華科 第5章(電力拖動(dòng)控制系統(tǒng))

1、5.1.1 交流調(diào)速的發(fā)展概況交流調(diào)速的發(fā)展概況 交流調(diào)速系統(tǒng)：交流調(diào)速系統(tǒng)：由交流電動(dòng)機(jī)由交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)拖動(dòng)、電機(jī)轉(zhuǎn)速為、電機(jī)轉(zhuǎn)速為控制目標(biāo)控制目標(biāo)的電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) 直流電動(dòng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)：直流電動(dòng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)：調(diào)速性能好調(diào)速性能好 直流電動(dòng)機(jī)缺點(diǎn)：直流電動(dòng)機(jī)缺點(diǎn)：體積大、容量小、制造成本高、有機(jī)械換向裝置，維護(hù)困難體積大、容量小、制造成本高、有機(jī)械換向裝置，維護(hù)困難 l 20 20世紀(jì)世紀(jì)7070年代，研究開(kāi)發(fā)高性能的交流調(diào)速系統(tǒng)，期望用它來(lái)節(jié)約能源。年代，研究開(kāi)發(fā)高性能的交流調(diào)速系統(tǒng)，期望用它來(lái)節(jié)約能源。 同期，電力電子技術(shù)、大規(guī)模集成電路、各種控制理論、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的同

2、期，電力電子技術(shù)、大規(guī)模集成電路、各種控制理論、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的 飛速發(fā)展，為交流調(diào)速電力拖動(dòng)的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。飛速發(fā)展，為交流調(diào)速電力拖動(dòng)的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。 交流電動(dòng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)交流電動(dòng)機(jī)優(yōu)點(diǎn) ：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，維護(hù)少，無(wú)機(jī)械換向火花，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，維護(hù)少，無(wú)機(jī)械換向火花，制造成本低制造成本低 51 交流調(diào)速系統(tǒng)概述交流調(diào)速系統(tǒng)概述 l 20 20世紀(jì)世紀(jì)8080年代，原有的交直流調(diào)速拖動(dòng)系統(tǒng)的分工格局被逐漸打破。年代，原有的交直流調(diào)速拖動(dòng)系統(tǒng)的分工格局被逐漸打破。 l 目前的許多交流調(diào)速系統(tǒng)在裝置容量上、動(dòng)靜態(tài)性能上、可四象限運(yùn)目前的許多交流調(diào)速系統(tǒng)在裝置容量上、動(dòng)靜態(tài)性能上、可四象限運(yùn)

3、行的要求上，以至在系統(tǒng)制造成本上都可以與直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美。行的要求上，以至在系統(tǒng)制造成本上都可以與直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美。 第第5章章 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng) l 20 20世紀(jì)世紀(jì)9090年代，交流調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)占到了調(diào)速系統(tǒng)的主導(dǎo)地位。年代，交流調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)占到了調(diào)速系統(tǒng)的主導(dǎo)地位。 勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī) 5.1.2交流調(diào)速系統(tǒng)的分類交流調(diào)速系統(tǒng)的分類 交流電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī) 異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī) 永磁同步電動(dòng)機(jī)永磁同步電動(dòng)機(jī) 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)及無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)及 開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)都滿足開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)都滿足 “定子電流的頻率與轉(zhuǎn)定子電流的頻率與轉(zhuǎn) 速有嚴(yán)格比例關(guān)系速有嚴(yán)格

4、比例關(guān)系”的的 條件，所以也把它歸入條件，所以也把它歸入 同步電動(dòng)機(jī)。同步電動(dòng)機(jī)。 當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與 定子電流的頻率有嚴(yán)格定子電流的頻率有嚴(yán)格 比例關(guān)系的電動(dòng)機(jī)稱同比例關(guān)系的電動(dòng)機(jī)稱同 步電動(dòng)機(jī)，無(wú)嚴(yán)格比例步電動(dòng)機(jī)，無(wú)嚴(yán)格比例 關(guān)系的電動(dòng)機(jī)稱異步電關(guān)系的電動(dòng)機(jī)稱異步電 動(dòng)機(jī)。動(dòng)機(jī)。 特種同步電動(dòng)機(jī)特種同步電動(dòng)機(jī) 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī) 開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī) 直流無(wú)換向器電動(dòng)機(jī)直流無(wú)換向器電動(dòng)機(jī) 交流無(wú)換向器電動(dòng)機(jī)交流無(wú)換向器電動(dòng)機(jī) 交流電動(dòng)機(jī)是交流電動(dòng)機(jī)是 定子繞組通入交流定子繞組通入交流 電電( (或周期脈沖電或周期脈沖電 流流) )的電機(jī)，其定的電機(jī)，其定

