第5章-基于稳态模型的异步电动机调速系统ppt课件.ppt

《第5章-基于稳态模型的异步电动机调速系统ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第5章-基于稳态模型的异步电动机调速系统ppt课件.ppt（118页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、电力拖动自动控制系统电力拖动自动控制系统 运动控制系统运动控制系统第第5章章基于稳态模型的异步电动机调速系统基于稳态模型的异步电动机调速系统 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程基于稳态模型的异步电动机调速基于稳态模型的异步电动机调速l 在在基基于于稳稳态态模模型型的的异异步步电电动动机机调调速速系系统统中中，采采用用稳稳态态等等值值电电路路来来分分析析异异步步电电动动机机在在不不同同电电压压和和频频率率供供电电条条件件下下的的转转矩矩与与磁磁通通的的稳稳态态关关系系和和机机械械特特性性，并并在在此此基基础础上上设设计计

2、异步电动机调速系统。异步电动机调速系统。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程基于稳态模型的调速方法基于稳态模型的调速方法l常常用用的的基基于于稳稳态态模模型型的的异异步步电电动动机机调调速速方方法法有有调调压压调调速速和和变变压压变变频频调调速速两类。两类。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程5.1 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和调速方法l 异步电动机稳态数学模型包括异步电动机异步电动机稳态数学模型包括异步电动机稳态稳态等

3、值电路和机械特性等值电路和机械特性，两者既有联系，又，两者既有联系，又有区别。有区别。稳态等值电路稳态等值电路描述了在一定的转差率下电描述了在一定的转差率下电动机的稳态电气特性。动机的稳态电气特性。机械特性机械特性则表征了转矩与转差率（或转速）则表征了转矩与转差率（或转速）的稳态关系。的稳态关系。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程5.1.1异步电动机稳态数学模型异步电动机稳态数学模型l转差率与转速的关系转差率与转速的关系或或 电动机极对数电动机极对数 供电电源频率供电电源频率 l同步转速同步转速 病原体侵入机体，消弱机

4、体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 根据电机学原理，在下述三个假定条件下：忽略空间和时间谐波；忽略磁饱和；忽略铁损；异步电机的稳态等效电路示于图5-1。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 一、异步电动机等效电路一、异步电动机等效电路图5-1 异步电动机的稳态等效电路 Us1RsLlsLlrLmRr/sIsI0IrLmR s、R r 定子每相电阻和折合到定子侧的定子每相电阻和折合到定子侧的 转子每相电阻；转子每相电阻；L l s、L l r 定子每相漏感和折合到定子侧

5、的定子每相漏感和折合到定子侧的 转子每相漏感；转子每相漏感；Lm定子每相绕组产生气隙主磁通的定子每相绕组产生气隙主磁通的 等效电感，即励磁电感；等效电感，即励磁电感；Us、1 定子相电压和供电角频率；定子相电压和供电角频率；s 转差率。转差率。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程二、异步电动机的机械特性二、异步电动机的机械特性l异步电动机传递的电磁功率异步电动机传递的电磁功率 l机械同步角速度机械同步角速度 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程l异

6、步电动机的电磁转矩（机械特性方程式异步电动机的电磁转矩（机械特性方程式）病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 上式表明，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电磁转矩与定子电压的平方成正比。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程对对s求导，并令求导，并令 l1、最大转矩，又称临界转矩、最大转矩，又称临界转矩：病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程l2、临界转差率：、

7、临界转差率：对应最大转矩的转差率对应最大转矩的转差率病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程假如将机械特性方程式分母展开假如将机械特性方程式分母展开病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程当当s很小时很小时，忽略分母中含，忽略分母中含s各项各项l转矩近似与转矩近似与s成正比，机械特性近似为直线成正比，机械特性近似为直线 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程当当s较大时较大时，忽略分母

