第5章-交流调压调速系统.ppt

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1、第2篇电力拖动控制系统交流拖动控制系统1内容提要概述交流调速系统的主要类型交流调压调速系统交流变压变频调速系统绕线转子异步电机调速系统交流调速系统的MATLAB仿真2交流调速系统的主要类型交流调速系统(ACSpeedRegulatingSystem):以实现交流电动机转速调节为目标的电力拖动自动控制系统.3励磁同步电动机一、交流调速系统的分类交流电动机异步电动机永磁同步电动机无刷直流电动机及开关磁阻电动机都满足“定子电流的频率与转速有严格比例关系”的条件，所以也把它归入同步电动机。当电机转子的转速与定子电流的频率有严格比例关系的电动机称同步电动机，无

2、严格比例关系的电动机称异步电动机。特种同步电动机无刷直流电动机开关磁阻电动机直流无换向器电动机交流无换向器电动机交流电动机是定子绕组通入交流电的电机，其定子磁动势是一个旋转的磁动势。同步电动机4交流调速系统的分类电动机类别调速原理电力电子变换器形式变换器的电源特性异步电动机绕线式转子感应电动机串级调速（变转差）①交直交变频（整流＋有源逆变）②交交变频电流源型鼠笼式转子感应电动机调压调速交流调压电压源型①变频调速，他控式②变频调速，矢量控制①交直交变频（整流＋无源逆变）②交交变频①电流源型②电压源型同步电动机常规意义同步电动机无换向器电机变频调速，自控

3、式①交直交变频（可控整流＋有源逆变）②交交变频电流源型无刷直流电动机变频调速，自控式交直交变频电压源型开关磁阻电动机变频调速，自控式交直交，（单极性脉动电流）5交流调速按对象划分异步电动机调速同步电动机调速按Ps变化情况划分Ps功率消耗型Ps功率回馈型Ps功率不变型交流调压调速系统串级调速变频调速实现方式SPWM按对象划分他控同步电动机变频调速系统自控同步电动机变频调速系统实现方式次同步串级调速系统超同步串级调速系统恒U1/ω1控制恒Eg/ω1控制恒Er/ω1控制转速开环恒压频比控制变频调速系统转速闭环转差频率控制变频调速系统矢量控制变频调速系统6二

4、、异步电动机调速系统的分类可归纳出三类调速方法：变极对数p的调速、变转差率s调速及变电源频率f1调速。原始的分类方法有：1）变极调速；2）变s调速：调压调速、绕线式异步电动机转子串电阻调速、绕线式异步电动机串级调速、电磁转差离合器调速；3）变频调速。(1)从异步电机转速表达式7从定子传入转子的电磁功率总机械功率转子铜耗（转差功率）定义：转差功率Ps＝sPem(2)按电动机的能量转换类型分类8~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。P

5、mechPmPs9（1）转差功率消耗型调速系统：转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）转差功率回馈型调速系统——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：效率较高。串级调速属该类系统。（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。科学分类方法（根据对转差功率的处理方法分类）分为三类：10第5章电力拖动控制系统交流调压调速系统——一种转差功率

6、消耗型调速系统11本章提要异步电动机改变电压时的机械特性异步电动机变压调速电路闭环控制的调压调速系统及其静特性12一、异步电动机的固有机械特性式中：为定子每相电阻和折算到定子侧的转子每相电阻；为定子每相漏感和折算到定子侧的转子每相漏感5.1异步电动机改变电压时的机械特性13可见，当电源频率1、转差率s一定时，电磁转矩与定子电压的平方成正比。当电压Us和频率1一定时，机械特性方程式Te=f（s）是一个二次表达式。在定子电压Us和频率1均为额定值的情况下，可画出异步电动机的固有机械特性曲线如图所示。nsTeTq0Temaxsman001bTL异步电

7、动机固有机械特性14注意：（1）设计电动机时通常把额定转矩Ten确定为左右。定义最大转矩Temax与额定转矩Ten之比为M称为过载倍数。nsTeTq0Temaxsman001bTL异步电动机固有机械特性15(2)异步电动机的工作区域，一般只能在范围内，在该范围内转矩可以近似看成和转差率成正比，故称为机械特性的线性段，大于sm部分则为机械特性的非线性段。nsTeTq0Temaxsman001bTL图异步电动机固有机械特性（3）在机械特性曲线上，转速为零时所对应的起始转矩为Tq，且s=1，此点对应着电机刚开始启动的状态，此时启动电流很大，可达电机额定电

8、流的4~7倍，但启动转矩却不大。16异步电动机调压调速方式广泛应用于启动时限制启动电流和一些调速精度要求不高