5、 子磁動(dòng)勢(shì)是一個(gè)旋子磁動(dòng)勢(shì)是一個(gè)旋 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)( (或步進(jìn)旋轉(zhuǎn)或步進(jìn)旋轉(zhuǎn)) )的的 磁動(dòng)勢(shì)。磁動(dòng)勢(shì)。 同步電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī) u交流調(diào)速系統(tǒng)的分類交流調(diào)速系統(tǒng)的分類 電動(dòng)機(jī)類別電動(dòng)機(jī)類別調(diào)速原理調(diào)速原理 電力電子變換器電力電子變換器 形式形式 變換器的變換器的 電源特性電源特性 異異 步步 電電 動(dòng)動(dòng) 機(jī)機(jī) 繞線式轉(zhuǎn)子繞線式轉(zhuǎn)子 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)感應(yīng)電動(dòng)機(jī) 串級(jí)調(diào)速（變轉(zhuǎn)差）串級(jí)調(diào)速（變轉(zhuǎn)差） 交直交變頻交直交變頻 （整流有源逆變）（整流有源逆變） 交交變頻交交變頻 電流源型電流源型 鼠籠式轉(zhuǎn)子鼠籠式轉(zhuǎn)子 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)感應(yīng)電動(dòng)機(jī) 調(diào)壓調(diào)速調(diào)壓調(diào)速交流調(diào)壓交流調(diào)壓電壓源型電壓源型 變頻調(diào)速，他控式變頻調(diào)速，他控

6、式 變頻調(diào)速，矢量控變頻調(diào)速，矢量控 制制 交直交變頻交直交變頻 （整流無(wú)源逆變）（整流無(wú)源逆變） 交交變頻交交變頻 電流源型電流源型 電壓源型電壓源型 同同 步步 電電 動(dòng)動(dòng) 機(jī)機(jī) 常規(guī)意義常規(guī)意義 同步電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī) 無(wú)換向器無(wú)換向器 電機(jī)電機(jī) 變頻調(diào)速，自控式變頻調(diào)速，自控式 交直交變頻（可控交直交變頻（可控 整流有源逆變）整流有源逆變） 交交變頻交交變頻 電流源型電流源型 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速，自控式變頻調(diào)速，自控式交直交變頻交直交變頻 電壓源型電壓源型 開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速，自控式變頻調(diào)速，自控式 交直交，交直交， （單極性脈動(dòng)電流）（單極性脈動(dòng)電流

7、） 5.1.3 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的分類異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的分類 1.異步電動(dòng)機(jī)功率異步電動(dòng)機(jī)功率(能量能量)圖圖 從定子傳入轉(zhuǎn)從定子傳入轉(zhuǎn) 子的電磁功率子的電磁功率 總機(jī)械功率總機(jī)械功率 轉(zhuǎn)子銅耗轉(zhuǎn)子銅耗 （轉(zhuǎn)差功率）（轉(zhuǎn)差功率） 定義：轉(zhuǎn)差功率定義：轉(zhuǎn)差功率 Ps s Pm 1 mccem Ps P 2cuems psPP 2emmeccu PPp em P 2.常見(jiàn)的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速類別（按主要特征分類）常見(jiàn)的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速類別（按主要特征分類） 調(diào)壓調(diào)速；調(diào)壓調(diào)速； 電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速；電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速； 繞線轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速；繞線轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速； 串級(jí)調(diào)速；串級(jí)調(diào)速；