8、中，忽略分母中s的一次项和零次项的一次项和零次项l转矩近似与转矩近似与s成反比，机械特性是一段双曲线成反比，机械特性是一段双曲线病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程异步电动机的机械特性异步电动机的机械特性l 异步电动机由异步电动机由额定电压、额定频额定电压、额定频率供电，且无外加率供电，且无外加电阻和电抗时的机电阻和电抗时的机械特性方程式，称械特性方程式，称作作固有特性固有特性。图图5-3 异步电动机的机械特性异步电动机的机械特性病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同

9、程度的病理生理过程5.1.2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与气隙磁通l异步电动机的调速方法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，工数，使电动机的稳定工作点偏离固有特性，工作在作在人为机械特性人为机械特性上，以达到调速的目的。上，以达到调速的目的。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程异步电动机的调速方法异步电动机的调速方法由异步电动机的机械特性方程式由异步电动机的机械特性方程式可知，改变的参数可分为可知，改变的

10、参数可分为3类：类：1、电动机参数；、电动机参数；2、电源电压；、电源电压；3、电源频率（或角频率）。、电源频率（或角频率）。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程异步电动机的气隙磁通异步电动机的气隙磁通l三相异步电动机定子每相电动势的有效值三相异步电动机定子每相电动势的有效值忽略定子绕组电阻和漏磁感抗压降忽略定子绕组电阻和漏磁感抗压降病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程l气隙磁通气隙磁通 l为了保持气隙磁通恒定，应使为了保持气隙磁通恒定，应使 或近

11、似为或近似为 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程5.2 异步电动机调压调速异步电动机调压调速l 保保持持电电源源频频率率为为额额定定频频率率，只只改改变变定定子子电电压压的的调调速速方方法法称称作作调调压压调调速速，又又称称作作降压调速降压调速。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程5.2.1 异步电动机调压调速的主电路异步电动机调压调速的主电路图图5-4 晶闸管交流调压器调速晶闸管交流调压器调速TVC 双向晶闸管双向晶闸管交流调压器交流调压器 a

12、)不可逆电路不可逆电路b)可逆电路可逆电路病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程5.2.2 异步电动机调压调速的机械特性异步电动机调压调速的机械特性l调压调速的机械特性表达式调压调速的机械特性表达式l电磁转矩与定子电压的平方成正比电磁转矩与定子电压的平方成正比 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程不同电压下的机械特性便如图不同电压下的机械特性便如图5-5所示，所示，UsN表示额定定表示额定定子电压。子电压。TeOnn0TemaxsmTLUsN0.7U

13、sNABCFDE0.5UsN风机类负载特性恒转矩负载特性图5-5 异步电动机不同电压下的机械特性病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 为了能为了能在恒转矩负载下扩大调速范围在恒转矩负载下扩大调速范围，并使，并使电机能在较低转速下运行而不致过热，就要求电机电机能在较低转速下运行而不致过热，就要求电机转子有较高的电阻值转子有较高的电阻值，这样的电机在变电压时的机，这样的电机在变电压时的机械特性绘于图械特性绘于图5-6。显然，带恒转矩负载时的变压调速范围增大了，显然，带恒转矩负载时的变压调速范围增大了，堵转工作也不致烧坏电机，

14、这种电机又称作交流力堵转工作也不致烧坏电机，这种电机又称作交流力矩电机。矩电机。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 交流力矩电机的机械特性TeOnn0UsN0.7UsNABCTL0.5UsN恒转矩负载特性图5-5 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 返回目录返回目录病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程5.2.3 闭环控制的调压调速系统闭环控制的调压调速系统l 要求带恒要求带恒转矩负载的调压转矩负载的调压系统具有较大的系统具有

15、较大的调速范围时，往调速范围时，往往须采用带往须采用带转速转速反馈反馈的闭环控制的闭环控制系统。系统。图图5-7 带转速负反馈闭环控制的交带转速负反馈闭环控制的交流调压调速系统流调压调速系统 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 系统静特性系统静特性eTOnn0TLUsNAAAUs min恒转矩负载特性图5-8 闭环控制变压调速系统的静特性U*n3U*n1U*n2病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程*5.2.4 降压控制应用降压控制应用（略）（略）

