交流电动机变频调速基础

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1、动车组传动与控制--交流电动机变频调速主讲：宋雷鸣第6章、交流电动机调速一、交流电动机调速的优越性交流调速的应用主要有三个方面：（1）一般性能的节能调速（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第一节概述二、交流电动机原理及结构第6章、交流电动机调速第二节交流电动机控制基础、、第6章、交流电动机调速图中，为气隙（或互感）磁通在定子每相绕组中的感应电动势；为定子全磁通在定子每相绕组中的感应电动势；为转子全磁通在转子绕组中的感应电动势折合到定子边。、为定子每相电阻和折合到定子侧的转子每相电阻；、

2、为定子每相漏感和折合到定子侧的转子每相漏感；为定子每相绕组产生气隙主磁通的等效电感，即励磁电感；、为定子相电压和供电角频率；为转差率。第6章、交流电动机调速三、三相异步电动机的机械特性第6章、交流电动机调速第四节三相异步电动机的调速第6章、交流电动机调速一、变压变频调速控制基础（一）变压变频的基本控制方式1．基频以下调速常值恒压频比的控制方式第6章、交流电动机调速但是，在低频时和都较小，定子阻抗压降所占的份量就比较显著，不再能忽略。这时，需要人为地把电压抬高一些，以近似地补偿定子压降。第6章、交流电动机调速2．基频以上

3、调速在基频以上调速时，频率应该从向上升高，但定子电压却不可能超过额定电压，最多只能保持，这将迫使磁通与频率成反比地降低，相当于直流电机弱磁升速的情况。把基频以下和基频以上两种情况的控制特性画在一起第6章、交流电动机调速图2-8恒压恒频时异步电动机的机械特性第6章、交流电动机调速图2-10恒Eg/控制时变频调速的机械特性第6章、交流电动机调速图2-11不同电压频率协调控制方式时的机械特性在正弦波供电时，按不同规律实现电压－频率协调控制可得不同类型的机械特性。①恒压频比（＝恒值）控制最容易实现，它的变频机械特性基本上是平行

4、下移，硬度也较好，能够满足一般的调速要求，但低速带载能力有限，须对定子压降实行补偿。②恒控制是通常对恒压频比控制实行电压补偿的标准，可以在稳态时达到为恒值，从而改善了低速性能。线性调节范围比恒压频比宽，为恒值时，恒定不变，稳态性能优于恒，但机械特性还是非线性的，产生转矩的能力仍受到限制。③恒控制可以得到和直流他励电机一样的线性机械特性，比较理想。按照转子全磁通恒定进行控制，即得＝恒值，在动态中也尽可能保持恒定是矢量控制系统要实现的目标，当然实现起来是比较复杂的。第6章、交流电动机调速第6章、交流电动机调速图2-12基频

5、以上恒压变频调速时的机械特性3．基频以上恒压变频时的机械特性第6章、交流电动机调速二、转速开环恒压频比交流调速系统－通用变频器通用变频器是根据异步电动机稳态模型来涉及其控制系统，为了实现电压－频率协调控制，它采用转速开环恒压频比带低频电压补偿的控制方案。主要可以应用在和通用的笼型异步电机配套使用，同时具有多种可供选择的功能，适用于各种不同性质的负载。近年来自动控制功能的变频器质量不断提高。第6章、交流电动机调速三、转差频率控制的交流调速系统第6章、交流电动机调速四、矢量控制的交流调速系统第6章、交流电动机调速图2-18

6、矢量控制系统原理结构图第6章、交流电动机调速图2-19电流和转速闭环的矢量控制系统第7章、交流技术基础变流器就是将一种直流或交流电变为另一种直流或交流电的供电设备。可以说变流器是各种变流装置的总称。在电力电子变换装置中，通常意义上的变流器包括从电源侧至电力变换装置输出侧的所有环节，例如对一个交一直一交电力传动系统，变流器将包括从整流器，中间直流环节，到逆变器及其控制系统。值得特别说明的是，在许多场合下，同一个电力变换电路既可以作整流电路，又能作逆变电路，所以我们也称这样的电力变换装置为变流器。换言之，整流和逆变，交流和

7、直流在变流器中是互相联系的，并在一定条件下可互相转化。第7章、交流技术基础根据变流系统中直流环节性质的不同可分为两种类型.图3-1电流型异步电机传动系统图3-2电压型异步电机传动系统第7章、交流技术基础电力半导体器件在应用中一般均要设计吸收电路，以控制开关过程中电压及电流的轨迹，抑制电压、电流的变化率，降低开关损耗。设计吸收电路一般依据下述原则：1减少开关过程中电压、电流的大小及变化率；2保证器件工作在安全区内；3减少器件开关损耗和系统总损耗；4改善器件的过载和短路能力。对于新型器件，诸如IGBT，IPM，由于对di/

8、dt，du/dt耐受能力增强，通过合理地设计驱动电路可以简化吸收回路，甚至可以取消吸收回路。第7章、交流技术基础第1节电力电子器件基础一晶闸管表3-1、可控硅导通和关断条件状态条件说明从关断到导通1、阳极电位高于是阴极电位。2、控制极有足够的正向电压和电流。两者缺一不可维持导通1、阳极电位高于阴极电位。2、阳极电流大于维持电流两者