8、變極調(diào)速；變極調(diào)速； 變頻調(diào)速；變頻調(diào)速； 定子回路串電抗調(diào)速。定子回路串電抗調(diào)速。 s p f n1 60 1 3 調(diào)速系統(tǒng)按所改變的物理量分類調(diào)速系統(tǒng)按所改變的物理量分類 （1）變頻調(diào)速）變頻調(diào)速 （2）變極調(diào)速）變極調(diào)速 （3）變轉(zhuǎn)差率調(diào)速）變轉(zhuǎn)差率調(diào)速 4. 按轉(zhuǎn)差功率按轉(zhuǎn)差功率Ps 去向分類去向分類 （1）轉(zhuǎn)差功率消耗型）轉(zhuǎn)差功率消耗型（系統(tǒng)效率較低）（系統(tǒng)效率較低） （2）轉(zhuǎn)差功率回饋型）轉(zhuǎn)差功率回饋型（把部份轉(zhuǎn)差功率送回電網(wǎng)）把部份轉(zhuǎn)差功率送回電網(wǎng)） （系統(tǒng)效率稍高）（系統(tǒng)效率稍高） （3）轉(zhuǎn)差功率不變型）轉(zhuǎn)差功率不變型（系統(tǒng)效率最高）（系統(tǒng)效率最高） 5.2 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速

9、系統(tǒng)（交調(diào)系統(tǒng)）異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)（交調(diào)系統(tǒng)） 該系統(tǒng)使用的電動(dòng)機(jī)一般是該系統(tǒng)使用的電動(dòng)機(jī)一般是鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)。鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)。 5.2.1 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓時(shí)的開(kāi)環(huán)機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓時(shí)的開(kāi)環(huán)機(jī)械特性 低轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速時(shí)低轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速時(shí) 的的 開(kāi)環(huán)機(jī)械特性開(kāi)環(huán)機(jī)械特性 N U10 . 1 N U1707. 0 N U15 . 0 l 當(dāng)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)當(dāng)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，盡管電時(shí)，盡管電 壓改變很大，但速度的變化并不大。系統(tǒng)壓改變很大，但速度的變化并不大。系統(tǒng) 能調(diào)速的最大區(qū)域只在轉(zhuǎn)差率能調(diào)速的最大區(qū)域只在轉(zhuǎn)差率 之間之間 m ss0 l 當(dāng)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)當(dāng)電動(dòng)機(jī)

10、拖動(dòng)風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載時(shí)不再受時(shí)不再受 Sm的限制，的限制， 異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性方程異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性方程 2 12 22 11212 3/ / pU Rs T RRsxx 風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 l ，為減小損耗，電動(dòng)機(jī)在額，為減小損耗，電動(dòng)機(jī)在額 定點(diǎn)的轉(zhuǎn)差率一般在定點(diǎn)的轉(zhuǎn)差率一般在0.020.06之間，最大之間，最大 轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)差率也較小，在轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)差率也較小，在0.15左右左右 2 UT 0 T 1 N S m T S m S l T T 1 m T S m S l T a)b) 0 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速時(shí)的開(kāi)環(huán)機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速時(shí)

11、的開(kāi)環(huán)機(jī)械特性 高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)交流力矩電動(dòng)機(jī)交流力矩電動(dòng)機(jī) 為了能在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下擴(kuò)大調(diào)壓調(diào)速的范圍，這就要求電動(dòng)機(jī)有較大的為了能在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下擴(kuò)大調(diào)壓調(diào)速的范圍，這就要求電動(dòng)機(jī)有較大的Sm 可以使用可以使用高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)或者或者交流力矩電動(dòng)機(jī)交流力矩電動(dòng)機(jī)，這兩類電機(jī)，這兩類電機(jī)通過(guò)通過(guò)增大轉(zhuǎn)子電增大轉(zhuǎn)子電 阻阻使電機(jī)的使電機(jī)的機(jī)械特性變軟機(jī)械特性變軟，Sm增大，拓寬了低速運(yùn)行區(qū)增大，拓寬了低速運(yùn)行區(qū) 。 u 交流力矩電動(dòng)機(jī)交流力矩電動(dòng)機(jī)允許電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期堵轉(zhuǎn)及低速運(yùn)行，允許電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期堵轉(zhuǎn)及低速運(yùn)行， Sm等于等于1，電動(dòng)機(jī)的主要技，電動(dòng)機(jī)的主要技 術(shù)參數(shù)就是堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，

