基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二課件

1、基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)第第5章章基于穩(wěn)態(tài)模型的異基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速l在基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速在基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，采用穩(wěn)態(tài)等值電路來(lái)分析系統(tǒng)中，采用穩(wěn)態(tài)等值電路來(lái)分析異步電動(dòng)機(jī)在不同電壓和頻率供電異步電動(dòng)機(jī)在不同電壓和頻率供電條件下的轉(zhuǎn)矩與磁通的穩(wěn)態(tài)關(guān)系和條件下的轉(zhuǎn)矩與磁通的穩(wěn)態(tài)關(guān)系和機(jī)械特性，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)異步機(jī)械特性，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。

2、電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)?；诜€(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二基于穩(wěn)態(tài)模型的調(diào)速方法基于穩(wěn)態(tài)模型的調(diào)速方法l常用的基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)常用的基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法有調(diào)壓調(diào)速和變壓變頻調(diào)調(diào)速方法有調(diào)壓調(diào)速和變壓變頻調(diào)速兩類(lèi)。速兩類(lèi)?；诜€(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二5.1 異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型和調(diào)速方法型和調(diào)速方法l異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型包括異步電動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型包括異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)等值電路和機(jī)械特性，兩者既有機(jī)穩(wěn)態(tài)等值電路和機(jī)械特性，兩者既有聯(lián)系，又有區(qū)別。聯(lián)系，又有區(qū)別。穩(wěn)態(tài)等值電路描述了在一定的轉(zhuǎn)差率穩(wěn)態(tài)等值電路描述了在一定的轉(zhuǎn)差率下電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)

3、態(tài)電氣特性。下電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)電氣特性。機(jī)械特性則表征了轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率（或機(jī)械特性則表征了轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率（或轉(zhuǎn)速）的穩(wěn)態(tài)關(guān)系。轉(zhuǎn)速）的穩(wěn)態(tài)關(guān)系?；诜€(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二5設(shè)起動(dòng)時(shí)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向如圖為逆時(shí)針，磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n1轉(zhuǎn)子導(dǎo)體靜止，與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間存在著相對(duì)運(yùn)動(dòng)，根據(jù)右手定則, 轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)電動(dòng)勢(shì)和電流方向如圖：上進(jìn)下出根據(jù)左手定則，載流轉(zhuǎn)子導(dǎo)體受力，形成電磁轉(zhuǎn)矩T，方向如圖，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理回顧三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理回顧右手定則決定電流方向左手定則決定導(dǎo)條受力方向轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n總是小于旋 轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n1。 所以稱(chēng)為異步電動(dòng)機(jī) 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)

4、速系統(tǒng)-13電二5.1.1異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型l轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系11nnsn1(1)ns n或或 電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù) 供電電源頻率供電電源頻率 l同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速 1160pfnn1fpn基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)等效電路異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)等效電路圖圖5-1 異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)T型等效電路型等效電路假定條件：忽略空間和時(shí)間諧波，假定條件：忽略空間和時(shí)間諧波，忽略磁飽和，忽略鐵損忽略磁飽和，忽略鐵損基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二模擬電阻，等效負(fù)載電阻轉(zhuǎn)子實(shí)際電阻基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二異步

5、電動(dòng)機(jī)穩(wěn)異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)等效電路態(tài)等效電路圖圖5-2 異步電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)化等效電路異步電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)化等效電路忽略勵(lì)磁電流忽略勵(lì)磁電流基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)等效電路異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)等效電路2212lrlsrssrsLLsRRUIIl簡(jiǎn)化等效電路的相電流簡(jiǎn)化等效電路的相電流基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性l異步電動(dòng)機(jī)傳遞的電磁功率異步電動(dòng)機(jī)傳遞的電磁功率 l機(jī)械同步角速度機(jī)械同步角速度 sRIPrrm2 3pmn11基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性l異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩（機(jī)械特性

6、方程式異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩（機(jī)械特性方程式 ）22122122212122 113/33lrlsrsrsplrlsrsrsprrpmmeLLsRsRsRUnLLsRRsRUnsRInPT2212lrlsrssrsLLsRRUIIsRIPrrm2 3pmn11基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性對(duì)對(duì)s求導(dǎo)，并令求導(dǎo)，并令 0dsdTel可求出臨界轉(zhuǎn)差率：對(duì)應(yīng)最大轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)差率可求出臨界轉(zhuǎn)差率：對(duì)應(yīng)最大轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)差率2212)(lrlssrmLLRRs基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二l將將sm代入轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式可得最大轉(zhuǎn)矩，又稱(chēng)臨界轉(zhuǎn)矩代入轉(zhuǎn)矩計(jì)算

7、公式可得最大轉(zhuǎn)矩，又稱(chēng)臨界轉(zhuǎn)矩 221212)(23lrlsssspemLLRRUnT基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性將機(jī)械特性方程式分母展開(kāi)將機(jī)械特性方程式分母展開(kāi)2222222112222222113232psresrsrlslrpsrlslrssrrn U R sTs RRsR RsLLn U R sLLsR ssR RR 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性當(dāng)當(dāng)s很小時(shí)，忽略分母中含很小時(shí)，忽略分母中含s各項(xiàng)各項(xiàng)213psern U sTsRl轉(zhuǎn)矩近似與轉(zhuǎn)矩近似與s成正比，機(jī)械特性近似為直線(xiàn)

8、成正比，機(jī)械特性近似為直線(xiàn)22222221132psrelslrssrrn U R sTLLsR ssR RR 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性當(dāng)當(dāng)s較大時(shí)，忽略分母中較大時(shí)，忽略分母中s的一次項(xiàng)和零次項(xiàng)的一次項(xiàng)和零次項(xiàng)l轉(zhuǎn)矩近似與轉(zhuǎn)矩近似與s成反比，機(jī)械特性是一段雙曲成反比，機(jī)械特性是一段雙曲線(xiàn)線(xiàn)22221131psreslslrn U RTss RLL基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性l異步電動(dòng)機(jī)由額異步電動(dòng)機(jī)由額定電壓、額定頻定電壓、額定頻率供電，且無(wú)外率供電，且無(wú)外加電阻和電抗時(shí)加電阻和電

