交流传动控制系统PPT讲稿.ppt
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1、交流传动控制系统交流传动控制系统第1页,共41页,编辑于2022年,星期四交流异步电动机的调速方法交流异步电动机的调速方法n n交流电动机有同步电动机与异步电动机两大类。交流电动机有同步电动机与异步电动机两大类。交流电动机有同步电动机与异步电动机两大类。交流电动机有同步电动机与异步电动机两大类。n n同同同同步步步步电电电电动动动动机机机机的的的的调调调调速速速速靠靠靠靠改改改改变变变变供供供供电电电电电电电电压压压压的的的的频频频频率率率率来来来来改改改改变变变变其其其其同同同同步步步步转速;转速;转速;转速;n n异异异异步步步步电电电电动动动动机机机机的的的的调调调调速速速速方方方方法法
2、法法,从从从从利利利利用用用用晶晶晶晶闸闸闸闸管管管管控控控控制制制制技技技技术术术术来来来来看看看看有有有有:控控控控制制制制加加加加于于于于电电电电机机机机定定定定子子子子绕绕绕绕组组组组的的的的电电电电压压压压调调调调压压压压调调调调速速速速;控控控控制制制制附附附附加加加加在在在在转转转转子子子子回回回回路路路路的的的的电电电电势势势势串串串串级级级级调调调调速速速速;控控控控制制制制定定定定子子子子的的的的供供供供电电电电电电电电压压压压与与与与频频频频率率率率变变变变频频频频调调调调速速速速;无无无无换换换换向向向向器器器器电电电电机机机机调调调调速速速速系系系系统统统统和和和和电
3、电电电磁磁磁磁转转转转差差差差离离离离合合合合器器器器调调调调速速速速系统等几种方法。系统等几种方法。系统等几种方法。系统等几种方法。n n由由由由于于于于交交交交流流流流调调调调速速速速技技技技术术术术不不不不仅仅仅仅具具具具有有有有优优优优良良良良的的的的调调调调速速速速性性性性能能能能,而而而而且且且且还还还还带带带带来来来来节节节节约约约约能能能能源源源源、减减减减少少少少维维维维护护护护费费费费用用用用、节节节节约约约约占占占占地地地地面面面面积积积积等等等等优优优优点点点点,是是是是调速技术发展的方向。调速技术发展的方向。调速技术发展的方向。调速技术发展的方向。第2页,共41页,编
4、辑于2022年,星期四12.1 电磁转差离合器调速系统电磁转差离合器调速系统n n1 1电电电电磁磁磁磁转转转转差差差差离离离离合合合合器器器器的的的的调调调调速速速速原原原原理理理理n n电磁转差离合器调速系电磁转差离合器调速系电磁转差离合器调速系电磁转差离合器调速系统统统统,就是在笼型转子异步就是在笼型转子异步就是在笼型转子异步就是在笼型转子异步机轴上装上一个电磁转机轴上装上一个电磁转机轴上装上一个电磁转机轴上装上一个电磁转差离合器,并由晶闸管差离合器,并由晶闸管差离合器,并由晶闸管差离合器,并由晶闸管控制装置控制离合器绕控制装置控制离合器绕控制装置控制离合器绕控制装置控制离合器绕组的电流
5、,改变这一电组的电流,改变这一电组的电流,改变这一电组的电流,改变这一电流,即可调速流,即可调速流,即可调速流,即可调速.转差离合器转差离合器转差离合器转差离合器主要由主动部分主要由主动部分主要由主动部分主要由主动部分1 1电枢和从电枢和从电枢和从电枢和从动部分动部分动部分动部分2 2磁极组成,在磁磁极组成,在磁磁极组成,在磁磁极组成,在磁极上装有励磁绕组极上装有励磁绕组极上装有励磁绕组极上装有励磁绕组3.3.第3页,共41页,编辑于2022年,星期四调速系统主要由晶闸管整流电源、电磁转差离合器调速系统主要由晶闸管整流电源、电磁转差离合器和异步电动机三大部分组成。和异步电动机三大部分组成。应用