12、額定點(diǎn)就是堵轉(zhuǎn)點(diǎn)。術(shù)參數(shù)就是堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，額定點(diǎn)就是堵轉(zhuǎn)點(diǎn)。 u 高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)兼顧了高速及低速的性能，額定轉(zhuǎn)差率一般在兼顧了高速及低速的性能，額定轉(zhuǎn)差率一般在0.070.13之間，之間， Sm一般在一般在0.5左右，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩也較大，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩等于最大轉(zhuǎn)矩。左右，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩也較大，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩等于最大轉(zhuǎn)矩。 5.2.2 調(diào)壓調(diào)速主電路調(diào)壓調(diào)速主電路 + - s L M b) M 3 c) M 3 a) 串聯(lián)分段串聯(lián)分段 電抗器降壓電抗器降壓 串聯(lián)飽和串聯(lián)飽和 電抗器降壓電抗器降壓 l串聯(lián)飽串聯(lián)飽 和電抗器和電抗器 降壓降壓降壓降壓 調(diào)速原理調(diào)速原理 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：需體積龐大且笨重的需體積龐大且笨

13、重的 設(shè)備，自電力電子技術(shù)發(fā)展設(shè)備，自電力電子技術(shù)發(fā)展 起來(lái)已很少采用。起來(lái)已很少采用。 自耦變壓器自耦變壓器 調(diào)壓調(diào)壓 l 現(xiàn)在調(diào)壓調(diào)速設(shè)備一般采用由晶閘管構(gòu)成現(xiàn)在調(diào)壓調(diào)速設(shè)備一般采用由晶閘管構(gòu)成 的負(fù)載的負(fù)載Y接法的接法的晶閘管相控交流調(diào)壓器晶閘管相控交流調(diào)壓器 l VVC為相控交流調(diào)壓器，由三只雙向?yàn)橄嗫亟涣髡{(diào)壓器，由三只雙向 晶閘管或三對(duì)反并聯(lián)晶閘管構(gòu)成，電動(dòng)晶閘管或三對(duì)反并聯(lián)晶閘管構(gòu)成，電動(dòng) 機(jī)定子繞組接成機(jī)定子繞組接成Y接法接法 Y l V VC工作原理工作原理 VR 1C 1 VT 4 VT 6 VT 3 VT 5 VT 2 VT 2C VVC 1 i d I ABC 1C1C

14、2C M 3 早期的早期的 方法有：方法有： l VR為可控整流橋，制動(dòng)時(shí)用為可控整流橋，制動(dòng)時(shí)用 5.2.3 調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的系統(tǒng)原理圖調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的系統(tǒng)原理圖 * n U n U ASR ct U VVC TGn M 3 3 異步電動(dòng)機(jī)速度單閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)原理圖異步電動(dòng)機(jī)速度單閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)原理圖 系統(tǒng)控制的對(duì)象：系統(tǒng)控制的對(duì)象：電動(dòng)機(jī)的端電壓電動(dòng)機(jī)的端電壓 速度調(diào)節(jié)器速度調(diào)節(jié)器ASR的輸出：的輸出： 電壓指令信號(hào)電壓指令信號(hào) 交流調(diào)壓器的輸出電壓交流調(diào)壓器的輸出電壓 U1與移與移 相控制角相控制角之間有確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，之間有確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系， U1 與與是一一對(duì)應(yīng)且是唯一的，因是一一對(duì)應(yīng)

15、且是唯一的，因 此速度調(diào)節(jié)器的輸出可直接作為此速度調(diào)節(jié)器的輸出可直接作為角角 的指令值而不必再加電壓閉環(huán)的指令值而不必再加電壓閉環(huán) l 限流環(huán)節(jié)限流環(huán)節(jié)檢測(cè)異步檢測(cè)異步 電動(dòng)機(jī)的定子電流，與給電動(dòng)機(jī)的定子電流，與給 定的限流值進(jìn)行比較定的限流值進(jìn)行比較 l GB框內(nèi)的曲線是其輸框內(nèi)的曲線是其輸 入輸出曲線入輸出曲線 帶電流限流環(huán)節(jié)的單閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)帶電流限流環(huán)節(jié)的單閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng) 不但與不但與 角的大小有關(guān)，還與負(fù)載的功率因數(shù)角有關(guān)。角的大小有關(guān)，還與負(fù)載的功率因數(shù)角有關(guān)。 l VVC， 5.2.4 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及其靜特性系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及其靜特性 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖異步電動(dòng)