9、抗時(shí)的機(jī)械特性方程的機(jī)械特性方程式，稱(chēng)作固有特式，稱(chēng)作固有特性或自然特性。性或自然特性。圖圖5-3 異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二5.1.2異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法與氣隙磁通法與氣隙磁通l異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法所謂調(diào)速，就是人為地改變機(jī)械特性所謂調(diào)速，就是人為地改變機(jī)械特性的參數(shù)，使電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定工作點(diǎn)偏離固有的參數(shù)，使電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定工作點(diǎn)偏離固有特性，工作在人為機(jī)械特性上，以達(dá)到調(diào)特性，工作在人為機(jī)械特性上，以達(dá)到調(diào)速的目的。速的目的?；诜€(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速

10、方法由異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程式由異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程式可知，能夠改變的參數(shù)可分為可知，能夠改變的參數(shù)可分為3類(lèi)：類(lèi)：電動(dòng)機(jī)參數(shù)、電源電壓和電源頻率（或角頻電動(dòng)機(jī)參數(shù)、電源電壓和電源頻率（或角頻率）。率）。22222113psresrlslrn U R sTsRRsLL基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二異步電動(dòng)機(jī)的氣隙磁通異步電動(dòng)機(jī)的氣隙磁通l三相異步電動(dòng)機(jī)定子每相電動(dòng)勢(shì)的有效值三相異步電動(dòng)機(jī)定子每相電動(dòng)勢(shì)的有效值忽略定子繞組電阻和漏磁感抗壓降忽略定子繞組電阻和漏磁感抗壓降14.44SgsmNEf N k14.44SsgsmNUEf N k基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二

11、異步電動(dòng)機(jī)的氣隙磁通異步電動(dòng)機(jī)的氣隙磁通l氣隙磁通氣隙磁通 l為了保持氣隙磁通恒定，應(yīng)使為了保持氣隙磁通恒定，應(yīng)使 11/mgsEfUf1gEf常數(shù)s1Uf常數(shù)或近似為或近似為 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二5.2 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速l保持電源頻率為額定頻率，只改變定保持電源頻率為額定頻率，只改變定子電壓的調(diào)速方法稱(chēng)作調(diào)壓調(diào)速。子電壓的調(diào)速方法稱(chēng)作調(diào)壓調(diào)速。l由于受電動(dòng)機(jī)絕緣和磁路飽和的限制，由于受電動(dòng)機(jī)絕緣和磁路飽和的限制，定子電壓只能降低，不能升高，故又定子電壓只能降低，不能升高，故又稱(chēng)作降壓調(diào)速。稱(chēng)作降壓調(diào)速。基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二異步電

12、動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速l調(diào)壓調(diào)速的基本特征：電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速保調(diào)壓調(diào)速的基本特征：電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速保持額定值不變持額定值不變 l氣隙磁通氣隙磁通 隨定子電壓的降低而減小，屬于弱磁調(diào)速。隨定子電壓的降低而減小，屬于弱磁調(diào)速。11160NNpfnnn14.44SsmsNUf N k基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二5.2.1 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速的主電路主電路圖圖5-4 晶閘管交流調(diào)壓器調(diào)速晶閘管交流調(diào)壓器調(diào)速TVC雙雙向晶閘管向晶閘管交流調(diào)壓交流調(diào)壓器器a) 不可逆不可逆電路電路b) 可逆電可逆電路路基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二5.2.2 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)

13、壓調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速的機(jī)械特性的機(jī)械特性可調(diào)可調(diào) l調(diào)壓調(diào)速的機(jī)械特性表達(dá)式調(diào)壓調(diào)速的機(jī)械特性表達(dá)式22222113psresrlslrn U R sTsRRsLLsUl電磁轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方成正比電磁轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方成正比 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二5.2.2 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速的機(jī)械特性的機(jī)械特性l臨界轉(zhuǎn)差率保持不變臨界轉(zhuǎn)差率保持不變 l理想空載轉(zhuǎn)速保持為同步轉(zhuǎn)速不變理想空載轉(zhuǎn)速保持為同步轉(zhuǎn)速不變 01Nnn2212)(lrlssrmLLRRs基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二5.2.2 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速的機(jī)械特性的機(jī)

14、械特性l臨界轉(zhuǎn)矩臨界轉(zhuǎn)矩 221212)(23lrlsssspemLLRRUnTl 隨定子電壓的減小而成平方比地下隨定子電壓的減小而成平方比地下降降基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二5.2.2 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速的機(jī)械特性的機(jī)械特性圖圖5-5 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速的機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速的機(jī)械特性基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二5.2.2 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速的機(jī)械特性的機(jī)械特性l帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，普通籠型異步電動(dòng)機(jī)降帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，普通籠型異步電動(dòng)機(jī)降壓調(diào)速時(shí)的穩(wěn)定工作范圍為壓調(diào)速時(shí)的穩(wěn)定工作范圍為 調(diào)速范圍有限，圖中調(diào)速范圍有限，圖中A、

15、B、C為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載在不同電壓時(shí)的穩(wěn)定工作點(diǎn)。在不同電壓時(shí)的穩(wěn)定工作點(diǎn)。l帶風(fēng)機(jī)類(lèi)負(fù)載運(yùn)行，調(diào)速范圍可以稍大一帶風(fēng)機(jī)類(lèi)負(fù)載運(yùn)行，調(diào)速范圍可以稍大一些，圖中些，圖中D、E、F為風(fēng)機(jī)類(lèi)負(fù)載在不同電壓為風(fēng)機(jī)類(lèi)負(fù)載在不同電壓時(shí)的穩(wěn)定工作點(diǎn)。時(shí)的穩(wěn)定工作點(diǎn)。0mss基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二5.2.2 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速的機(jī)械特性的機(jī)械特性帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載工作時(shí)，定子側(cè)輸入的電帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載工作時(shí)，定子側(cè)輸入的電磁功率磁功率故電磁功率恒定不變，與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。故電磁功率恒定不變，與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。 11LmmLpTPTn1LT、均為常數(shù)均為常數(shù) 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系

16、統(tǒng)-13電二5.2.2 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速的機(jī)械特性的機(jī)械特性l轉(zhuǎn)差功率轉(zhuǎn)差功率 隨著轉(zhuǎn)差率的加大而增加。隨著轉(zhuǎn)差率的加大而增加。l帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的降壓調(diào)速就是靠增大轉(zhuǎn)帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的降壓調(diào)速就是靠增大轉(zhuǎn)差功率、減小輸出功率來(lái)?yè)Q取轉(zhuǎn)速的降低。差功率、減小輸出功率來(lái)?yè)Q取轉(zhuǎn)速的降低。l增加的轉(zhuǎn)差功率全部消耗在轉(zhuǎn)子電阻上，增加的轉(zhuǎn)差功率全部消耗在轉(zhuǎn)子電阻上，這就是轉(zhuǎn)差功率消耗型的由來(lái)。這就是轉(zhuǎn)差功率消耗型的由來(lái)。1 LsmmLpTPsPsTsn基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二5.2.2 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速的機(jī)械特性的機(jī)械特性l增加轉(zhuǎn)子電阻值，增加轉(zhuǎn)子電阻值，