6、于无磨床饮料灌装机应用于无磨床饮料灌装机,油泵油嘴试验台等的控制中油泵油嘴试验台等的控制中第4页,共41页,编辑于2022年,星期四2.电磁转差离合器的调速特性电磁转差离合器的调速特性n n机械特性机械特性机械特性机械特性:激磁电流愈小,特激磁电流愈小,特激磁电流愈小,特激磁电流愈小,特性愈软。性愈软。性愈软。性愈软。n n左左左左图图图图所所所所示示示示的的的的机机机机械械械械特特特特性性性性不不不不能能能能直直直直接接接接应应应应用用用用于于于于速速速速度度度度要要要要求求求求比比比比较较较较稳稳稳稳定定定定的的的的工工工工作作作作机机机机械械械械上上上上。一一一一般般般般都都都都要要要要
7、接接接接入入入入转转转转速速速速负负负负反反反反馈馈馈馈。机机机机械械械械特特特特性如下图性如下图性如下图性如下图第5页,共41页,编辑于2022年,星期四例例例例:JZT1:JZT1简易式转差离合器调速系统简易式转差离合器调速系统简易式转差离合器调速系统简易式转差离合器调速系统第6页,共41页,编辑于2022年,星期四12.2 交流调压调速系统交流调压调速系统n n1.1.双向晶闸管交流调压电路双向晶闸管交流调压电路双向晶闸管交流调压电路双向晶闸管交流调压电路n n将将将将三三三三个个个个双双双双向向向向晶晶晶晶闸闸闸闸管管管管分分分分别别别别接接接接至至至至三三三三相相相相负负负负载载载载
8、就就就就构构构构成成成成了了了了一一一一个个个个典典典典型型型型的的的的三三三三相相相相交交交交流流流流调调调调压压压压电电电电路路路路。负负负负载载载载可可可可以以以以是是是是Y Y形形形形连连连连接接接接,也也也也可可可可以以以以是是是是形形形形连连连连接接接接,Y Y形形形形接接接接法法法法的的的的电电电电阻阻阻阻性性性性负负负负载载载载如如如如右右右右图图图图所所所所示。示。示。示。三三相相交交流流调调压压电电路路,为为保保证证输输出出电电压压对对称称并并有有相相应应的的控控制制范范围围,要要求求触触发发信信号号必必须须与与交交流流电电源源有有一一致致的的相相序序和和相相位位差差,要要
9、求求采采用用控控制制角角大大于于60的双脉冲或宽脉冲触发电路。的双脉冲或宽脉冲触发电路。第7页,共41页,编辑于2022年,星期四2.异步电动机的调压特性异步电动机的调压特性n n对于鼠笼型异步电动机,可以对于鼠笼型异步电动机,可以对于鼠笼型异步电动机,可以对于鼠笼型异步电动机,可以将电动机转子的鼠笼条由铸铝将电动机转子的鼠笼条由铸铝将电动机转子的鼠笼条由铸铝将电动机转子的鼠笼条由铸铝材料改为电阻率较大的黄铜条,材料改为电阻率较大的黄铜条,材料改为电阻率较大的黄铜条,材料改为电阻率较大的黄铜条,使之具有如图使之具有如图使之具有如图使之具有如图(b)(b)所示的机械所示的机械所示的机械所示的机械
10、特性。即使这样,调速范围仍特性。即使这样,调速范围仍特性。即使这样,调速范围仍特性。即使这样,调速范围仍不大,且低速时运行稳定性不不大,且低速时运行稳定性不不大,且低速时运行稳定性不不大,且低速时运行稳定性不好,不能满足生产机械的要求。好,不能满足生产机械的要求。好,不能满足生产机械的要求。好,不能满足生产机械的要求。为了既能保证低速时的机械特为了既能保证低速时的机械特为了既能保证低速时的机械特为了既能保证低速时的机械特性硬度,又能保证一定的负载性硬度,又能保证一定的负载性硬度,又能保证一定的负载性硬度,又能保证一定的负载能力,一般在调压调速系统里能力,一般在调压调速系统里能力,一般在调压调速