16、機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 l ASR是速度調(diào)節(jié)器，采用是速度調(diào)節(jié)器，采用PIPI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器 該系統(tǒng)與直流該系統(tǒng)與直流 VM系統(tǒng)有許多系統(tǒng)有許多 本質(zhì)上的不同之處本質(zhì)上的不同之處 是一個(gè)復(fù)雜的非線性函數(shù)，且是一個(gè)復(fù)雜的非線性函數(shù)，且 、 2 R 2 X 也不是一個(gè)定值，隨電機(jī)轉(zhuǎn)速變化而大幅度變化也不是一個(gè)定值，隨電機(jī)轉(zhuǎn)速變化而大幅度變化 可見(jiàn)用穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖計(jì)算求解某些性能或確定控制調(diào)節(jié)參數(shù)時(shí)其結(jié)果是近似的?？梢?jiàn)用穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖計(jì)算求解某些性能或確定控制調(diào)節(jié)參數(shù)時(shí)其結(jié)果是近似的。 l 只要改變轉(zhuǎn)速給定信號(hào)就可只要改變轉(zhuǎn)速給定信號(hào)就可 以使靜特性平行地上下移動(dòng)，以使靜特性平行地上下移動(dòng)， 達(dá)到調(diào)速的目的

17、。達(dá)到調(diào)速的目的。 靜特性靜特性 s K )T ,U(fn 1 l 是一個(gè)無(wú)靜差的系統(tǒng)是一個(gè)無(wú)靜差的系統(tǒng) l 左、右極限左、右極限 l 異步電機(jī)，異步電機(jī)， cts U/UK 1 )T ,U(fn 1 5.2.5 交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的制動(dòng)交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的制動(dòng) l 交調(diào)系統(tǒng)制動(dòng)時(shí)，通常采用交調(diào)系統(tǒng)制動(dòng)時(shí)，通常采用在定子繞組中通入直流電流（能耗制動(dòng)）在定子繞組中通入直流電流（能耗制動(dòng)）的方法。的方法。 b)a) A B C d I A BC S F C F A F B F S F A F B F d I l 可控制整流橋可控制整流橋VR就是為制動(dòng)而設(shè)置的。就是為制動(dòng)而設(shè)置的。 1C斷開(kāi)、斷開(kāi)、2C

18、閉合、閉合、VR工作時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，異步電動(dòng)機(jī) 將進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)，直到電機(jī)停轉(zhuǎn)。將進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)，直到電機(jī)停轉(zhuǎn)。 VR 1C 1 VT 4 VT 6 VT 3 VT 5 VT 2 VT 2C VVC 1 i d I ABC 1C1C 2C M 3 l 通直流時(shí)，通直流時(shí)， 電機(jī)繞組的兩電機(jī)繞組的兩 種常用接法：種常用接法： l 調(diào)節(jié)可控整流調(diào)節(jié)可控整流 電路輸出電流電路輸出電流Id 的大小，就可改的大小，就可改 變合成磁勢(shì)變合成磁勢(shì)Fs 的的 大小大小,就改變了制就改變了制 動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小。動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小。 n T 0 01 n l T A B 1 2 W V U 1 VT 6 VT a)b)

19、UUV i A B C i a) 等效電路圖等效電路圖 b)波形圖波形圖 l 觸發(fā)觸發(fā)VT1、VT6工作，恒關(guān)斷工作，恒關(guān)斷VT2、VT3、VT4、VT5，則，則A、 B兩相的繞組反向串聯(lián)后接在一個(gè)半波整流電路的輸出端上兩相的繞組反向串聯(lián)后接在一個(gè)半波整流電路的輸出端上 l 改變控制角的大小，可改變平均制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小。改變控制角的大小，可改變平均制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小。 l 利用交流調(diào)壓器主電路來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)時(shí)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩一般較小，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大。利用交流調(diào)壓器主電路來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)時(shí)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩一般較小，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大。 l 能耗制動(dòng)時(shí)，電源輸入的能量消耗在電機(jī)的定子繞組上，能耗制動(dòng)時(shí)，電源輸入的能量消耗在電機(jī)的定子繞組