17、臨界轉(zhuǎn)差率加大，臨界轉(zhuǎn)差率加大，可以擴(kuò)大恒轉(zhuǎn)矩負(fù)可以擴(kuò)大恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下的調(diào)速范圍，載下的調(diào)速范圍，這種高轉(zhuǎn)子電阻電這種高轉(zhuǎn)子電阻電動(dòng)機(jī)又稱(chēng)作交流力動(dòng)機(jī)又稱(chēng)作交流力矩電動(dòng)機(jī)。矩電動(dòng)機(jī)。l缺點(diǎn)是機(jī)械特性缺點(diǎn)是機(jī)械特性較軟。較軟。 圖圖5-6 高轉(zhuǎn)子電阻電動(dòng)機(jī)（交流力矩高轉(zhuǎn)子電阻電動(dòng)機(jī)（交流力矩電動(dòng)機(jī)）在不同電壓下的機(jī)械特性電動(dòng)機(jī)）在不同電壓下的機(jī)械特性2212)(lrlssrmLLRRs基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二5.2.3 閉環(huán)控制的調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)控制的調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)l要求帶恒轉(zhuǎn)要求帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的調(diào)矩負(fù)載的調(diào)壓系統(tǒng)具有壓系統(tǒng)具有較大的調(diào)速較大的調(diào)速范圍時(shí)，往范圍時(shí)，往往須采用帶往須采

18、用帶轉(zhuǎn)速反饋的轉(zhuǎn)速反饋的閉環(huán)控制系閉環(huán)控制系統(tǒng)統(tǒng)。圖圖5-7 帶轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)控帶轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)控制的交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)制的交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng) 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二5.2.3 閉環(huán)控制的調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)控制的調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)l當(dāng)系統(tǒng)帶負(fù)載穩(wěn)定時(shí)，如果負(fù)載增大或減當(dāng)系統(tǒng)帶負(fù)載穩(wěn)定時(shí)，如果負(fù)載增大或減小，引起轉(zhuǎn)速下降或上升，反饋控制作用小，引起轉(zhuǎn)速下降或上升，反饋控制作用會(huì)自動(dòng)調(diào)整定子電壓，使閉環(huán)系統(tǒng)工作在會(huì)自動(dòng)調(diào)整定子電壓，使閉環(huán)系統(tǒng)工作在新的穩(wěn)定工作點(diǎn)。新的穩(wěn)定工作點(diǎn)。l按照反饋控制規(guī)律，將穩(wěn)定工作點(diǎn)連接起按照反饋控制規(guī)律，將穩(wěn)定工作點(diǎn)連接起來(lái)便是閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性。來(lái)便是閉環(huán)系統(tǒng)

19、的靜特性?；诜€(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二5.2.3 閉環(huán)控制的調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)控制的調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)l靜特性左右靜特性左右兩邊都有極兩邊都有極限，它們是限，它們是額定電壓下額定電壓下的機(jī)械特性的機(jī)械特性和最小輸出和最小輸出電壓下的機(jī)電壓下的機(jī)械特性。械特性。圖圖5-8 轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制的交流轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制的交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)靜特性調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)靜特性sNUminsU基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二*5.2.4降壓控制應(yīng)用降壓控制應(yīng)用l三相異步電動(dòng)機(jī)直接接電網(wǎng)起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)直接接電網(wǎng)起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流比較大，而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩并不大。電流比較大，而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩并不大。2212lrlsrss

20、rstsstLLRRUII2212lrlsrssrsLLsRRUII基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二2222113psrestsrlslrn U RTRRLL22222113psresrlslrn U R sTsRRsLL基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二*5.2.4降壓控制應(yīng)用降壓控制應(yīng)用l中、大容量電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流大，會(huì)使電中、大容量電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流大，會(huì)使電網(wǎng)壓降過(guò)大，影響其它用電設(shè)備的正常運(yùn)網(wǎng)壓降過(guò)大，影響其它用電設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至使該電動(dòng)機(jī)本身根本起動(dòng)不起來(lái)。行，甚至使該電動(dòng)機(jī)本身根本起動(dòng)不起來(lái)。l必須采取措施來(lái)降低其起動(dòng)電流，常用的必須采取措施來(lái)降低其起動(dòng)電流，

21、常用的辦法是降壓起動(dòng)。辦法是降壓起動(dòng)?；诜€(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二*軟起動(dòng)器軟起動(dòng)器l當(dāng)電壓降低時(shí)，起動(dòng)電流將隨電壓成正比當(dāng)電壓降低時(shí)，起動(dòng)電流將隨電壓成正比地降低，從而可以避開(kāi)起動(dòng)電流沖擊的高地降低，從而可以避開(kāi)起動(dòng)電流沖擊的高峰。峰。l起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的減小將比起動(dòng)電流的降低更多，降壓起的減小將比起動(dòng)電流的降低更多，降壓起動(dòng)時(shí)又會(huì)出現(xiàn)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不夠的問(wèn)題。動(dòng)時(shí)又會(huì)出現(xiàn)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不夠的問(wèn)題。l降壓起動(dòng)只適用于中、大容量電動(dòng)機(jī)空載降壓起動(dòng)只適用于中、大容量電動(dòng)機(jī)空載（或輕載）起動(dòng)的場(chǎng)合。（或輕載）起動(dòng)的場(chǎng)合?；诜€(wěn)態(tài)模型的異步電

22、動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二5.3 異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速l變壓變頻調(diào)速是改變異步電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速變壓變頻調(diào)速是改變異步電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速的一種調(diào)速方法，同步轉(zhuǎn)速隨頻率而變化的一種調(diào)速方法，同步轉(zhuǎn)速隨頻率而變化ppnnfn26060111基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二5.3.1 變壓變頻調(diào)速的基本原理變壓變頻調(diào)速的基本原理l異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速 1111(1)ns nnsnnnl穩(wěn)態(tài)速降穩(wěn)態(tài)速降 1snn 隨負(fù)載大小變化隨負(fù)載大小變化 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二氣隙磁通氣隙磁通控制控制l只要控制只要控制14.44SgsmNEf N k1

