第10章-交流自动调速控制系统ppt课件.ppt

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1、交流调速系统第15讲概述交流调速系统的主要类型交流变压调速系统交流变频调速系统*绕线转子异步电机双馈调速系统——转差功率馈送型调速系统*同步电动机变压变频调速系统调速系统及其组成交流调速系统的基本控制量是位置、速度、转矩这三个物理量转矩、速度、位置由内向外的三闭环系统位置控制器速度控制器转矩控制器电流控制功能电动机转矩检测器机械负载＋－＋－＋－＋－s位置控制将某负载从某一确定的空间位置按某种轨迹移动到另一确定的空间位置。例如数控机床和机器人就是典型的位置控制系统即伺服系统。速度控制以确定的速度曲线使负载产生运动。例如风机水泵通过调速

2、来调节流量，电梯通过速度和加速度调节来实现平稳升降。转矩控制维持转矩的恒定或遵循某一变化规律。如轧钢机械、造纸机械和传送带中的张力控制等。闭环控制策略1、交直流调速系统的格局19世纪中叶先后诞生直流调速和交流调速系统20世纪60年代以前80%——交流定速运行18%——直流可调速运行2%——交流可调速运行70年代以前直流占统治地位。70年代电力电子技术的发展开创了交流可调速传的新纪元。目前，交流调速是调速领域的主要发展方向。1.概述直流调速系统特点：控制对象：直流电动机控制原理简单，一种调速方式性能优良，对硬件要求不高电机有换向电刷（

3、换向火化）电机设计功率受限电机易损坏，不适应恶劣现场需定期维护优点：数学模型简单，转矩易于控制。交流调速系统特点：控制对象：交流电动机控制原理复杂,调速方式多电机无电刷，无换向火化问题转速高、耐压高容量大（交流电机本身容量大）电机不易损坏，适应恶劣现场体积小、重量轻，基本免维护节能显著缺点:动态数学模型复杂具有非线性多变量强耦合的性质交、直流调速的特点交流调速系统的应用领域主要有三个方面：一般性能的节能调速需要调速，但对调速性能要求不高的生产机械，也属于一般性能调速高性能的交流调速系统和伺服系统矢量控制技术、直接转矩控制特大容量、极

4、高转速的交流调速厚板轧机、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。交流调速系统的主要类型交流电机主要分为异步电机（即感应电机）和同步电机两大类，每类电机又有不同类型的调速系统。现有文献中介绍的异步电机调速系统种类繁多，可按照不同的角度进行分类。变频变极由转速公式可归纳出三类基本的调速方法：变极对数p的调速、变电源频率f1调速及变转差率s调速。异步电动机调速变转差率按调速方法分类①降电压调速②转差离合器调速③转子串电阻调速④绕线转子电动机串级调速和双馈电动机调速⑤变极对数调速⑥变压变频调速~按照交

5、流异步电机的原理，从定子传入转子的电磁功率PM可分成：机械功率Pm--拖动负载的有效功率；转差功率Ps--传输给转子电路的，与转差率s成正比。PmPMPsPM=Pm+PsPm=(1–s)PMPs=sPM按能量转换类型分类异步电动机调速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得到利用，是评价调速系统效率高低的标志。按转差功率将异步电动机的调速系统分成三类：①转差功率消耗型②转差功率馈送型③转差功率不变型按能量转换类型分类异步电动机调速科学分类方法（根据对转差功率的处理方法分类）分为三类：（1）转差功率消耗型调速系统：转

6、差功率全部转化成热能而被消耗掉。特点：系统的效率低，结构简单。调压调速、绕线式异步电动机转子串电阻调速、电磁转差离合器调速系统属于此类。（2）转差功率馈送型调速系统——转差功率的少部分被消耗掉，大部分通过变流装置回馈给电网或者转化为机械能予以利用。特点：效率高。串级调速和双馈调速属该类系统。（3）转差功率不变型调速系统——调速过程中，转差功率基本不变。特点：效率最高。变极调速、变频调速系统属于此类。①降电压调速②转差离合器调速③转子串电阻调速④绕线转子电动机串级调速和双馈电动机调速⑤变极对数调速⑥变压变频调速等交流电动机调速——异步

7、电动机调速转差功率消耗型转差功率馈送型转差功率不变型按调速方法分类按能量转换类型分类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。同步电动机转子极对数是固定的，只能靠变压变频调速。没有像异步电机那样的多种调速方法。交流电动机调速——同步电动机调速从频率控制的方式来看，同步电动机调速可分为他控变频调速和自控变频调速两类。他控变频调速利用独立的变压变频装置给同步电动机供电。自控变频调速利用转子磁极位置检测信号来控制变压变频装置换相，又称作无换向器电动机调速，或无刷直流电动机调速。交流电动机调速——同步

8、电动机调速异步电动机调压调速系统当转速或转差率一定时，电磁转矩与定子电压的平方成正比；异步电机的电磁转矩公式一、交流异步电动机调压调速原理图4-1异步电动机在不同电压下的机械特性调压调速的三种方法：1.自耦调压器-----对小容量电机