16、病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程5.3 异步电动机变压变频调速异步电动机变压变频调速l 变压变频调速是改变异步电动机变压变频调速是改变异步电动机同步同步转速转速的一种调速方法，同步转速随频率而的一种调速方法，同步转速随频率而变化变化病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 在进行电机调速时，常须考虑的一个重要因素在进行电机调速时，常须考虑的一个重要因素是：是：希望保持电机中每极磁通量希望保持电机中每极磁通量 m 为额定值不变为额定值不变。如果磁通太

17、弱，没有充分利用电机的铁心，如果磁通太弱，没有充分利用电机的铁心，是一种浪费；是一种浪费；如果过分增大磁通，又会使铁心饱和，从而如果过分增大磁通，又会使铁心饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热而损坏导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热而损坏电机。电机。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程5.3.1 变压变频调速的基本原理变压变频调速的基本原理l异步电动机的实际转速异步电动机的实际转速 l稳态速降稳态速降 随负载大小而变化随负载大小而变化 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定

18、部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程气隙磁通气隙磁通控制控制l只要控制只要控制病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 由式由式5-11可知，只要控制好可知，只要控制好 Eg 和和 f1，便可达到控制，便可达到控制磁通磁通 m 的目的，对此，需要考虑的目的，对此，需要考虑基频（额定频率）以下基频（额定频率）以下和基频以上和基频以上两种情况。两种情况。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程1.基频以下调速基频以下调速 由式（5-11）可知，要保持 m

19、不变，当频率 f1 从额定值 f1N 向下调节时，必须同时降低 Eg，使 常值 （5-26）即采用恒值电动势频率比的控制方式采用恒值电动势频率比的控制方式。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 恒压频比的控制方式 然而，绕组中的感应电动势是难以直接控制的，当电动势值较高时，可以忽略定子绕组的漏磁阻抗压降，而认为定子相电压 Us Eg，则得（6-3）这是恒压频比的控制方式恒压频比的控制方式。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 在低频时在低频时 Us

20、 和和 Eg 都较小，定子阻抗压降所占的份量都较小，定子阻抗压降所占的份量就比较显著，不再能忽略。这时，需要人为地把电压就比较显著，不再能忽略。这时，需要人为地把电压 Us 抬高一些，以便抬高一些，以便近似地补偿定子压降近似地补偿定子压降。带定子压降补偿的恒压频比控制特性示于下图中的带定子压降补偿的恒压频比控制特性示于下图中的 b 线，无补偿的控制特性则为线，无补偿的控制特性则为a 线。线。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程OUsf 1图5-9 恒压频比控制特性 带压降补偿的恒压频比控制特性UsNf 1Na 无补偿无补

21、偿 b 带定子压降补偿带定子压降补偿 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2.基频以上调速基频以上调速 在基频以上调速时在基频以上调速时，频率应该从，频率应该从 f1N 向上升高，但定向上升高，但定子电压子电压Us 却不可能超过额定电压却不可能超过额定电压UsN，最多只能保持，最多只能保持Us=UsN，这，这将迫使磁通与频率成反比地降低，相当于直流电机弱磁升速的情将迫使磁通与频率成反比地降低，相当于直流电机弱磁升速的情况。况。把基频以下和基频以上两种情况的控制特性画在一起，如下把基频以下和基频以上两种情况的控制特性画在一

22、起，如下图所示。图所示。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程f1N 变压变频控制特性图6-2 异步电机变压变频调速的控制特性 恒转矩调速恒转矩调速UsUsNmNm恒功率调速恒功率调速mUsf1O病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 如果电机在不同转速时所带的负载都能使电流达到如果电机在不同转速时所带的负载都能使电流达到额定值，即都能在允许温升下长期运行，则转矩基本上额定值，即都能在允许温升下长期运行，则转矩基本上随磁通变化。随磁通变化。按照电力拖动