23、4.44SsgsmNUEf N k便可控制氣隙磁通便可控制氣隙磁通 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二基頻以下調(diào)速基頻以下調(diào)速 l當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)在基頻（額定頻率）以下運(yùn)當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)在基頻（額定頻率）以下運(yùn)行時(shí)，如果磁通太弱，沒(méi)有充分利用電機(jī)行時(shí)，如果磁通太弱，沒(méi)有充分利用電機(jī)的鐵心，是一種浪費(fèi)；如果磁通過(guò)大，又的鐵心，是一種浪費(fèi)；如果磁通過(guò)大，又會(huì)使鐵心飽和，從而導(dǎo)致過(guò)大的勵(lì)磁電流，會(huì)使鐵心飽和，從而導(dǎo)致過(guò)大的勵(lì)磁電流，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)因繞組過(guò)熱而損壞電機(jī)。嚴(yán)重時(shí)還會(huì)因繞組過(guò)熱而損壞電機(jī)。l最好是保持每極磁通量為額定值不變。最好是保持每極磁通量為額定值不變?；诜€(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-1

24、3電二基頻以下調(diào)速基頻以下調(diào)速 l當(dāng)頻率從額定值向下調(diào)節(jié)時(shí)，必須使當(dāng)頻率從額定值向下調(diào)節(jié)時(shí)，必須使 14.44SgsNmNEN kf常值l基頻以下應(yīng)采用電動(dòng)勢(shì)頻率比為恒值的基頻以下應(yīng)采用電動(dòng)勢(shì)頻率比為恒值的控制方式。控制方式?；诜€(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二基頻以下調(diào)速基頻以下調(diào)速 l恒壓頻比的控制方式恒壓頻比的控制方式 Eg難以確定，當(dāng)電動(dòng)勢(shì)值較高時(shí)，忽略定子電難以確定，當(dāng)電動(dòng)勢(shì)值較高時(shí)，忽略定子電阻和漏感壓降，認(rèn)為阻和漏感壓降，認(rèn)為gsEU 1sUf常值基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二基頻以下調(diào)速基頻以下調(diào)速 l低頻補(bǔ)償（低頻轉(zhuǎn)矩提升）低頻補(bǔ)償（低頻轉(zhuǎn)矩提升）低頻時(shí)，低

25、頻時(shí)， 比較小，定子電阻和漏感比較小，定子電阻和漏感壓降所占的份量比較顯著，不能再忽略。壓降所占的份量比較顯著，不能再忽略。人為地把定子電壓抬高一些，以補(bǔ)償定子阻人為地把定子電壓抬高一些，以補(bǔ)償定子阻抗壓降，稱(chēng)作低頻補(bǔ)償?？箟航?，稱(chēng)作低頻補(bǔ)償。負(fù)載大小不同，需要補(bǔ)償?shù)亩ㄗ与妷阂膊灰回?fù)載大小不同，需要補(bǔ)償?shù)亩ㄗ与妷阂膊灰粯?。樣。sgUE和基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二基頻以下調(diào)速基頻以下調(diào)速 l通常在控制軟通常在控制軟件中備有不同件中備有不同斜率的補(bǔ)償特斜率的補(bǔ)償特性，以供用戶(hù)性，以供用戶(hù)選擇。選擇。a無(wú)補(bǔ)償無(wú)補(bǔ)償 b帶定子帶定子電壓補(bǔ)償電壓補(bǔ)償圖圖5-9 恒壓頻比控制特性恒壓頻比控

26、制特性基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二基頻以上調(diào)速基頻以上調(diào)速 l在基頻以上調(diào)速時(shí)，頻率從向上升高，在基頻以上調(diào)速時(shí)，頻率從向上升高，受到電機(jī)絕緣耐壓和磁路飽和的限制，受到電機(jī)絕緣耐壓和磁路飽和的限制，定子電壓不能隨之升高，最多只能保定子電壓不能隨之升高，最多只能保持額定電壓不變。持額定電壓不變。l這將導(dǎo)致磁通與頻率成反比地降低，這將導(dǎo)致磁通與頻率成反比地降低，使得異步電動(dòng)機(jī)工作在弱磁狀態(tài)。使得異步電動(dòng)機(jī)工作在弱磁狀態(tài)?；诜€(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二變壓變頻調(diào)速變壓變頻調(diào)速 圖圖5-10 異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速的控制特性異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速的控制特性基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電

27、動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二5.3.2 變壓變頻調(diào)速時(shí)的機(jī)械變壓變頻調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性特性l基頻以下采用恒壓頻比控制基頻以下采用恒壓頻比控制 異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性方程式改寫(xiě)為異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性方程式改寫(xiě)為22122121)()(3lrlsrsrspeLLsRsRRsUnT22222113psresrlslrn U R sTsRRsLL基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二基頻以下調(diào)速基頻以下調(diào)速l當(dāng)當(dāng)s很小時(shí)，忽略上式分母中含很小時(shí)，忽略上式分母中含s各項(xiàng)，各項(xiàng)，2113seprUsTnR則 2113sperUnTRs基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二基頻以下調(diào)速基頻以下調(diào)速l對(duì)于同一轉(zhuǎn)矩，

28、轉(zhuǎn)速降落基本不變對(duì)于同一轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速降落基本不變?cè)诤銐侯l比的條件下把頻率向下調(diào)節(jié)時(shí)，機(jī)械特性基本上是平行下移的。2111210602reppsR TnsnsnnU 2113sperUnTRs基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二基頻以下調(diào)速基頻以下調(diào)速l臨界轉(zhuǎn)矩臨界轉(zhuǎn)矩 隨著頻率的降低而減小。隨著頻率的降低而減小。l當(dāng)頻率較低時(shí)，電動(dòng)機(jī)帶載能力減弱，采用低頻定子壓當(dāng)頻率較低時(shí)，電動(dòng)機(jī)帶載能力減弱，采用低頻定子壓降補(bǔ)償，適當(dāng)?shù)靥岣唠妷?，可以增?qiáng)帶載能力。降補(bǔ)償，適當(dāng)?shù)靥岣唠妷?，可以增?qiáng)帶載能力。221121)(123lrlsssspemLLRRUnT221212)(23lrlsssspemLL

29、RRUnTl改寫(xiě)成改寫(xiě)成基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二基頻以下調(diào)速基頻以下調(diào)速l轉(zhuǎn)差功率轉(zhuǎn)差功率 與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，故稱(chēng)作轉(zhuǎn)差功率不變型。212213peresmpssTR TPsPnUn2113sperUnTRs基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二基頻以上調(diào)速基頻以上調(diào)速l電壓不能從額定值再向上提高，只能電壓不能從額定值再向上提高，只能保持不變，機(jī)械特性方程式可寫(xiě)成保持不變，機(jī)械特性方程式可寫(xiě)成l臨界轉(zhuǎn)矩表達(dá)式臨界轉(zhuǎn)矩表達(dá)式 2212212)()(3lrlsrsrsNpeLLsRsRsRUnT221212)(123lrlssssNpemLLRRUnT22222113psresrl

