电力电子技术电子教案8.pptx

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1、现代电力电子技术原理与应用第八章第八章电机驱动装置电机驱动装置5/3/20231现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用电机驱动装置设计的一般准则电机驱动装置设计的一般准则第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置 电机与负载间的匹配电机与负载间的匹配 功率功率 力矩与转速力矩与转速 运动方式运动方式 电机发热因素的考虑电机发热因素的考虑 电机与电力电子装置间的匹配电机与电力电子装置间的匹配5/3/20232现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用 速度与位置传感器的选择速度与位置传感器的选择 伺服驱动控制及电流限制伺服驱动控制及电流限制 电流反馈调节器电流反馈调节器 电流

2、限制环节电流限制环节第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置电机驱动装置设计的一般准则电机驱动装置设计的一般准则5/3/20233现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用电流限制：控制环节框图（双环系统）电流限制：控制环节框图（双环系统）第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置电机驱动装置设计的一般准则电机驱动装置设计的一般准则5/3/20234现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用电流限制：控制环节框图（单环系统）电流限制：控制环节框图（单环系统）第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置电机驱动装置设计的一般准则电机驱动装置设计的一般准则5/3/20235现代电力电子技术

3、原理与应用现代电力电子技术原理与应用直流电机驱动直流电机驱动 固有的良好调速特性固有的良好调速特性 可用于伺服驱动与调速驱动可用于伺服驱动与调速驱动 结构复杂结构复杂 维护困难维护困难 造价较高造价较高第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置5/3/20236现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用直流电机驱动直流电机驱动 基本方程基本方程第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置电磁过程电磁过程5/3/20237现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用直流电机驱动直流电机驱动 基本方程基本方程第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置电磁过程电磁过程机械过程机械过程5/3/20

4、238现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用动态方程：电磁与机械动态方程：电磁与机械第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置直流电机驱动直流电机驱动5/3/20239现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用稳态方程稳态方程第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置直流电机驱动直流电机驱动5/3/202310现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用直流电机驱动直流电机驱动 基本方程基本方程第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置5/3/202311现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用电机的机械特性电机的机械特性第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置直

5、流电机驱动直流电机驱动5/3/202312现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用直流电机的机械特性（恒力矩机械负载）直流电机的机械特性（恒力矩机械负载）第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置直流电机驱动直流电机驱动5/3/202313现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用反向电动反向电动反向制动反向制动正向电动正向电动正向制动正向制动运行象限运行象限第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置直流电机驱动直流电机驱动Temwm5/3/202314现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用波形系数波形系数第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置直流电机驱动直流电机驱

6、动5/3/202315现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用用于驱动直流电机的电力电子装置用于驱动直流电机的电力电子装置 在所需象限运行的能力在所需象限运行的能力 电流限流能力电流限流能力 较硬的机械特性较硬的机械特性 尽可能好的波形因数尽可能好的波形因数 快速的响应特性快速的响应特性第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置5/3/202316现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用 伺服驱动装置伺服驱动装置 四象限运行四象限运行 硬机械特性硬机械特性 快速响应特性快速响应特性 DC/DC全桥换流器全桥换流器交接时间的影响交接时间的影响用于驱动直流电机的电力电子装置用于

7、驱动直流电机的电力电子装置第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置5/3/202317现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用用于电机驱动的用于电机驱动的DC/DC全桥换流器全桥换流器用于驱动直流电机的电力电子装置用于驱动直流电机的电力电子装置第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置5/3/202318现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用用于电机驱动的用于电机驱动的DC/DC全桥换流器：交接时间全桥换流器：交接时间用于驱动直流电机的电力电子装置用于驱动直流电机的电力电子装置第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置5/3/202319现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技

8、术原理与应用 DC/DC全桥换流器全桥换流器 DC/DC半桥换流器半桥换流器 DC/DC降压换流器降压换流器 AC/DC相控换流器相控换流器 调速驱动装置调速驱动装置 四象限、二象限、单象限运行四象限、二象限、单象限运行 对转速、力矩指令的响应速度要求较低对转速、力矩指令的响应速度要求较低电流间断的影响电流间断的影响用于驱动直流电机的电力电子装置用于驱动直流电机的电力电子装置第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置5/3/202320现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用用于电机驱用于电机驱动的动的DC/DC换流器换流器用于驱动直流电机的电力电子装置用于驱动直流电机的电力电子装置第

9、八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置5/3/202321现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用工频四象限工频四象限换流器换流器反并联的桥反并联的桥式换流器式换流器通过开关切通过开关切换改变转向换改变转向的驱动装置的驱动装置用于驱动直流电机的电力电子装置用于驱动直流电机的电力电子装置第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置5/3/202322现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用用于电机驱动的用于电机驱动的AC/DC换流器：电流间断的影响换流器：电流间断的影响用于驱动直流电机的电力电子装置用于驱动直流电机的电力电子装置第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置5/3/202

10、323现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用感应电机驱动感应电机驱动第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置电路图与相量图电路图与相量图5/3/202324现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用感应电机驱动感应电机驱动定子侧定子侧第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置转子侧转子侧基本方程基本方程5/3/202325现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用感应电机驱动感应电机驱动第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置基本方程基本方程将转子归算至定子侧将转子归算至定子侧 定子电流定子电流5/3/202326现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用感