23、原理，在基频以下，磁通恒定时转矩按照电力拖动原理，在基频以下，磁通恒定时转矩也恒定，属于也恒定，属于“恒转矩调速恒转矩调速”性质，而在基频以上，转性质，而在基频以上，转速升高时转矩降低，基本上属于速升高时转矩降低，基本上属于“恒功率调速恒功率调速”。返回目录返回目录病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程5.3.2 变压变频调速时的机械特性变压变频调速时的机械特性l基频以下采用恒压频比控制基频以下采用恒压频比控制 异步电动机机械特性方程式改写为异步电动机机械特性方程式改写为病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相

24、对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程基频以下调速：基频以下调速：l当当s很小时很小时，忽略上式分母中含，忽略上式分母中含s各项，各项，或或 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程基频以下调速基频以下调速l对于同一转矩，转速降落基本不变对于同一转矩，转速降落基本不变 在恒压频比的条件下把频率向下调节时，机械特性基在恒压频比的条件下把频率向下调节时，机械特性基本上是平行下移的。本上是平行下移的。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程基

25、频以下调速基频以下调速l临界转矩临界转矩 随着频率的降低而减小。随着频率的降低而减小。l 当频率较低时，电动机带载能力减弱，采用低频定子当频率较低时，电动机带载能力减弱，采用低频定子压降补偿，适当地提高电压，可以增强带载能力。压降补偿，适当地提高电压，可以增强带载能力。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程基频以下调速基频以下调速l转差功率转差功率 与转速无关，故称作与转速无关，故称作转差功率不变型转差功率不变型。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程

26、基频以上调速基频以上调速l 电电压压不不能能从从额额定定值值再再向向上上提提高高，只只能能保保持持不不变变，机械特性方程式可写成机械特性方程式可写成l临界转矩表达式临界转矩表达式 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程基频以上调速基频以上调速l临界转差临界转差 l当当s很小时，忽略上式分母中含很小时，忽略上式分母中含s各项各项 或或病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程基频以上调速基频以上调速l带负载时的转速降落带负载时的转速降落 l 对对于于相相同同

27、的的电电磁磁转转矩矩，角角频频率率越越大大，转转速速降降落落越越大大，机械特性越软，与直流电动机弱磁调速相似。机械特性越软，与直流电动机弱磁调速相似。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程基频以上调速基频以上调速l转差功率转差功率 l带恒功率负载运行时带恒功率负载运行时转差功率基本不变，所以看书。转差功率基本不变，所以看书。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程变压变频调速时的机械特性变压变频调速时的机械特性图图5-11 异步电动机变压变频调速机械特性

28、异步电动机变压变频调速机械特性病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程变压变频调速变压变频调速l 在基频以下，由于磁通恒定，允许输出在基频以下，由于磁通恒定，允许输出转矩也恒定，属于转矩也恒定，属于“恒转矩调速恒转矩调速”方式。方式。l 在基频以上，转速升高时磁通减小，允在基频以上，转速升高时磁通减小，允许输出转矩也随之降低，由于转速上升，允许输出转矩也随之降低，由于转速上升，允许输出功率基本恒定，属于许输出功率基本恒定，属于“近似的恒功率近似的恒功率调速调速”方式。方式。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相

29、对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程5.3.3 基频以下电压补偿控制基频以下电压补偿控制 l 在在基基频频以以下下运运行行时时，采采用用恒恒压压频频比比的的控控制方法具有控制简便的优点。制方法具有控制简便的优点。l 但但负负载载的的变变化化时时定定子子压压降降不不同同，将将导导致致磁通改变，须采用定子电压补偿控制。磁通改变，须采用定子电压补偿控制。l 根根据据定定子子电电流流的的大大小小改改变变定定子子电电压压，以以保持磁通恒定。保持磁通恒定。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程图图5-12 异步电

30、动机稳态等效电路和感应电动势异步电动机稳态等效电路和感应电动势 Us1RsLlsLlrLmRr/sIsI0Ir 异步电动机等效电路异步电动机等效电路EgEsEr病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程三种磁通三种磁通:l气隙磁通气隙磁通在定子每相绕组中的感应电动势在定子每相绕组中的感应电动势 l定子全磁通定子全磁通在定子每相绕组中的感应电动势在定子每相绕组中的感应电动势 l转子全磁通转子全磁通在定子每相绕组中的感应电动势在定子每相绕组中的感应电动势 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生

