现代交流调速技术.ppt

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1、现代交流调速技术西安科技大学电控学院蔡文皓目录第一章绪论第二章基于静态模型的变频调速系统第三章绕线型异步电机串级调速系统第四章第五章异步电机的矢量控制第六章异步电机的直接转矩控制第一章绪论§1.1交流调速系统的概况§1.2异步电机的机械特性§1.3异步电机的基本调速方法返回目录一、电气传动系统的发展历程直流传动和交流传动分别在19世纪先后诞生。19世纪80年代以前，直流传动是唯一的电气传动方式19世纪末，交流传动开始在工业生产中得到应用交流电的产生；三相制交流电输送与配电问题的解决；交流鼠笼式异步电动机的发明；§1.1交流调速系统概况生产技术的发展

2、，对电气传动系统在启制动﹑正反转﹑调速精度﹑调速范围和静动态特性方面提出了更高要求应用情况：高性能可逆可调速传动领域都采用直流传动；约占电气传动总容量80%的不变速传动采用交流传动；技术性能：直流传动具有优良的调速性能；交流传动因技术发展的局限性，尽管提出多种技术解决方案，但是性能无法与直流传动相比，难于满足生产要求；20世纪前半叶交流传动技术获得突破性进展直流电机具有电刷换向器，必须进行维护，转速不高，容量小，适用范围有限；席卷全球的石油危机迫使西方工业国家投入大量的人力物力研究高效的交流调速系统。技术基础的发展：大规模集成电路﹑计算机控制技术和现

3、代控制理论的发展，为交流电气传动的发展创造了前提条件。20世纪70年代目前，交流传动有取代直流传动的趋势。交流调速在各个领域的应用比例正在逐渐增大。技术方法：变频调速﹑矢量控制/磁场定向控制技术﹑直接转矩控制交流调速系统发展迅速。1.节能大多数交流传动装置设计留有相当余量，而且不总在最大负荷下运行，可以在负荷变化时，采用变流技术降压，达到节能的目的；例如，风机水泵消耗在挡板和阀门上的能量节省下来，每台可节能20%。二、交流传动系统的应用前景2.特大容量，极高转速直流电机换向器的换向能力限制了它的容量和转速，其极限容量和转速的乘积约为106KW.r/m

4、in,交流电机无此限制,因此特大容量(厚板轧机﹑矿井卷扬机)和极高转速传动(高速磨床﹑离心机)。3.传统直流传动系统的技术改造过去许多工艺上需要调速的生产机械用直流传动,采用交流传动来改造直流传动。交流电机有同步电机和异步电机两大类1.异步电机调速系统的类型①降压调速;②电磁转差离合器调速;③绕线转子异步电机转子回路串电阻调速;④绕线转子异步电机串级调速;⑤变极对数调速;⑥变压变频调速三、交流传动系统的类型从转差功率转换的角度来看，可以将异步电机调速系统分为三类：转差功率消耗型调速系统；转差功率回馈型调速系统；转差功率不变型调速系统。类型调速方法特点

5、转差功率消耗型降压调速;电磁转差离合器调速;转子回路串电阻调速;消耗全部功率；效率最低；结构简单；转差功率回馈型绕线转子异步电机串级调速.大部分转差功率回馈利用；效率较高；需要回馈装置转差功率不变型变极调速;变压变频调速.转差功率消耗基本不变；效率高转差功率Ps=SPm同步电动机可采用变频调速。根据频率控制方式的不同，同步电动机调速系统可分为两类:1．他激式同步电动机调速系统用独立的变频装置作为同步电动机的变频电源2．自控式同步电动机调速系统采用频率闭环方式的同步电动机调速系统是用电机轴上所装转子位置检测器来控制变频装置触发脉冲，使同步电动机工作在自

6、同步状态。2.同步电机调速系统的类型1.变频调速：是最有发展前途的一种交流调速方式。交-直-交变频调速系统（在电压型和电流型基础上，向PWM型变频和多重化技术方向发展）交-交变频调速系统（在低速大容量应用方面有上升的趋势）变频器的电力半导体器件向模块化﹑快速化﹑光控化﹑高电压﹑大电流﹑自关断和高可靠性方向发展；系统向高性能﹑高精度﹑大容量﹑微型化数字化发展。四、交流调速系统的主要发展方向2.串级调速这是一种利用绕线式异步电机的转差功率（相当于转子附加电势）的一种比较经济的调速方法，我国串级调速技术比较成熟，有系列化产品。3.双馈电机又称超同步串级调速

7、，绕线式异步电机的定子由电网电源供电，转子由变频器电源供电，可以在同步速度以上运行，不但可以运行在再生制动状态，还可以运行在电动状态。如采用矢量控制性能类同直流调速系统，并可改善系统功率因数，是一种很有前途的调速方式。4.无换向器电机又称晶体管电动机，它是具有位置检测器由变频器供电的同步电动机系统。采用位置检测器和晶闸管代替了相当于直流电动机的电刷和换向器，无换向器电机的原理﹑启制动和调速特性与直流电机相似。有人甚至断言：如果说交流调速将取代直流拖动，那么无换向器电动机将取代其他交流调速方式。①相位控制：相位控制主要应用于交-交和交-直-交变频器的整

8、流控制②调压调频技术：保持恒磁通变频控制（恒转矩控制）原则，要求变压变频控制。③转差频率控制：在调速过程中，