转差频率的设计.doc

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1、1基频以下的电压补偿控制在基频以下运动时，采用恒压频比的控制方法具有以下控制简单的优点，但负载变化时定子压降不同时，将导致磁通改变，因此需采用定子电压补偿控制。根据定子电流的大小改变定子电压，以保持磁通恒定，如图1-1所示，为了使参考极性与电动状态下的实际极性相吻合，感应电动势采用电压降的表示方法，由高电位指向低电位。图1-1异步电动机等效电路和感应电动势表示气隙磁通在定子每相绕组中的感应电动势，即与此相应，定子全磁通在定子每相绕组中的感应电动势为（1-1）由式（1-1）可知，只要使，即可保持定子磁通恒定。但定子电动势不好直接控制，能够直接控制的只有定子电压U

2、s，而Us与Es的关系是（1-2）其相量差为定子电阻压降，只要适当地提高定子电压Us，按式（1-1）补偿定子电阻压降，以保持。忽略励磁电流时，由图1-1等效电路可得转子电流幅值为(1-3)代入电磁转矩关系式，得(1-4)再将恒压频比控制时的转矩重新列出（1-5）2.1转差频率控制的基本概念运动控制系统的根本问题是转矩的控制由（1-5）式给出异步电动机恒气隙磁通的电磁转矩公式，将代入上式，得（2-1）试中，，是电动机的结构常数。定义转差角频率，则(2-2)当电动机稳态运行时，转差率s较小，因而也较小，也可以认为，则转矩可近似表示为（2-3）由此可知，若能够保持气

3、隙磁通不变，且在s值较小的稳定运行范围内，异步电动机的转矩就近似与转差角频率成正比。也就是说，在保持气隙磁通不变的前提下，可以通过控制转差角频率来控制转矩，这就是转差频率的控制基本思想。2.2转差频率控制的特点式（2-3）的转矩表达式是在较小的条件下得到的，当较大时，就采用（2-2）的转矩公式，图2-1转矩特性（即机械特性）Te=f（），由此图可见，在较小的稳定运行段，转矩Te基本上与成正比。当Te达到其最大值Tem时，达到临界值。当继续增大时，转矩反而减小，此段特性对于恒转矩负载为不稳定工作区域。图2-1Te=f（）机械特性对于式(2-2)，取，可得临界转差

4、角频率（2-4）对应的最大转矩（临界转矩）为（2-5）要保证系统稳定运行，必须使ωs<ωsm.因此，在转差频率控制系统中，必须对ωs加以限制，使系统允许的最大转差频率小于临界转差频率（2-6）这样就可以保持Te与ws的正比关系，也就可以用转差频率来控制转矩。按恒Eg/w1控制时可保持φm恒定，由异步电动机等效电路可得定子电压为（2-7）由此可见，要实现恒Eg/w1控制，必须采用定子电压补偿控制，以抵消定子电阻和漏抗的电压降。理论上说，定子电压补偿应该是幅值和相位的补偿，但这无疑使控制系统复杂，若忽略电流相量相位变化的影响，仅采用幅值补偿，则电压-频率特性为（2

5、-8）式中；w1N—额定角频率；—额定气隙磁通φmN在额定角频率下定子每项绕组中的感应电动势。采用定子电压补偿恒Eg/w1控制的电压—频率特性Us=f（w1，Is）如图2-2所示，高频时，定子漏抗压降占主导地位，可忽略定子电阻，式（2-8）可简化为（2-9）电压—频率特性近似呈线性。低频时，Rs的影响不可忽略，曲线呈现非线性性质。图2-2定子补偿恒Eg/w1控制的电压—频率特性