11、应电机驱动感应电机驱动第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置基本方程：基本方程：s 很小时很小时5/3/202327现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用特性曲线特性曲线感应电机驱动感应电机驱动第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置转速与转矩转速与转矩转速与转矩转速与转矩转速与转子电流转速与转子电流转速与转子电流转速与转子电流5/3/202328现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用变定子电压时的力矩特性（变定子电压时的力矩特性（Vs：10050）感应电机驱动感应电机驱动第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置5/3/202329现代电力电子技术原理与应用现代电力电子

12、技术原理与应用VVVF调速（调速（f：10050，Vs：10050）感应电机驱动感应电机驱动第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置5/3/202330现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用VVVF调速（电动与制动）调速（电动与制动）感应电机驱动感应电机驱动第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置5/3/202331现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用VVVF调速（启动额定转速，无低速电压提升）调速（启动额定转速，无低速电压提升）感应电机驱动感应电机驱动第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置5/3/202332现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用VVV

13、F调速（启动额定转速，有低速电压提升）调速（启动额定转速，有低速电压提升）感应电机驱动感应电机驱动第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置5/3/202333现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用不同区间的变频调速方式不同区间的变频调速方式感应电机驱动感应电机驱动第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置5/3/202334现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用不同区间的变频调速方式不同区间的变频调速方式感应电机驱动感应电机驱动第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置5/3/202335现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用不同区间的变频调速方式（恒力矩调速恒

14、功率调速）不同区间的变频调速方式（恒力矩调速恒功率调速）感应电机驱动感应电机驱动第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置5/3/202336现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用非正弦激励的影响非正弦激励的影响感应电机驱动感应电机驱动第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置谐波等值电路谐波等值电路谐波等值电路谐波等值电路谐波滑差谐波滑差谐波滑差谐波滑差谐波电流有效值谐波电流有效值谐波电流有效值谐波电流有效值5/3/202337现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用非正弦激励的影响非正弦激励的影响感应电机驱动感应电机驱动第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置 附加铁损附加

15、铁损 附加铜损附加铜损 力矩脉动力矩脉动5/3/202338现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用非正弦激励的影响：附加铜损非正弦激励的影响：附加铜损感应电机驱动感应电机驱动第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置5/3/202339现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用非正弦激励的影响：力矩脉动非正弦激励的影响：力矩脉动感应电机驱动感应电机驱动第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置5/3/202340现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用变频调速装置分类（交直交）变频调速装置分类（交直交）PWMVSI驱动装置驱动装置 方波方波VSI驱动装置驱动装置 C

16、SI驱动装置驱动装置感应电机驱动感应电机驱动第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置5/3/202341现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用交直交变频装置交直交变频装置感应电机驱动感应电机驱动第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置制动时能量制动时能量的处理的处理5/3/202342现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用交直交变频装置：交直交变频装置：PWM-VSI感应电机驱动感应电机驱动第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置5/3/202343现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用交直交变频装置：方波交直交变频装置：方波-VSI感应电机驱动感应电机驱动

17、第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置5/3/202344现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用交交变频装置（周波变换器）交交变频装置（周波变换器）感应电机驱动感应电机驱动第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置正组三正组三相桥式相桥式换流器换流器反组三反组三相桥式相桥式换流器换流器5/3/202345现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用交交变频装置（周波变换器）交交变频装置（周波变换器）感应电机驱动感应电机驱动第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置5/3/202346现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用交交变频装置（波形，局部）交交变频装置（波形，

18、局部）感应电机驱动感应电机驱动第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置5/3/202347现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用交交变频装置（波形，一个基波周期）交交变频装置（波形，一个基波周期）感应电机驱动感应电机驱动第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置5/3/202348现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用交交变频装置（两桥交替工作）交交变频装置（两桥交替工作）感应电机驱动感应电机驱动第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置5/3/202349现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用工频变电压调速（普通笼型电机）工频变电压调速（普通笼型电机）感应电机

19、驱动感应电机驱动第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置5/3/202350现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用工频变电压调速（高转子电阻笼型电机）工频变电压调速（高转子电阻笼型电机）感应电机驱动感应电机驱动第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置5/3/202351现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用变转子电阻调速（绕线式感应电机）变转子电阻调速（绕线式感应电机）感应电机驱动感应电机驱动第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置5/3/202352现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用串级调速（绕线式感应电机）：电路图串级调速（绕线式感应电机）：电路图感

20、应电机驱动感应电机驱动第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置5/3/202353现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用串级调速（绕线式感应电机）：机械特性串级调速（绕线式感应电机）：机械特性感应电机驱动感应电机驱动第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置5/3/202354现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用同步电机驱动同步电机驱动同步电机结构图同步电机结构图第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置5/3/202355现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用正弦波同步伺服驱动装置：位置检测正弦波同步伺服驱动装置：位置检测同步电机驱动同步电机驱动第八第八章章

21、 电机驱动装置电机驱动装置5/3/202356现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用正弦波同步伺服驱动装置：控制框图正弦波同步伺服驱动装置：控制框图同步电机驱动同步电机驱动第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置5/3/202357现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用梯形波同步电机驱动装置：反电势与电流波形梯形波同步电机驱动装置：反电势与电流波形同步电机驱动同步电机驱动第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置5/3/202358现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用梯形波同步电机驱动装置：输出功率波形梯形波同步电机驱动装置：输出功率波形同步电机驱动同步电机驱动第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置5/3/202359现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用负载换相逆变器（负载换相逆变器（LCI）驱动装置：电路图）驱动装置：电路图同步电机驱动同步电机驱动第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置5/3/202360现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用负载换相逆变器（负载换相逆变器（LCI）驱动装置）驱动装置同步电机驱动同步电机驱动第八第八章章 电机驱动装置电机驱动装置5/3/202361