30、slrn U R sTsRRsLL基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二基頻以上調(diào)速基頻以上調(diào)速l臨界轉(zhuǎn)差臨界轉(zhuǎn)差 l當(dāng)當(dāng)s很小時(shí)，忽略上式分母中含很小時(shí)，忽略上式分母中含s各項(xiàng)各項(xiàng) 2212)(lrlssrmLLRRs213sNeprUsTnR或或21123repsNR Tsn U基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二基頻以上調(diào)速基頻以上調(diào)速l帶負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速降落帶負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速降落 l對(duì)于相同的電磁轉(zhuǎn)矩，角頻率越大，轉(zhuǎn)速對(duì)于相同的電磁轉(zhuǎn)矩，角頻率越大，轉(zhuǎn)速降落越大，機(jī)械特性越軟，與直流電動(dòng)機(jī)弱降落越大，機(jī)械特性越軟，與直流電動(dòng)機(jī)弱磁調(diào)速相似。磁調(diào)速相似。21112210602repps

31、NR TnsnsnnU 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二基頻以上調(diào)速基頻以上調(diào)速l轉(zhuǎn)差功率轉(zhuǎn)差功率 l帶恒功率負(fù)載運(yùn)行時(shí)帶恒功率負(fù)載運(yùn)行時(shí)221123resmepsNR TPsPsTn U轉(zhuǎn)差功率基本不變。轉(zhuǎn)差功率基本不變。221eT常數(shù)基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二變壓變頻調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性變壓變頻調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性圖圖5-11 異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速機(jī)械特性基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二變壓變頻調(diào)速變壓變頻調(diào)速l在基頻以下，由于磁通恒定，允許輸在基頻以下，由于磁通恒定，允許輸出轉(zhuǎn)矩也恒定，屬于出轉(zhuǎn)矩也恒定，屬于“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速恒轉(zhuǎn)矩調(diào)

32、速”方式。方式。l在基頻以上，轉(zhuǎn)速升高時(shí)磁通減小，在基頻以上，轉(zhuǎn)速升高時(shí)磁通減小，允許輸出轉(zhuǎn)矩也隨之降低，由于轉(zhuǎn)速允許輸出轉(zhuǎn)矩也隨之降低，由于轉(zhuǎn)速上升，允許輸出功率基本恒定，屬于上升，允許輸出功率基本恒定，屬于“近似的恒功率調(diào)速近似的恒功率調(diào)速”方式。方式?；诜€(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二5.3.3 基頻以下電壓補(bǔ)償控制基頻以下電壓補(bǔ)償控制 l在基頻以下運(yùn)行時(shí)，采用恒壓頻比的控在基頻以下運(yùn)行時(shí)，采用恒壓頻比的控制方法具有控制簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)。制方法具有控制簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)。l但負(fù)載的變化時(shí)定子壓降不同，將導(dǎo)致但負(fù)載的變化時(shí)定子壓降不同，將導(dǎo)致磁通改變，須采用定子電壓補(bǔ)償控制。磁通改變，須采用定子

33、電壓補(bǔ)償控制。l根據(jù)定子電流的大小改變定子電壓，以根據(jù)定子電流的大小改變定子電壓，以保持磁通恒定。保持磁通恒定。基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二5.3.3 基頻以下電壓補(bǔ)償控制基頻以下電壓補(bǔ)償控制 圖圖5-12 異步電動(dòng)機(jī)等值電路和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)異步電動(dòng)機(jī)等值電路和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二三種感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)三種感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)l定子全磁通在定子每相繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)定子全磁通在定子每相繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) l轉(zhuǎn)子全磁通在轉(zhuǎn)子每相繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（折合到定子轉(zhuǎn)子全磁通在轉(zhuǎn)子每相繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（折合到定子邊）邊） 14.44SssmsNEf N k14.44SrsmrN

34、Ef N kl氣隙磁通在定子每相繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)氣隙磁通在定子每相繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 14.44SgsmNEf N k三種磁通三種磁通基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二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： 定子電動(dòng)勢(shì)不好直接控制，能夠直接控制定子電動(dòng)勢(shì)不好直接控制，能夠直接控制的只有定子電壓，按的只有定子電壓，按l補(bǔ)償定子電阻壓降，就能夠得到恒定子磁補(bǔ)償定子電阻壓降，就能夠得到恒定子磁通。通。 1/ fEssssEIRU1常值常值基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二恒定子磁通控制恒定子磁通控制 l忽略勵(lì)磁電流，轉(zhuǎn)子電流忽略勵(lì)磁電流，轉(zhuǎn)子電流l電磁

35、轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 2212)(lrlsrsrLLsREI2211221212222113()3()pmsremrlslrsrprlslrnPERTsRLLsEsRnRsLL基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二恒壓頻比控制時(shí)的轉(zhuǎn)矩式恒壓頻比控制時(shí)的轉(zhuǎn)矩式 兩式相比可知，恒定子磁通控制時(shí)轉(zhuǎn)矩表達(dá)式的分母小于恒壓兩式相比可知，恒定子磁通控制時(shí)轉(zhuǎn)矩表達(dá)式的分母小于恒壓頻比控制特性中的同類(lèi)項(xiàng)。頻比控制特性中的同類(lèi)項(xiàng)。l當(dāng)轉(zhuǎn)差率當(dāng)轉(zhuǎn)差率s相同時(shí)，采用恒定子磁通控制方式的電磁轉(zhuǎn)矩大于相同時(shí)，采用恒定子磁通控制方式的電磁轉(zhuǎn)矩大于恒壓頻比控制方式?；蛘哒f(shuō)，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩相同時(shí)，恒定子磁恒壓頻比控制方式。或者說(shuō)，當(dāng)

