《交流调速系统概述》PPT课件

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1、现代交流调速系统主讲教师：杜春水张承慧1能源形势浅谈－－电气节能任重而道远一次能源消费量为14.8亿吨标准煤，为世界第２大能源消费国一次能源产量为13.87亿吨标准煤煤炭产量13.8亿吨，居世界第1位原油1.67亿吨，居世界第5位天然气产量326.6亿立方米，居世界第16位发电装机容量3.57亿千瓦，居世界第2位我国能源状况，以2002年为例2目前全世界能源总消费量约为130亿吨标准煤,化石能源占80%以上工业国家能源消费经历由煤炭向优质能源（石油、天然气）转变，再进一步向可再生能源过渡为实现可持续发展，欧洲、日本等正大力发展风电、太阳能、生物质能等可再生能源，每年增长率达30%以上

2、世界能源发展趋势3世界能源发展趋势（续）化石燃料峰值在2030左右2060年左右可再生能源接近总能源消费量的一半可再生能源核能水电天然气石油煤炭传统生物能B.tce4我国能源科技的优先主题加强节能提高能效以煤为主多元化发展可再生能源和氢能利用能源科技高发能展效节技能术和提经煤济炭清合洁理技高术效技保术障支石撑油体安系全先进核能技术技大术型研水究电开工发程力先输进配可系靠统的电模可化再利生用能技源术规池氢技能术与燃料电5以变频调速为代表的交流调速系统以其卓越的调速性能、显著的节电效果在各个领域得到广泛的应用，为节能降耗、改善控制性能、提高产品的产量和质量提供了重要手段。运动控制特别是交

3、流调速系统是近代工业的重要基础，是电气传动发展的主流方向。课程的性质、目的、任务6《现代交流调速系统》课程为自动化专业本科生的一门专业必修课。它以交流电机为被控对象，以控制理论为指导，以电力电子技术为强弱电媒介，以计算机技术和电子技术为手段，并结合检测技术、通信技术构成一门专业性、实用性强的课程。课程的性质、目的、任务7通过本课程的学习，使大家了解现代交流调速系统的技术概况与发展趋势以及主要应用领域；掌握现代交流调速系统工作原理与控制策略；掌握变频器与感应电动机、变频器与同步电动机组成变频调速系统等电力拖动系统的组成、工作原理、运行特性；为今后工作和进一步深入应用和研究运动控制系统和

4、电气节能技术奠定坚实的理论基础。课程的性质、目的、任务8第一章概述1.5同步电动机的基本概念及分类1.1交流调速系统的发展及其特点1.2交流调速系统的物质基础与关键技术1.3交流调速的应用1.4交流调速的分类9一、变频调速技术的发展历史及现状1、从19世纪90年代初第一条三相输电线路建成到20世纪60年代末－60％～70％的电能通过各种电机加以利用电力工业的发展大体形成这样的格局：（一）变频调速技术的发展历史－99.999％的电能由同步电机发出电气传动领域的格局10交流电机占80％左右，其中大多数为异步电机直接拖动（人为不变速）。在其余20％需要变速运行的高性能传动系统中，直流电机一

5、直占据主导地位。直流电动机何以在早期的调速领域备受青睐?这缘于其优异的调速性能！！11如果采用改变电机转速的办法来实现流量的调节，则由于轴功率是与流量的三次方成正比的，因此，可收到十分明显的节电效果。大量电能无谓的损耗由于这类机械均采用恒速交流电动机驱动，应生产工艺流量的调节要求。采用的主要调节措施有：1）闸阀2）挡板3）放空4）回流历史回眸122直流调速系统的特点1）调速优良，易于控制性能静态性能动态性能静差度精度误差调速范围（深度）动态响应快13DCMOTORIa与Φm线性无关是解耦的T=Cm×Ia×ΦmΦmIa天然解耦：数学模型简单：线性2阶＋1阶，经典控制论足以应对1阶：SC

6、R整流器的数学模型易于控制：电枢和励磁线圈可以独立调节14b）造价偏高２）直流电机的缺点a）结构上存在的机械换向器和电刷c）维护困难，使用环境受限d）寿命短e）在容量发展上受限制这为发展交流调速技术提供的机会和需求！！！151)交流电机的优点３直流调速系统的特点(1)结构简单(2)坚固耐用价格低廉体积小重量轻转动惯量小动态响应好这是交流调速取代直流调速提供的根本动力！！！16b)强非线性TI’2×Φmc)高阶次：至少是7阶ACMOTORT=Cm×I’2×Φm×COSφ’2T不仅与I’2×Φm有关，还与n有关（COSφ’2与r’2/s有关）有耦合关系，即多变量耦合系统２)难于控制，调速

7、性能先天不足a)多变量耦合交流机若达到直流机的调速水平，对调速器提出了极高的要求：功率器件？微处理器？控制理论与方法？∝17此外，约占全国工业总用电量的1/3的各种风机、泵、压缩机等类的电气传动系统也理所当然地成为人们关心的主要对象。我国电网的总负荷分配：动力负荷占60％；其中异步电动机负荷又占总负荷的85％左右。因此，有效地利用电动机，改进其运行性能，根据需要控制电动机的转速，降低运行中的消耗，是节省电能的一个重要手段。节能降耗的出路18以大型轧机的传动