电力托动自动控制系统陈伯时课件第六章.ppt

《电力托动自动控制系统陈伯时课件第六章.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在PPT专区-天天文库。

1、交流拖动控制系统第2篇自动控制系统第六章自动控制系统交流异步电动机变压变频调速系统内容提要综述交流调速的基本类型变频调速的构成及基本要求静止式变频装置简介正弦波脉宽调制（SPWM）变频器异步电动机电压、频率协调控制的稳态机械特性转速开环、恒压频比控制的变频调速系统转速闭环转差频率控制的变频调速系统综述直流电力拖动和交流电力拖动在19世纪先后诞生。在20世纪上半叶的年代里，鉴于直流拖动具有优越的调速性能，高性能可调速拖动都采用直流电机，而约占电力拖动总容量80%以上的不变速拖动系统则采用交流电机，这种分

2、工在一段时期内已成为一种举世公认的格局。交流调速系统的多种方案虽然早已问世，并已获得实际应用，但其性能却始终无法与直流调速系统相匹敌。交流拖动控制系统的应用领域主要有三个方面：一般性能的节能调速高性能的交流调速系统和伺服系统特大容量、极高转速的交流调速1.一般性能的节能调速在过去大量的所谓“不变速交流拖动”中，风机、水泵等通用机械的容量几乎占工业电力拖动总容量的一半以上，其中有不少场合并不是不需要调速，只是因为过去的交流拖动本身不能调速，不得不依赖挡板和阀门来调节送风和供水的流量，因而把许多电能白白地

3、浪费了。如果换成交流调速系统，把消耗在挡板和阀门上的能量节省下来，每台风机、水泵平均都可以节约20%~30%以上的电能，效果是很可观的。但风机、水泵的调速范围和对动态快速性的要求都不高，只需要一般的调速性能。2.高性能的交流调速系统和伺服系统许多在工艺上需要调速的生产机械过去多用直流拖动，鉴于交流电机比直流电机结构简单、成本低廉、工作可靠、维护方便、惯量小、效率高，如果改成交流拖动，显然能够带来不少的效益。但是，由于交流电机原理上的原因，其电磁转矩难以像直流电机那样通过电枢电流施行灵活的实时控制。20

4、世纪70年代初发明了矢量控制技术，或称磁场定向控制技术，通过坐标变换，把交流电机的定子电流分解成转矩分量和励磁分量，用来分别控制电机的转矩和磁通，就可以获得和直流电机相仿的高动态性能，从而使交流电机的调速技术取得了突破性的进展。其后，又陆续提出了直接转矩控制、解耦控制等方法，形成了一系列可以和直流调速系统媲美的高性能交流调速系统和交流伺服系统。3.特大容量、极高转速的交流调速直流电机的换向能力限制了它的容量转速积不超过106kW·r/min，超过这一数值时，其设计与制造就非常困难了。交流电机没有换向器

5、，不受这种限制，因此，特大容量的电力拖动设备，如厚板轧机、矿井卷扬机等，以及极高转速的拖动，如高速磨头、离心机等，都以采用交流调速为宜。第一节交流调速的基本类型由电机学已知，感应电动机的转速可表示为式中：──同步转速，单位为r/min；──定子频率，单位为Hz；──磁极对数；──转差率。按交流电动机的调速方法分类~按电动机的能量转换类型分类按照交流异步电机的原理，从定子传入转子的电磁功率可分成两部分：一部分是拖动负载的有效功率，称作机械功率；另一部分是传输给转子电路的转差功率，与转差率s成正比。Pm

6、echPmPs即Pm=Pmech+PsPmech=(1–s)PmPs=sPm从能量转换的角度上看，转差功率是否增大，是消耗掉还是得到回收，是评价调速系统效率高低的标志。从这点出发，可以把异步电机的调速系统分成三类。1.转差功率消耗型调速系统全部转差功率都转换成热能消耗掉。上述的调压、转子串电阻、电磁转差离合器调速方法均属于这一类。这类调速系统的效率最低。但因系统结构简单，所以仍有一定应用场合。2.转差功率回馈型调速系统转差功率的一小部分消耗掉，大部分则通过变流装置回馈电网，或转化为机械能予以利用。串级

7、调速属于这一类，调速效率显然比第一类要高，但要增加一些设备。3.转差功率不变型调速系统无论转速高低转差功率的消耗基本不变，因此效率最高。变极数、变频调速方法属于这一类。其中变对数的调速方法，只能进行有级调速，应用场合有限。变频调速调速范围宽、平滑性好、效率高、具有优良的静态及动态特性，是应用最广的一种高性能的交流调速。第二节变频调速的构成及基本要求一个变频调速系统主要由静止式变频装置、交流电动机和控制电路三大部分组成，静止式变频装置的输入是三相或单相恒频、恒压电源，输出则是频率和电压均可调的三相交流

8、电。至于控制电路，一般来说，变频调速系统要比直流调速系统和其他交流调速系统复杂得多，这是由于被控对象──感应电动机本身的电磁关系以及变频器的控制均较复杂所致。因此变频调速系统的控制任务大多是由微处理机承担的。一、变频调速的构成二、变频调速的基本要求在进行电机调速时，常须考虑的一个重要因素是：希望保持电机中每极磁通量m为额定值不变。如果磁通太弱，没有充分利用电机的铁心，是一种浪费；如果过分增大磁通，又会使铁心饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过