36、負(fù)載轉(zhuǎn)矩相同時(shí)，恒定子磁通控制方式的轉(zhuǎn)速降比恒壓頻比方式小。通控制方式的轉(zhuǎn)速降比恒壓頻比方式小。22122121)()(3lrlsrsrspeLLsRsRRsUnT212222113()sreprlslrEsRTnRsLL恒定子磁通控制時(shí)的轉(zhuǎn)矩表達(dá)式恒定子磁通控制時(shí)的轉(zhuǎn)矩表達(dá)式基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二恒定子磁通控制恒定子磁通控制 l臨界轉(zhuǎn)差率臨界轉(zhuǎn)差率 l臨界轉(zhuǎn)矩臨界轉(zhuǎn)矩 )(1lrlsrmLLRs)(12321lrlsspemLLEnT頻率變化時(shí)，恒定子磁通控制的臨界轉(zhuǎn)矩恒定頻率變化時(shí)，恒定子磁通控制的臨界轉(zhuǎn)矩恒定不變不變 。基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二恒壓頻

37、比控制時(shí)的臨界轉(zhuǎn)差率表達(dá)式恒壓頻比控制時(shí)的臨界轉(zhuǎn)差率表達(dá)式 恒定子磁通控制時(shí)的臨界轉(zhuǎn)差率表達(dá)式恒定子磁通控制時(shí)的臨界轉(zhuǎn)差率表達(dá)式2212)(lrlssrmLLRRs)(1lrlsrmLLRs恒壓頻比控制時(shí)的臨界轉(zhuǎn)矩表達(dá)式恒壓頻比控制時(shí)的臨界轉(zhuǎn)矩表達(dá)式 恒定子磁通控制時(shí)的臨界轉(zhuǎn)矩表達(dá)式恒定子磁通控制時(shí)的臨界轉(zhuǎn)矩表達(dá)式 )(12321lrlsspemLLEnT比較可知比較可知l恒定子磁通控恒定子磁通控制的臨界轉(zhuǎn)差制的臨界轉(zhuǎn)差率大于恒壓頻率大于恒壓頻比控制方式。比控制方式。l恒定子磁通控恒定子磁通控制的臨界轉(zhuǎn)矩制的臨界轉(zhuǎn)矩也大于恒壓頻也大于恒壓頻比控制方式。比控制方式。221121)(123lrls

38、ssspemLLRRUnT基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二恒氣隙磁通控制恒氣隙磁通控制 l保持氣隙磁通恒定：保持氣隙磁通恒定： l定子電壓定子電壓l除了補(bǔ)償定子電阻壓降外，還應(yīng)補(bǔ)償定子除了補(bǔ)償定子電阻壓降外，還應(yīng)補(bǔ)償定子漏抗壓降。漏抗壓降。 1/gEglsssEILjRU11)(常值常值基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二恒氣隙磁通控制恒氣隙磁通控制 l轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電流l電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 2212lrrgrLsREI2 2122 12122122133lrrrgprlrrgpeLsRRsEnsRLsREnT基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二恒氣隙磁通控制恒氣隙磁通控制

39、l臨界轉(zhuǎn)差率臨界轉(zhuǎn)差率 l臨界轉(zhuǎn)矩臨界轉(zhuǎn)矩 l與恒定子磁通控制方式相比較，恒氣隙磁通與恒定子磁通控制方式相比較，恒氣隙磁通控制方式的臨界轉(zhuǎn)差率和臨界轉(zhuǎn)矩更大，機(jī)械控制方式的臨界轉(zhuǎn)差率和臨界轉(zhuǎn)矩更大，機(jī)械特性更硬。特性更硬。 1lrrmLRs21123lrspemLEnT)(1lrlsrmLLRs)(12321lrlsspemLLEnT恒定子磁通控制恒定子磁通控制 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二恒轉(zhuǎn)子磁通控制恒轉(zhuǎn)子磁通控制 l保持轉(zhuǎn)子磁通恒定：保持轉(zhuǎn)子磁通恒定： l定子電壓定子電壓l除了補(bǔ)償定子電阻壓降外，還應(yīng)補(bǔ)償定除了補(bǔ)償定子電阻壓降外，還應(yīng)補(bǔ)償定子和轉(zhuǎn)子漏抗壓降。子和轉(zhuǎn)子漏抗壓降

40、。 1/rE11()sslslrrURjLLIE常值常值基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二恒轉(zhuǎn)子磁通控制恒轉(zhuǎn)子磁通控制 l轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電流l電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 sREIrrr/12122133rrprrrpeRsEnsRsREnT基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二恒轉(zhuǎn)子磁通控制恒轉(zhuǎn)子磁通控制 l機(jī)械特性完全是一條直線(xiàn)，可以獲機(jī)械特性完全是一條直線(xiàn)，可以獲得和直流電動(dòng)機(jī)一樣的線(xiàn)性機(jī)械特得和直流電動(dòng)機(jī)一樣的線(xiàn)性機(jī)械特性，這正是高性能交流變頻調(diào)速所性，這正是高性能交流變頻調(diào)速所要求的穩(wěn)態(tài)性能。要求的穩(wěn)態(tài)性能?；诜€(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二不同控制方式下的機(jī)械特性不同控制方式

41、下的機(jī)械特性 圖圖5-13 異步電動(dòng)機(jī)在不同控制方式下的機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)在不同控制方式下的機(jī)械特性a）恒壓頻比控制）恒壓頻比控制b）恒定子磁通控）恒定子磁通控制制c）恒氣隙磁通控）恒氣隙磁通控制制 d）恒轉(zhuǎn)子磁通控）恒轉(zhuǎn)子磁通控制制基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二不同控制方式的比較不同控制方式的比較 l恒壓頻比控制最容易實(shí)現(xiàn)，它的變頻機(jī)械特性基本上是恒壓頻比控制最容易實(shí)現(xiàn)，它的變頻機(jī)械特性基本上是平行下移，硬度也較好，能夠滿(mǎn)足一般的調(diào)速要求，低平行下移，硬度也較好，能夠滿(mǎn)足一般的調(diào)速要求，低速時(shí)需適當(dāng)提高定子電壓，以近似補(bǔ)償定子阻抗壓降。速時(shí)需適當(dāng)提高定子電壓，以近似補(bǔ)償定子阻抗壓

42、降。l恒定子磁通、恒氣隙磁通和恒轉(zhuǎn)子磁通的控制方式均需恒定子磁通、恒氣隙磁通和恒轉(zhuǎn)子磁通的控制方式均需要定子電壓補(bǔ)償，控制要復(fù)雜一些。要定子電壓補(bǔ)償，控制要復(fù)雜一些。l恒定子磁通和恒氣隙磁通的控制方式雖然改善了低速性恒定子磁通和恒氣隙磁通的控制方式雖然改善了低速性能。但機(jī)械特性還是非線(xiàn)性的，仍受到臨界轉(zhuǎn)矩的限制。能。但機(jī)械特性還是非線(xiàn)性的，仍受到臨界轉(zhuǎn)矩的限制。l恒轉(zhuǎn)子磁通控制方式可以獲得和直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)一樣的恒轉(zhuǎn)子磁通控制方式可以獲得和直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)一樣的線(xiàn)性機(jī)械特性，性能最佳。線(xiàn)性機(jī)械特性，性能最佳?；诜€(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二5.4 電力電子變壓變頻器電力電子變壓變頻器l異