20、上， 拖動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械能所轉(zhuǎn)變成的電能都消耗在電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組上，拖動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械能所轉(zhuǎn)變成的電能都消耗在電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組上， l 利用交流調(diào)壓器的主電路來(lái)實(shí)現(xiàn)能耗制動(dòng)利用交流調(diào)壓器的主電路來(lái)實(shí)現(xiàn)能耗制動(dòng) 發(fā)熱嚴(yán)重。發(fā)熱嚴(yán)重。 5.2.6 交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的效率及電機(jī)冷卻交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的效率及電機(jī)冷卻 s P P P P em mec 1 1 2 當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低（當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低（s增大）時(shí)，電動(dòng)轉(zhuǎn)子銅耗增加，電動(dòng)機(jī)的增大）時(shí)，電動(dòng)轉(zhuǎn)子銅耗增加，電動(dòng)機(jī)的 效率下降效率下降，電動(dòng)機(jī)的，電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱將增加發(fā)熱將增加。 交流力矩電機(jī)：交流力矩電機(jī)：電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)就允許電機(jī)長(zhǎng)期堵轉(zhuǎn)運(yùn)行，電機(jī)出廠時(shí)就帶有他扇冷電

21、動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)就允許電機(jī)長(zhǎng)期堵轉(zhuǎn)運(yùn)行，電機(jī)出廠時(shí)就帶有他扇冷 式的強(qiáng)迫通風(fēng)系統(tǒng)，對(duì)這類電動(dòng)機(jī)不用再考慮發(fā)熱問(wèn)題。式的強(qiáng)迫通風(fēng)系統(tǒng)，對(duì)這類電動(dòng)機(jī)不用再考慮發(fā)熱問(wèn)題。 低轉(zhuǎn)差率電機(jī)：低轉(zhuǎn)差率電機(jī)：電機(jī)只能在轉(zhuǎn)差小于額定轉(zhuǎn)差下連續(xù)運(yùn)行，低速運(yùn)行時(shí)一方面電電機(jī)只能在轉(zhuǎn)差小于額定轉(zhuǎn)差下連續(xù)運(yùn)行，低速運(yùn)行時(shí)一方面電 機(jī)發(fā)熱增加，另一方面因轉(zhuǎn)速降低，轉(zhuǎn)軸上風(fēng)扇的通風(fēng)效果減弱，使電機(jī)會(huì)產(chǎn)生機(jī)發(fā)熱增加，另一方面因轉(zhuǎn)速降低，轉(zhuǎn)軸上風(fēng)扇的通風(fēng)效果減弱，使電機(jī)會(huì)產(chǎn)生 過(guò)熱。這類電機(jī)只能短時(shí)間內(nèi)低速運(yùn)行，或應(yīng)重新考慮電動(dòng)機(jī)的散熱條件，防止過(guò)熱。這類電機(jī)只能短時(shí)間內(nèi)低速運(yùn)行，或應(yīng)重新考慮電動(dòng)機(jī)的散熱條件，防止 電機(jī)過(guò)熱而燒毀

22、。電機(jī)過(guò)熱而燒毀。 高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)：高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)：介于上述兩種電機(jī)之間，使用中根據(jù)實(shí)際的工況來(lái)決定是否需介于上述兩種電機(jī)之間，使用中根據(jù)實(shí)際的工況來(lái)決定是否需 要加強(qiáng)電動(dòng)機(jī)通風(fēng)冷卻系統(tǒng)。要加強(qiáng)電動(dòng)機(jī)通風(fēng)冷卻系統(tǒng)。 l 效率及電機(jī)發(fā)熱效率及電機(jī)發(fā)熱 l 電機(jī)冷卻電機(jī)冷卻 5.2.7 系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 )( 1 sU)(sU ct - - )( * sU n )(sU n sT K i P 1 )(sn 1sT K S S )(sW MA )(sW FBS 交流電動(dòng)機(jī)中的機(jī)、電、磁三種物理量的多變量之間的強(qiáng)耦合，交流電動(dòng)機(jī)中的機(jī)、電、磁三種物理量的多變量之間的強(qiáng)耦合， 參數(shù)的時(shí)變

23、性及參數(shù)之間關(guān)系的非線性，使得建立交流調(diào)速系統(tǒng)精確參數(shù)的時(shí)變性及參數(shù)之間關(guān)系的非線性，使得建立交流調(diào)速系統(tǒng)精確 的數(shù)學(xué)模型極為困難。的數(shù)學(xué)模型極為困難。 l 只能在一些強(qiáng)假定條件下簡(jiǎn)化后，來(lái)建立其近似的數(shù)學(xué)模型：只能在一些強(qiáng)假定條件下簡(jiǎn)化后，來(lái)建立其近似的數(shù)學(xué)模型： a) b) 1 U 11 2 12 22 1 2/ 1 3 AA A sU Jr s p U 1 MA M K T s 1 U - - 1 U 1 1 2 6 AA pU s r sJ p + + - - T L T 2 1 2 12 3 A pU r + + 異步電動(dòng)機(jī)的微偏線性化近似動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖異步電動(dòng)機(jī)的微偏線性化近似動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)