31、长繁殖，引起不同程度的病理生理过程1、恒定子磁通控制、恒定子磁通控制 l保持定子磁通恒定：保持定子磁通恒定：定定子子电电动动势势不不好好直直接接控控制制，能能够够直直接接控控制制的只有定子电压，按的只有定子电压，按l 补补偿偿定定子子电电阻阻压压降降，就就能能够够得得到到恒恒定定子磁通。子磁通。常值常值病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2、恒气隙磁通控制、恒气隙磁通控制 l保持气隙磁通恒定：保持气隙磁通恒定：l定子电压：定子电压：l 除除了了补补偿偿定定子子电电阻阻压压降降外外，还还应应补补偿偿定子漏抗压降。定子漏抗压

32、降。常值常值病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程3、恒转子磁通控制恒转子磁通控制 如果希望电压频率协调控制中的电压再进如果希望电压频率协调控制中的电压再进一步提高，一步提高，把转子漏抗上的压降也抵消掉把转子漏抗上的压降也抵消掉，得到，得到恒恒 Er/1 控制。控制。那么，机械特性会怎样呢？那么，机械特性会怎样呢？由此可写出：由此可写出：（5-53）病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程代入电磁转矩基本关系式，得（5-54）现在，不必再作任何近似就可知

33、道，这时的机械特现在，不必再作任何近似就可知道，这时的机械特性完全是一条直线，见图性完全是一条直线，见图5-13。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程0s10Te 几种电压频率协调控制方式的特性比较几种电压频率协调控制方式的特性比较图5-13 不同电压频率协调控制方式时的机械特性恒 Er/1 控制恒 Eg/1 控制恒 Us/1 控制ab c病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程4、几种协调控制方式的比较、几种协调控制方式的比较 综上所述，在正弦波供电

34、时，按不同规律实现电压频率协调控制可得不同类型的机械特性。（1）恒压频比（Us/1=Constant）控制最容易实现，它的变频机械特性基本上是平行下移，硬度也较好，能够满足一般的调速要求，但低速带载能力较差，须对定子压降实行补偿。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 （2）恒Eg/1 控制是通常对恒压频比控制实行电压补偿的标准，可以在稳态时达到rm=Constant，从而改善了低速性能。但机械特性还是非线性的，产生转矩的能力仍受到限制。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引

35、起不同程度的病理生理过程 （3）恒）恒 Er/1 控制控制可以得到和直流他励电机一样的线性机械特性，按照转子全磁通 rm 恒定进行控制，即得 Er/1=Constant 而且，在动态中也尽可能保持 rm 恒定是矢量控制系统的目标，当然实现起来是比较复杂的。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程5.4 电力电子变压变频器电力电子变压变频器l 异异步步电电动动机机变变频频调调速速需需要要电电压压与与频频率率均均可可调调的的交交流流电电源源，常常用用的的交交流流可可调调电电源源是是由由电电力力电电子子器器件件构构成成的的静静止止

36、式式功功率率变变换换器，一般称为变频器。器，一般称为变频器。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程l 交交-直直-交交变变频频器器：先先将将恒恒压压恒恒频频的的交交流流电电整整成成直直流流，再再将将直直流流电电逆逆变变成成电电压压与与频率均为可调的交流，称作频率均为可调的交流，称作间接变频间接变频。l 交交-交交变变频频器器：将将恒恒压压恒恒频频的的交交流流电电直直接接变变换换为为电电压压与与频频率率均均为为可可调调的的交交流流电电，无需中间直流环节，称作无需中间直流环节，称作直接变频直接变频。病原体侵入机体，消弱机体防御