43、步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速需要電壓與頻率均可異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速需要電壓與頻率均可調(diào)的交流電源，常用的交流可調(diào)電源是由調(diào)的交流電源，常用的交流可調(diào)電源是由電力電子器件構(gòu)成的靜止式功率變換器，電力電子器件構(gòu)成的靜止式功率變換器，一般稱(chēng)為變頻器。一般稱(chēng)為變頻器?；诜€(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二5.4 電力電子變壓變頻器電力電子變壓變頻器l交交-直直-交變頻器：先將恒壓恒頻的交流電交變頻器：先將恒壓恒頻的交流電整成直流，再將直流電逆變成電壓與頻率整成直流，再將直流電逆變成電壓與頻率均為可調(diào)的交流，稱(chēng)作間接變頻。均為可調(diào)的交流，稱(chēng)作間接變頻。l交交-交變頻器：將恒壓恒頻的交流電直接變交變頻器：將恒壓恒頻

44、的交流電直接變換為電壓與頻率均為可調(diào)的交流電，無(wú)需換為電壓與頻率均為可調(diào)的交流電，無(wú)需中間直流環(huán)節(jié)，稱(chēng)作直接變頻。中間直流環(huán)節(jié)，稱(chēng)作直接變頻。基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二5.4 電力電子變壓變頻器電力電子變壓變頻器圖圖5-14 變頻器結(jié)構(gòu)示意圖變頻器結(jié)構(gòu)示意圖a）交）交-直直-交變頻器交變頻器b）交）交-交交變頻器變頻器 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二脈沖寬度調(diào)制技術(shù)脈沖寬度調(diào)制技術(shù)l現(xiàn)代變頻器中用得最多的控制技術(shù)是脈沖現(xiàn)代變頻器中用得最多的控制技術(shù)是脈沖寬度調(diào)制（寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation），簡(jiǎn)），簡(jiǎn)稱(chēng)稱(chēng)PWM。l基本思想是控制逆變器中電

45、力電子器件的基本思想是控制逆變器中電力電子器件的開(kāi)通或關(guān)斷，輸出電壓為幅值相等、寬度按開(kāi)通或關(guān)斷，輸出電壓為幅值相等、寬度按一定規(guī)律變化的脈沖序列，用這樣的高頻脈一定規(guī)律變化的脈沖序列，用這樣的高頻脈沖序列代替期望的輸出電壓。沖序列代替期望的輸出電壓?；诜€(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二5.4.1 PWM變頻器主回路變頻器主回路圖圖5-15 交交-直直-交變頻器主回路結(jié)構(gòu)圖交變頻器主回路結(jié)構(gòu)圖先將工頻交流電源通過(guò)不可控整流橋變換成直流，再通過(guò)逆變器變換成可控頻率和電壓的交流。中間的濾波環(huán)節(jié)為減少直流電壓脈動(dòng)而設(shè)置。基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二面積等效原理面積等效原理 是是P

46、WM控制技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)。控制技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)。 原理內(nèi)容：沖量相等而形狀不同的窄原理內(nèi)容：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同。本相同。 沖量即指窄脈沖的面積。沖量即指窄脈沖的面積。 效果基本相同，是指環(huán)節(jié)的輸出響效果基本相同，是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。應(yīng)波形基本相同。5.4.2正弦波脈寬調(diào)制技術(shù)正弦波脈寬調(diào)制技術(shù)基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二用用PWM波代替正弦半波波代替正弦半波 將正弦半波看成是由將正弦半波看成是由N個(gè)彼個(gè)彼此相連的脈沖寬度為此相連的脈沖寬度為 /N，但幅，但幅值頂部是曲線(xiàn)且大小按正弦規(guī)

47、律值頂部是曲線(xiàn)且大小按正弦規(guī)律變化的脈沖序列組成的。變化的脈沖序列組成的。 把上述脈沖序列利用相同數(shù)把上述脈沖序列利用相同數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖代量的等幅而不等寬的矩形脈沖代替，使矩形脈沖的中點(diǎn)和相應(yīng)正替，使矩形脈沖的中點(diǎn)和相應(yīng)正弦波部分的中點(diǎn)重合，且使矩形弦波部分的中點(diǎn)重合，且使矩形脈沖和相應(yīng)的正弦波部分面積脈沖和相應(yīng)的正弦波部分面積（沖量）相等，這就是（沖量）相等，這就是PWM波波形。形?；诜€(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二 按照波形面積相等的原則，每一個(gè)矩形波的面積與相應(yīng)位置的正弦波面積相等，因而這個(gè)序列的矩形波與期望的正弦波等效。這種調(diào)制方法稱(chēng)作正弦波脈寬調(diào)制（Sinuso

48、idal pulse width modulation，簡(jiǎn)稱(chēng)SPWM），這種序列的矩形波稱(chēng)作SPWM波。 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二 應(yīng)用PWM控制技術(shù)的變壓變頻器一般都是電壓源型的，它可以按需要方便地控制其輸出電壓，為此前述的PWM控制技術(shù)都是以輸出電壓近似正弦波為目標(biāo)的。電流波形則因?yàn)樨?fù)載的性質(zhì)和大小而異?；诜€(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二 但是，在電流電機(jī)中，實(shí)際需要保證的應(yīng)該是正弦波電流，因?yàn)樵诮涣麟姍C(jī)繞組中只有通入三相平衡的正弦電流才能使合成的電磁轉(zhuǎn)矩為恒定值，不含脈動(dòng)分量。因此，若能對(duì)電流實(shí)行閉環(huán)控制，以保證其正弦波形，顯然將比電壓開(kāi)環(huán)控制能夠獲得更好的性能