24、圖 傳遞函數(shù)為：傳遞函數(shù)為： 1 sT K sW M MA MA 53 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用與節(jié)能異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用與節(jié)能 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：調(diào)速范圍不大，調(diào)速精度低，調(diào)速時(shí)電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重調(diào)速范圍不大，調(diào)速精度低，調(diào)速時(shí)電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，成本低廉系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，成本低廉 主主 要要 的的 應(yīng)應(yīng) 用用 領(lǐng)領(lǐng) 域域 1需要調(diào)速運(yùn)行的場(chǎng)合需要調(diào)速運(yùn)行的場(chǎng)合 2異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)“軟起動(dòng)軟起動(dòng)”裝裝 置置 3風(fēng)機(jī)、泵類的調(diào)速節(jié)能風(fēng)機(jī)、泵類的調(diào)速節(jié)能 u 交流調(diào)壓交流調(diào)壓象限，能耗制動(dòng)象限，能耗制動(dòng)象限，配合接觸器象限，配合接觸器四象限四象限 u 因此

25、，需要調(diào)速運(yùn)行的工作機(jī)械或負(fù)載，理論上都可以使用調(diào)速系統(tǒng)因此，需要調(diào)速運(yùn)行的工作機(jī)械或負(fù)載，理論上都可以使用調(diào)速系統(tǒng) 來(lái)實(shí)現(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn) ，例，例“交調(diào)交調(diào)”電梯。（注意：選用合適電機(jī)，電機(jī)冷卻問(wèn)題）電梯。（注意：選用合適電機(jī)，電機(jī)冷卻問(wèn)題） u 異步電動(dòng)機(jī)的異步電動(dòng)機(jī)的“軟起動(dòng)裝置軟起動(dòng)裝置”：利用帶有限流環(huán)節(jié)的交流調(diào)壓器利用帶有限流環(huán)節(jié)的交流調(diào)壓器 就可實(shí)現(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng)，起動(dòng)電流的最大值可限定。就可實(shí)現(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng)，起動(dòng)電流的最大值可限定。 u 若使軟起動(dòng)裝置同時(shí)帶有一定的調(diào)速功能，則稱之為：若使軟起動(dòng)裝置同時(shí)帶有一定的調(diào)速功能，則稱之為： 異步電動(dòng)機(jī)的異步電動(dòng)機(jī)的“多功能控制器

26、多功能控制器”。 u 風(fēng)機(jī)、泵類的調(diào)速節(jié)能是調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用得最多的領(lǐng)域之一。風(fēng)機(jī)、泵類的調(diào)速節(jié)能是調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用得最多的領(lǐng)域之一。 風(fēng)機(jī)、泵類的調(diào)速節(jié)能風(fēng)機(jī)、泵類的調(diào)速節(jié)能 l 應(yīng)用條件應(yīng)用條件風(fēng)機(jī)、水泵用不調(diào)速的交流電機(jī)，依賴于風(fēng)機(jī)、水泵用不調(diào)速的交流電機(jī)，依賴于風(fēng)門(mén)檔板和閥風(fēng)門(mén)檔板和閥 門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)流量門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)流量，使大量的電功率白白消耗在檔板和閥門(mén)上。，使大量的電功率白白消耗在檔板和閥門(mén)上。 l 選用的理由選用的理由風(fēng)機(jī)、水泵的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速平方成正比，功率與轉(zhuǎn)速立方風(fēng)機(jī)、水泵的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速平方成正比，功率與轉(zhuǎn)速立方 成正比，因此對(duì)調(diào)速范圍的要求不大，調(diào)速的精度要求也不高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)成正比，因此對(duì)調(diào)速范圍的要求不大，調(diào)速的精度要求也不高，動(dòng)態(tài)響應(yīng) 更是幾乎沒(méi)有要求，這些特征都使廉價(jià)的交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)成為風(fēng)機(jī)、水更