37、机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程图 交-直-交（间接）变压变频器 变压变频变压变频(VVVF)中间直流环节中间直流环节恒压恒频恒压恒频(CVCF)逆变逆变DCACAC50Hz整流整流5.4.1 PWM变频器主回路变频器主回路病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程脉冲宽度调制技术：脉冲宽度调制技术：l 现现代代变变频频器器中中用用得得最最多多的的控控制制技技术术是是脉脉冲冲宽宽度度调调制制（Pulse Width Modulation），简称），简称PWM。l 基基本本思思想

38、想是是控控制制逆逆变变器器中中电电力力电电子子器器件件的的开开通通或或关关断断，输输出出电电压压为为幅幅值值相相等等、宽宽度度按按一一定定规规律律变变化化的的脉脉冲冲序序列列，用这样的高频脉冲序列代替期望的输出电压。用这样的高频脉冲序列代替期望的输出电压。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 PWM变频器主回路：变频器主回路：图图5-15 交交-直直-交变频器主回路结构图交变频器主回路结构图病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程l 左边是左边是不可控

39、整流桥不可控整流桥，将三相交流电整，将三相交流电整流成电压恒定的直流电压。流成电压恒定的直流电压。l 右边是右边是逆变器逆变器，将直流电压变换为频率，将直流电压变换为频率与电压均可调的交流电。与电压均可调的交流电。l 中间的中间的滤波环节滤波环节是为了减小直流电压脉是为了减小直流电压脉动而设置的。动而设置的。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程l 优点：优点：主回路只有一套可控功率级，具有结主回路只有一套可控功率级，具有结构、控制方便的优点，采用脉宽调制的方法，输出构、控制方便的优点，采用脉宽调制的方法，输出谐波分量小。

40、谐波分量小。l l 缺点：缺点：当电动机工作在回馈制动状态时能量不当电动机工作在回馈制动状态时能量不能回馈至电网，造成直流侧电压上升，称作能回馈至电网，造成直流侧电压上升，称作泵升电泵升电压压。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程5.4.2 正弦波脉宽调制正弦波脉宽调制(SPWM)技术技术 SPWM调制原理调制原理:1、以正弦波作为逆变器输出的以正弦波作为逆变器输出的期望波形期望波形；2、以频率比期望波高得多的等腰三角波作为、以频率比期望波高得多的等腰三角波作为载波载波（Carrier wave）；）；3、并用频率和期望

41、波相同的正弦波作为、并用频率和期望波相同的正弦波作为调制波调制波（Modulation wave）；）；4、当调制波与载波相交时，由它们的交点确定逆变器、当调制波与载波相交时，由它们的交点确定逆变器开关器件的开关器件的通断时刻，通断时刻，从而获得在正弦调制波的半个周期从而获得在正弦调制波的半个周期内呈内呈两边窄中间宽两边窄中间宽的一系列的一系列等幅不等宽等幅不等宽的矩形波。的矩形波。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程图图 SPWM调制原理调制原理病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位

42、生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 PWM逆变器主电路及输出波形图 三相桥式PWM逆变器主电路原理图调制电路V1V2V3V4VD1VD2VD3VD4ucV6VD6V5VD5VUWNNC+C+urUurVurW2Ud2UdVT1VT4VT3VT6VT5VT2病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程图5-17 三相桥式PWM逆变器的双极性SPWM波形 uuUNO tOOOOUd2-Ud2uVNuWNuUVuUN t t t tO turUurVurWucUd23Ud2病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性

43、，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程5.5 转速开环变压变频控制调速系统转速开环变压变频控制调速系统 通用变频器通用变频器-异步电动机调速系统异步电动机调速系统n概述概述 现代通用变频器大都是采用二极管整流和由现代通用变频器大都是采用二极管整流和由快速全控开关器件快速全控开关器件 IGBT 或功率模块或功率模块IPM 组成的组成的PWM逆变器，构成交逆变器，构成交-直直-交电压源型变压变频交电压源型变压变频器，已经占领了全世界器，已经占领了全世界0.5500KVA 中、小容量中、小容量变频调速装置的绝大部分市场。变频调速装置的绝大部分市场。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机