11、系统里能力,一般在调压调速系统里采用转速负反馈构成闭环系统采用转速负反馈构成闭环系统采用转速负反馈构成闭环系统采用转速负反馈构成闭环系统.第8页,共41页,编辑于2022年,星期四12.3 线绕式异步电动机调速系统线绕式异步电动机调速系统-串级调速串级调速n n1 1串串串串级级级级调调调调速速速速的的的的一一一一般般般般原原原原理理理理n n异异异异步步步步电电电电动动动动机机机机的的的的串串串串级级级级调调调调速速速速,就就就就是是是是在在在在异异异异步步步步电电电电动动动动机机机机转转转转子子子子电电电电路路路路内内内内引引引引入入入入附附附附加加加加电电电电势势势势EadEad,以以以
12、以调调调调节节节节异异异异步步步步电电电电动动动动机机机机的的的的转转转转速速速速。引引引引入入入入电电电电势势势势的的的的方方方方向向向向,可可可可与与与与转转转转子子子子电电电电动动动动势势势势E E2 2方方方方向向向向相相相相同同同同或或或或相相相相反反反反,其其其其频频频频率率率率则则则则与与与与转转转转子子子子频频频频率率率率相同。相同。相同。相同。第9页,共41页,编辑于2022年,星期四2.2.串级调速时的机械特性的特征串级调速时的机械特性的特征串级调速时的机械特性的特征串级调速时的机械特性的特征n n右图给出了串级调速时异步电动右图给出了串级调速时异步电动右图给出了串级调速时
13、异步电动右图给出了串级调速时异步电动机转速低于同步转速的一组机械机转速低于同步转速的一组机械机转速低于同步转速的一组机械机转速低于同步转速的一组机械特性曲线。由特性可知,若引入特性曲线。由特性可知,若引入特性曲线。由特性可知,若引入特性曲线。由特性可知,若引入的附加电势愈大,则的附加电势愈大,则的附加电势愈大,则的附加电势愈大,则n n0 0愈小,即愈小,即愈小,即愈小,即电动机的转速愈低。电动机的转速愈低。电动机的转速愈低。电动机的转速愈低。n n在串调系统中在串调系统中,同步转速是恒定同步转速是恒定的的,但它的理想空载转速能连续但它的理想空载转速能连续平滑地调节平滑地调节,其值为其值为:第
14、10页,共41页,编辑于2022年,星期四3.3.线绕式异步电动机串级调速原理方框图线绕式异步电动机串级调速原理方框图线绕式异步电动机串级调速原理方框图线绕式异步电动机串级调速原理方框图第11页,共41页,编辑于2022年,星期四线绕式异步电动机串级调速原理方框图分析线绕式异步电动机串级调速原理方框图分析n n上图中,线绕式异步电动机上图中,线绕式异步电动机MM的转子电压经不可控整流电路转换为直流电压,经平波电抗器、再由晶闸管有源逆变电路将该直流电压逆变为交流,有的经变压器,有的直接反馈给交流电网。经逆变后的电压可视为加到电动机转子的电势Ead。改变逆变器中晶闸管的逆变角改变逆变器中晶闸管的逆
15、变角,就可以改变附加电势Ead的大小,从而实现了异步电动机的串级调速。n n串级调速技术应用较广,如湖北葛洲坝-上海奉贤的正负500kV高压直流输电.也适用于通风机负载,其缺点是功率因数较差。第12页,共41页,编辑于2022年,星期四12.4 变频调速系统变频调速系统n n1变频调速的原理变频调速的原理n n由由由由n n可知可知可知可知:n n改变定子电源频率可以改变同步转速和电动机的转改变定子电源频率可以改变同步转速和电动机的转改变定子电源频率可以改变同步转速和电动机的转改变定子电源频率可以改变同步转速和电动机的转速。又由异步电动机的电势公式可知速。又由异步电动机的电势公式可知速。又由异
