电力拖动自动控制系统3

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1、1/179第二篇交流调速系统随着电力电子技术、控制理论、计算机技术的发展，交流调速系统得了快速的发展，打破了直流调速系统一统高性能调速系统天下的格局。目前，交流拖动控制系统的应用领域主要有下述三个方面：1)一般性能的调速和节能调速。2)高性能的交流调速系统和伺服系统。3)特大容量、极高转速的交流调速。2/179交流电动机有异步电动机和同步电动机两大类，而异步电动机又有不同类型的调速方法。1异步电动机的调速按照异步电动机的原理，从定子到转子的电磁功率Pm分成两部分：一部分Pmech=(1-s)Pm是

2、拖动负载的有效功率，称做机械功率；另一部分Ps=sPm是传输给转子电路的转差功率，与转差率s成正比。3/179从能量转换的角度看，转差功率是否增大，能量是被消耗掉还是被利用，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动机的调速系统分成三类：(1)转差功率消耗型调速系统(2)转差功率馈送型调速系统(3)转差功率不变型调速系统4/1792同步电动机的调速同步电动机没有转差，也就没有转差功率，所以同步电动机调速系统只能是转差功率不变型的。而同步电动机转子极对数又是固定的，因此，只能依靠变压变频

3、调速，没有像异步电动机那样有多种调速方法。在同步电动机变压变频调速系统中，从频率控制方式看，分为他控变频调速和自控变频调速两类。5/179第五章基于稳态模型的异步电动机调速系统主要内容异步电动机的稳态数学模型和调速方法异步电动机的调压调速异步电动机的变压变频调速电力电子变压变频器转差频率控制的变压变频调速系统6/1795.1异步电动机的稳态数学模型和调速方法5.1.1异步电动机的稳态数学模型异步电动机的稳态数学模型包括异步电动机稳态时的等效电路和机械特性，两者既有联系，又有区别。稳态等效电路描述了

4、在一定的转差率下电动机的稳态电气特性；而机械特性则表征了转矩与转差率(或转速)的稳态关系。7/1791异步电动机的T形稳态等效电路根据电机学原理，在下述三个假定条件下：①忽略空间和时间谐波；②忽略磁饱和；③忽略铁损。8/179按照定义，转差率与转速的关系为式中n1——同步转速，f1为供电电源频率；np为电动机极对数。折合到定子侧的转子相电流的幅值为9/179式中在一般情况下，Lm>>Lls，即C1≈1，因此，可忽略励磁电流，得到简化等效电路10/179折合到定子侧的转子相电流的幅值可简化成2异步电

5、动机的机械特性异步电动机传递的电磁功率机械同步角速度11/179异步电动机的电磁转矩这就是异步电动机的机械特性方程式12/179将机械特性方程式对s求导，并令dTe/ds=0，可求出最大转矩(临界转矩)及其对应的转差率(临界转差率)。13/179再看机械特性方程式当s很小时，忽略分母中含s各项，则即：当s很小时，转矩近似与s成正比，机械特性Te=f(s)近似是一段直线14/179当s接近1时，由于ω1s(Lls+Llr`)比(sRs+Rr`)大得多，(sRs+Rr`)可忽略，则即当s接近1时，转矩

6、近似与s成反比。这时，Te=f(s)是对称于原点的一段双曲线。当s为以上两段的中间数值时，机械特性从直线逐渐过渡到双曲线。15/179异步电动机的机械特性16/179异步电动机由额定电压UsN、额定频率f1N供电，且无外加电阻和电抗时的机械特性方程式为称做固有特性或自然特性。17/1795.1.2异步电动机的调速方法与气隙磁通1异步电动机的调速方法所谓调速，就是人为地改变机械特性的参数，使电动机的稳定工作点偏离固有机械特性，工作在人为机械特性上，以达到调速的目的。18/179由异步电动机机械特性方

7、程式可知，能够改变的参数可分为三类，即电动机参数、电源电压和电源频率(或角频率)。本章着重改变电压调速和改变频率调速。19/1792异步电动机的气隙磁通三相异步电动机定子每相电动势的有效值为式中Eg——气隙磁通在定子每相中感应电动势的有效值(V)；f1——定子频率(Hz)；Ns——定子每相绕组串联匝数；kNs——定子基波绕组系数；Φm——每极气隙磁通量(Wb)。20/179忽略定子绕组电阻和漏磁感抗压降后，可认为定子相电压Us≈Eg，则得可知，当f1等于常数时，气隙磁通Φm∝Eg≈Us。为了保持气

8、隙磁通Φm恒定，应使Eg/f1=常数，或近似认为Us/f1=常数。21/1795.2异步电动机的调压调速保持电源频率f1为额定频率f1N，只改变定子电压Us的调速方法称作调压调速。由于受电动机绝缘和磁路饱和的限制，定子电压Us只能降低，不能升高，故又称作降压调速。22/179调压调速的基本特征是电动机同步转速保持为额定值不变，即随Us的降低而减小，属于弱磁调速。而气隙磁通23/1795.2.1异步电动机调压调速的主电路晶闸管交流调压器一般用三对晶闸管反并联或三个双向晶闸管分别串联在