspeedregulationliesinthepoagicpoeristoadjusttheidealno-loadrotationspeed,andthuspossesseshighefficiency.不变。恒转矩调速可以通过定子或转子的电磁功率控制实现，但在定子控制时，必须要注意主磁通Φm的恒定。3.1定子电磁功率控制--变频调速的原理从功率控制角度观察，变频调速是典型的定子电磁功率控制调速。由于转子电磁功率是由定子传输的，且定、转子电磁功率相等，因此控制定子电磁功率就可间接地控制转子电磁功率。定子电磁功率转矩平衡方

3、程式约束，不能作为控制量。但单纯调压并不能实现定子电磁功率控制，因U1不但影响电磁功率，还作用于磁场。为了解决上述问题，应根据式(9)，在调压的同时正比地改变频率f1，使主磁通Φm保持不变。从而实现高效率的电磁功率控制调速。变频调速时，理想空载转速按n0随U1改变，此时同步转速n1随f1而变，且有n0=n1，但决定电动机转速的是n0而不是n1，下面将会看到，即使n1不变，n0也可随电磁功率改变，可见n0与n1没有直接、必然的联系。变频调速的功率控制原理如图3所示。可见恒转矩变频调速时，其充分条件是调压，必要条件是变频，调速的实质在于电磁功率控制。3.2转子电磁功率控制调速对于绕线式

4、异步机调速，可以对转子直接进行电磁功率控制。方法是从转子口移出或注入电功率，以改变转子的净电磁功率。与定子电磁功率控制调速(即调压变频调速)相比，两者并无原理的区别。对于图2(b)的模型，在转子口引入附加电磁功率时，转子的净电磁功率(13)式中:Pem1为定子传输给转子的电磁功率Pes为附加电磁功率，亦称电转差功率Pem2将随Pes的方向和大小而改变。注意不要把Pes简单理解成转差功率Ps，应该把Ps中的电磁功率和损耗功率区别开来，对调速的影响也不同,Pes将改变异步机的理想空载转速。式(13)中的-Pes表示移出，而+Pes表示注入，前者使转子的净电磁功率减小，后者则使其增大，异

5、步机的理想空载转速(14)可见，-Pes控制得到的是低同步调速，而+Pes则是超同步调速。转子电磁功率控制调速的技术关键为:l由于转子电压的频率为变化的转差频率，因此必须要进行频率变换，以使转子和附加电源进行有功功率交换。l能够连续地控制Pes的大小，以获得平滑的无级调速。l尽量避免产生感性无功功率以提高功率因数，减小无功损耗。上述的技术关键是设计调速控制装置应该注意的。转子电磁功率控制的系统构成要点是附加电源，它是Pes传输所必须的。传统的方法是外置，例如串级(cascadecontrol)、双馈doubleFeed)等调速。外置电源将使系统复杂化，而且在低同步调速时造成Pes从

6、定子至外置电源之间的无谓循环，增大了定子损耗。较好的方法,是我国首创的斩波内馈调速。如图4示:该系统突出特征是将附加电源设置在异步机自身的定子上，附加电势由电磁感应产生，在典型的低同步调速时，由转子引出，经交流控制装置传给定子附加的内馈绕组(以前亦称调节绕组)。内馈绕组处于发电状态，通过电磁感应抵消定子原边输入的多余电功率。斩波控制,则是用以调节Pes的大小实现转速的无级调节，克服有源逆变器移相控制所带来的功率因数低、谐波分量大等一系列缺点。4结论(1)异步机调速的实质在于功率控制，控制原则有电磁功率控制和损耗功率控制，前者改变的是理想空载转速，后者增大转速降。(2)动态转矩是功率

7、激励和转速响应的结果，并随转速响应自动减小，直至新的转矩平衡后为零，稳态电磁转矩只能服从客观负载转矩，调速的实质并非转矩控制。(3)调速效率和特性只决定于功率控制属性。转子电磁功率控制的调速与变频调压调速只有控制对象的不同，没有本质区别。参考