16、步电动机的电势公式可知速。又由异步电动机的电势公式可知,外加电压近似外加电压近似外加电压近似外加电压近似与频率和磁通的乘积成正比与频率和磁通的乘积成正比与频率和磁通的乘积成正比与频率和磁通的乘积成正比,若外加电压不变,频率若外加电压不变,频率若外加电压不变,频率若外加电压不变,频率降低,磁通增加降低,磁通增加降低,磁通增加降低,磁通增加,将将将将造成电动机的磁路过饱和,因造成电动机的磁路过饱和,因造成电动机的磁路过饱和,因造成电动机的磁路过饱和,因此此此此,要求频率要求频率要求频率要求频率,电压同时变化电压同时变化电压同时变化电压同时变化,即保持即保持即保持即保持U/f=U/f=定值定值定值定
17、值.第13页,共41页,编辑于2022年,星期四变频调速变频调速n n国家国家“电动机调速技术产业化途径与对策的研究电动机调速技术产业化途径与对策的研究”报告报告:n n中国发电量的中国发电量的66%66%消耗在电动机上消耗在电动机上,全国电动机总装机容量超全国电动机总装机容量超过过4 4亿千瓦亿千瓦,有有70%70%拖动的是风机拖动的是风机,泵泵,压缩机压缩机,这其中一半即这其中一半即75007500万千瓦适合调速万千瓦适合调速.n n从目前变频器使用情况看从目前变频器使用情况看,平均节电平均节电30%.30%.n n20052005年国家年国家“节能中长期专项规划节能中长期专项规划”的十大
18、重点节能工程的十大重点节能工程中中,第第5 5项就是电机系统节能工程项就是电机系统节能工程,“,“十一十一.五五”期间期间,将形成将形成200200亿千瓦时的节电能力亿千瓦时的节电能力.第14页,共41页,编辑于2022年,星期四2 2变频调速系统的分类变频调速系统的分类变频调速系统的分类变频调速系统的分类 n n1)1)交交交交-直直直直-交变频调速交变频调速交变频调速交变频调速 n n(1)(1)从从从从换换换换流流流流电电电电路路路路型型型型式式式式分分分分类类类类:串串串串级级级级电电电电感感感感式式式式;串串串串级级级级二二二二极极极极管管管管式式式式;带带带带辅辅辅辅助助助助晶闸管
19、晶闸管晶闸管晶闸管(180(180通电型通电型通电型通电型););带辅助晶闸管带辅助晶闸管带辅助晶闸管带辅助晶闸管(120(120通电型通电型通电型通电型).).n n(2)(2)从直流电源分类从直流电源分类从直流电源分类从直流电源分类:型式电压型型式电压型型式电压型型式电压型;电流型电流型电流型电流型.n n(3)(3)从从从从调调调调压压压压方方方方式式式式分分分分类类类类:相相相相位位位位控控控控制制制制晶晶晶晶闸闸闸闸管管管管整整整整流流流流;晶晶晶晶闸闸闸闸管管管管直直直直流流流流开开开开关关关关;脉冲宽度调制型脉冲宽度调制型脉冲宽度调制型脉冲宽度调制型.n n2)2)交交交交-交变
20、频调速交变频调速交变频调速交变频调速n n(1)(1)从相数分类从相数分类从相数分类从相数分类:单相单相单相单相-单相单相单相单相;三相三相三相三相-三相三相三相三相.n n(2)(2)从连接方式分类从连接方式分类从连接方式分类从连接方式分类:反并联整流电路反并联整流电路反并联整流电路反并联整流电路;交叉连接整流电路交叉连接整流电路交叉连接整流电路交叉连接整流电路.n n(3)(3)从有无环流分类从有无环流分类从有无环流分类从有无环流分类:有环流有环流有环流有环流;无环流无环流无环流无环流.第15页,共41页,编辑于2022年,星期四3交交交交-直直直直-交变频调速系统交变频调速系统交变频调速
