交流调速系统-标量控制与电压空间矢量技术ppt课件.pptx

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1、交流调速系统徐州中矿大传动与自动化有限公司——标量控制与电压空间矢量技术目录1、现代交流调速系统概述2、异步电动机稳态数学模型和调速方法3、异步电动机变压变频调速4、电力电子变压变频器5、电压空间矢量脉宽调制技术6、转速开环变压变频调速系统2一般性能调速和节能调速风机、水泵对调速范围和动态性能的要求都不高，只要有一般的调速性能就足够了。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。特大容量、极高转速的交流调速特大容量的电力拖动设备厚板轧机、矿

2、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。异步电动机调速转差功率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。转差功率消耗型全部转差功率都转换成热能消耗在转子回路中。以增加转差功率的消耗来换取转速降低（恒转矩负载时），越到低速效率越低。结构简单，设备成本少，还有一定的应用价值。转差功率馈送型转差功率一部分被消耗掉，大部分则通过变流装置回馈给电网或转化成机械能予以利用。功率既可以从转子馈入又可以馈出的系统称作双馈调速系统。效率较高，只能采用绕线转子

3、感应电动机。转差功率不变型变压变频调速，转子铜损基本不变，转子电路中没有附加的损耗，效率最高。须配置与电动机容量相当的变压变频器，设备成本最高。变极对数调速也是转差功率不变型调速系统，属于有级调速。2.同步电动机调速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。2.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。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。两类交流调速基于交流电动机的

4、稳态模型，其动态性能不高，是在交流调速发展初期出现的。基于交流电动机的动态模型，能实现高动态性能，是随着客观需要和研究成果陆续开发出来的。一、异步电动机稳态数学模型和调速方法异步电动机稳态数学模型包括异步电动机稳态等值电路和机械特性，两者既有联系，又有区别。稳态等值电路描述了在一定的转差率下电动机的稳态电气特性。机械特性则表征了转矩与转差率（或转速）的稳态关系。1.1异步电动机稳态数学模型转差率与转速的关系或电动机极对数供电电源频率同步转速异步电动机稳态等效电路图1异步电动机T型等效电路假定条件：①忽略空间和时间谐波，②忽略磁饱和，③忽略铁损异步电动机稳态等效电路式中转

5、子相电流（折合到定子侧）异步电动机稳态等效电路图2异步电动机简化等效电路忽略励磁电流异步电动机稳态等效电路简化等效电路的相电流异步电动机的机械特性异步电动机传递的电磁功率机械同步角速度异步电动机的机械特性异步电动机的电磁转矩（机械特性方程式）异步电动机的机械特性对s求导，并令最大转矩，又称临界转矩异步电动机的机械特性异步电动机由额定电压、额定频率供电，且无外加电阻和电抗时的机械特性方程式，称作固有特性或自然特性。图3异步电动机的机械特性1.2异步电动机的调速方法与气隙磁通异步电动机的调速方法所谓调速，就是人为地改变机械特性的参数，使电动机的稳定工作点偏离固有特性，工作在

6、人为机械特性上，以达到调速的目的。异步电动机的调速方法由异步电动机的机械特性方程式可知，能够改变的参数可分为3类：电动机参数、电源电压和电源频率（或角频率）。2异步电动机调压调速保持电源频率为额定频率，只改变定子电压的调速方法称作调压调速。由于受电动机绝缘和磁路饱和的限制，定子电压只能降低，不能升高，故又称作降压调速。异步电动机调压调速调压调速的基本特征：电动机同步转速保持额定值不变气隙磁通随定子电压的降低而减小，属于弱磁调速。2.2异步电动机调压调速的机械特性可调调压调速的机械特性表达式电磁转矩与定子电压的平方成正比2.2异步电动机调压调速的机械特性图5异步电动机

7、调压调速的机械特性2.2异步电动机调压调速的机械特性增加转子电阻值，临界转差率加大，可以扩大恒转矩负载下的调速范围，这种高转子电阻电动机又称作交流力矩电动机。缺点是机械特性较软。图6高转子电阻电动机（交流力矩电动机）在不同电压下的机械特性软起动器当电压降低时，起动电流将随电压成正比地降低，从而可以避开起动电流冲击的高峰。起动转矩与电压的平方成正比，起动转矩的减小将比起动电流的降低更多，降压起动时又会出现起动转矩不够的问题。降压起动只适用于中、大容量电动机空载（或轻载）起动的场合。3异步电动机变压变频调速变压变频调速是改变异步电动机同步转