44、体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程l 对对于于风风机机、水水泵泵等等调调速速性性能能要要求求不不高高的的负负载载，可可以以根根据据电电动动机机的的稳稳态态模模型型，采采用用转转速速开开环环电电压压频频率协调控制的方案。率协调控制的方案。l 通用变频器控制系统：通用变频器控制系统：可以和通用的笼型异步电动机配套使用；可以和通用的笼型异步电动机配套使用；具有多种可供选择的功能，适用于各种不同性质的具有多种可供选择的功能，适用于各种不同性质的 负载。负载。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程

45、l 由由于于系系统统本本身身没没有有自自动动限限制制起起制制动动电电流流的的作作用用，频频率率设设定定必必须须通通过过给给定定积积分分算算法法产产生生平平缓缓的的升速或降速信号，升速或降速信号，病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程电压电压-频率特性频率特性l电压电压/频率特性频率特性l 1、当实际频率大于或等于额定频率时，只能保持额定、当实际频率大于或等于额定频率时，只能保持额定电压不变。电压不变。l 2、而当实际频率小于额定频率时，一般是带低频补偿、而当实际频率小于额定频率时，一般是带低频补偿的恒压频比控制。的恒压频比

46、控制。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程系统结构系统结构图图5-40 转速开环变压变频调速系统转速开环变压变频调速系统病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 1.系统组成M3电压检测泵升限制电流检测温度检测电流检测单片机显示设定接口PWM发生器驱动电路URUIR0R1R2RbVTbKR0R1RbR2病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 电路分析：电路分析：l 主主电电路路由二

47、极管整流器UR、PWM逆变器UI和中间直流电路三部分组成，一般都是电压源型的，采用大电容C滤波，同时兼有无功功率交换的作用。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程u 限流电阻限流电阻：为了避免大电容C在通电瞬间产生过大的充电电流，在整流器和滤波电容间的直流回路上串入限流电阻（或电抗），通上电源时，先限制充电电流，再延时用开关K将短路，以免长期接入时影响变频器的正常工作，并产生附加损耗。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程u 泵泵升升限限制制电电路路由

48、于二极管整流器不能为异步电机的再生制动提供反向电流的通路，所以除特殊情况外，通用变频器一般都用电阻吸收制动能量。u 减速制动时，异步电机进入发电状态，首先通过逆变器的续流二极管向电容C充电，当中间直流回路的电压（通称泵升电压）升高到一定的限制值时，通过泵升限制电路使开关器件导通，将电机释放的动能消耗在制动电阻上。为了便于散热，制动电阻器常作为附件单独装在变频器机箱外边。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程l 控控制制电电路路现代PWM变频器的控制电路大都是以微处理器为核心的数字电路。l 其功能主要是接受各种设定信息和指令

49、，再根据它们的要求形成驱动逆变器工作的PWM信号，再根据它们的要求形成驱动逆变器工作的PWM信号。微机芯片主要采用8位或16位的单片机，或用32位的DSP，现在已有应用RISC的产品出现。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程u PWM信号产生信号产生可以由微机本身的软件产生，由PWM端口输出，也可采用专用的PWM生成电路芯片。u 检测与保护电路检测与保护电路各种故障的保护由电压、电流、温度等检测信号经信号处理电路进行分压、光电隔离、滤波、放大等综合处理，再进入A/D转换器，输入给CPU作为控制算法的依据，或者作为开关电平

50、产生保护信号和显示信号。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 5.6 转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统问题的提出：问题的提出：前前节节所所述述的的转转速速开开环环变变频频调调速速系系统统可可以以满满足足平平滑滑调调速速的的要要求求，但但静静、动动态态性性能能都都有有限限，要要提提高高静静、动动态态性性能，首先要用能，首先要用转速反馈闭环控制转速反馈闭环控制。转转速速闭闭环环系系统统的的静静特特性性比比开开环环系系统统强强，这这是是很很明明显显的的，但但是是，是是否否能能够够提提