21、系统交变频调速系统 1)1)电压型变频器电压型变频器电压型变频器电压型变频器 (1)(1)电压型变频调速系统原理框图电压型变频调速系统原理框图电压型变频调速系统原理框图电压型变频调速系统原理框图 第16页,共41页,编辑于2022年,星期四(2)(2)典型电压型变频器典型电压型变频器典型电压型变频器典型电压型变频器 n n典型电压型变频器主电路:n n逆变器与整流器的中间环节采用电容滤波,类似于电压源。二极管的作用是将电动机的无功功率反馈给滤波电容,以提高逆变器换流工作的稳定性。第17页,共41页,编辑于2022年,星期四电压型变频器主电路工作原理电压型变频器主电路工作原理电压型变频器主电路工
22、作原理电压型变频器主电路工作原理n n以以以以A A相为例来说明逆变器相为例来说明逆变器相为例来说明逆变器相为例来说明逆变器的换流原理,其中,的换流原理,其中,的换流原理,其中,的换流原理,其中,VS1VS1和和和和VS2VS2为主晶闸管,为主晶闸管,为主晶闸管,为主晶闸管,VS1VS1和和和和VS2VS2为辅助换为辅助换为辅助换为辅助换流晶闸管,作为流晶闸管,作为流晶闸管,作为流晶闸管,作为LCLC振荡电振荡电振荡电振荡电路的充放电开关。换流时,路的充放电开关。换流时,路的充放电开关。换流时,路的充放电开关。换流时,主晶闸管的关断是靠触发主晶闸管的关断是靠触发主晶闸管的关断是靠触发主晶闸管的
23、关断是靠触发辅助换流晶闸管来实现的,辅助换流晶闸管来实现的,辅助换流晶闸管来实现的,辅助换流晶闸管来实现的,而辅助晶闸管本身的关断而辅助晶闸管本身的关断而辅助晶闸管本身的关断而辅助晶闸管本身的关断则是由则是由则是由则是由LCLC串联谐振电路中串联谐振电路中串联谐振电路中串联谐振电路中的电流反向来实现的。的电流反向来实现的。的电流反向来实现的。的电流反向来实现的。第18页,共41页,编辑于2022年,星期四 2)2)电流型变频器电流型变频器电流型变频器电流型变频器电流型变频器 电流型变频调速系统的特点是中间环节采用电抗器滤波,类似于电流源。电流型变频器的发展稍晚于电压型变频器。由于电流型变频器的
24、许多优点,从而在交-直-交脉冲强迫换流(或称强迫换相)的变频器中,受到越来越多的重视。第19页,共41页,编辑于2022年,星期四(1)(1)系统方框图系统方框图系统方框图系统方框图第20页,共41页,编辑于2022年,星期四(2)串联二极管式电流型变频器主电路分析串联二极管式电流型变频器主电路分析n n由由由由晶晶晶晶闸闸闸闸管管管管整整整整流流流流器器器器、直直直直流流流流滤滤滤滤波波波波电电电电抗抗抗抗器器器器及及及及逆逆逆逆变变变变器器器器三三三三部部部部分分分分组组组组成成成成,由由由由于于于于中中中中间间间间环环环环节节节节采采采采用用用用电电电电抗抗抗抗器器器器滤滤滤滤波波波波,
25、从从从从而而而而使使使使输输输输出出出出电电电电流流流流比比比比较较较较平平平平直直直直,为为为为矩矩矩矩形形形形波波波波。在在在在强强强强迫迫迫迫换换换换流流流流电电电电路路路路中中中中,C C为为为为换换换换向向向向电电电电容容容容,它它它它的的的的作作作作用用用用是是是是给给给给欲欲欲欲关关关关断断断断的的的的晶晶晶晶闸闸闸闸管管管管施施施施以以以以反反反反向向向向电电电电压压压压,以以以以使使使使其其其其强强强强迫迫迫迫关关关关断断断断。V V为为为为隔隔隔隔离离离离二二二二极极极极管管管管,是是是是为为为为了了了了防防防防止止止止充充充充电电电电电电电电压压压压经经经经负负负负载载载
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