49、。 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二5.4.4 電流跟蹤電流跟蹤PWM（CFPWM）控制技術(shù)）控制技術(shù)l電流跟蹤電流跟蹤PWM（CFPWM，Current Follow PWM）的控制方法是：在原來(lái)主回）的控制方法是：在原來(lái)主回路的基礎(chǔ)上，采用電流閉環(huán)控制，使實(shí)際電路的基礎(chǔ)上，采用電流閉環(huán)控制，使實(shí)際電流快速跟隨給定值。流快速跟隨給定值。l在穩(wěn)態(tài)時(shí)，盡可能使實(shí)際電流接近正弦波在穩(wěn)態(tài)時(shí)，盡可能使實(shí)際電流接近正弦波形，這就能比電壓控制的形，這就能比電壓控制的SPWM獲得更好的獲得更好的性能。性能?；诜€(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二圖圖5-19 電流滯環(huán)跟蹤控制的電流滯環(huán)跟蹤控制的

50、A相原理圖相原理圖l電流控制器是帶滯環(huán)的比較器，環(huán)寬為電流控制器是帶滯環(huán)的比較器，環(huán)寬為2h。將給定電流。將給定電流與輸出電流進(jìn)行比較，電流偏差超過(guò)與輸出電流進(jìn)行比較，電流偏差超過(guò)h時(shí)，經(jīng)滯環(huán)控制時(shí)，經(jīng)滯環(huán)控制器器HBC控制逆變器上（或下）橋臂的功率器件動(dòng)作，控制逆變器上（或下）橋臂的功率器件動(dòng)作，使輸出電流給定值之間的偏差保持在范圍內(nèi)，在正弦波上下作鋸齒狀變化?；诜€(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二電流滯環(huán)跟蹤控制時(shí)的電流波形基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二n 問(wèn)題的提出 經(jīng)典的SPWM控制主要著眼于使變壓變頻器的輸出電壓盡量接近正弦波，并未顧及輸出電流的波形。而電流滯環(huán)跟蹤控

51、制則直接控制輸出電流，使之在正弦波附近變化，這就比只要求正弦電壓前進(jìn)了一步。然而交流電動(dòng)機(jī)需要輸入三相正弦電流的最終目的是在電動(dòng)機(jī)空間形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩。5.4.5 電壓空間矢量電壓空間矢量PWM（SVPWM）控制技術(shù)）控制技術(shù)基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二l把逆變器和交流電動(dòng)機(jī)視為一體，把逆變器和交流電動(dòng)機(jī)視為一體，以圓形以圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)為目標(biāo)來(lái)控制逆變器的工作旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)為目標(biāo)來(lái)控制逆變器的工作，這種，這種控制方法稱(chēng)作控制方法稱(chēng)作“磁鏈跟蹤控制磁鏈跟蹤控制”，磁鏈軌跡，磁鏈軌跡的控制是通過(guò)交替使用不同的電壓空間矢量的控制是通過(guò)交替使用不同的電壓空間矢量實(shí)現(xiàn)的，所

52、以又稱(chēng)實(shí)現(xiàn)的，所以又稱(chēng)“電壓空間矢量電壓空間矢量PWM（SVPWM，Space Vector PWM）控制）控制”?；诜€(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二 A，B，C分別表示在空間靜止不動(dòng)的電機(jī)定子三相繞組的軸線(xiàn)，它們?cè)诳臻g互差120o 三相定子相電壓分別加在三相繞組上，可定義為三個(gè)電壓空間矢量uA0， uB0 ， uC0 。 電壓空間矢量 1. 空間矢量的定義 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二 電壓空間矢量的相互關(guān)系n定子電壓空間矢量：uA0 、 uB0 、 uC0 的方向始終處于各相繞組的軸線(xiàn)上，而大小則隨時(shí)間按正弦規(guī)律脈動(dòng)，時(shí)間相位互相錯(cuò)開(kāi)的角度也是120?；诜€(wěn)態(tài)模型的異

53、步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二電壓空間矢量的相互關(guān)系（續(xù)）sAOBOCOuuuun合成空間矢量：由三相定子電壓空間矢量相加合成的空間矢量 us 000AOBOCOuuu的合成矢量的合成矢量 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二與定子電壓空間矢量相仿，可以定義定子電流和與定子電壓空間矢量相仿，可以定義定子電流和磁鏈的空間矢量磁鏈的空間矢量 Is 和和s 。2. 電壓與磁鏈空間矢量的關(guān)系 l定子電流空間矢量定子電流空間矢量 sAOBOCOiiiisAOBOCOl定子磁鏈空間矢量定子磁鏈空間矢量 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二d+dAOsRtAOAOuid+dBOsRtBOBOuid+

54、dCOsRtCOCOui每一相的電壓平衡方程式（由法拉第電磁感應(yīng)定律推出）d+d+d+()+dAOBOCOsRtAOBOCOAOBOCOuuui+ i+ i三相的電壓平衡方程式相加sAOBOCOuuuusAOBOCOiiiisAOBOCOsss sddRtui基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二2. 電壓與磁鏈空間矢量的關(guān)系 sss sddRtui式中 us 定子三相電壓合成空間矢量； is 定子三相電流合成空間矢量；s 定子三相磁鏈合成空間矢量。 合成空間矢量表示的電壓方程式為基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二 近似關(guān)系 當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不是很低時(shí)，定子電阻壓降所占的成分很小，可忽

55、略不計(jì)，則定子合成電壓與合成磁鏈空間矢量的近似關(guān)系為 t ddssu t dssu或 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二 磁鏈軌跡 當(dāng)電動(dòng)機(jī)由三相平衡正弦電壓供電時(shí)，電動(dòng)機(jī)定子磁鏈幅值恒定，其空間矢量以恒速旋轉(zhuǎn)，磁鏈?zhǔn)噶宽敹说倪\(yùn)動(dòng)軌跡呈圓形（一般簡(jiǎn)稱(chēng)為磁鏈圓）。這樣的定子磁鏈旋轉(zhuǎn)矢量可用下式表示。tj1ems其中 m是磁鏈s的幅值，1為其旋轉(zhuǎn)角速度?；诜€(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二合成磁勢(shì)矢量的端點(diǎn)軌跡是個(gè)圓，。.查烽煒電機(jī)及拖動(dòng)（第4版）顧繩谷電機(jī)與拖動(dòng)網(wǎng)頁(yè)Ac-motor.swf基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二)2(m1m1ms111ee)e(ddtjtjtjj

56、tu上式表明，當(dāng)磁鏈幅值一定時(shí)，us的大小與供電電壓頻率1成正比，其方向則與磁鏈?zhǔn)噶空唬创沛湀A的切線(xiàn)方向， 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二 磁場(chǎng)軌跡與電壓空間矢量運(yùn)動(dòng)軌跡的關(guān)系 如圖所示，當(dāng)磁鏈?zhǔn)噶吭诳臻g旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，電壓矢量也連續(xù)地按磁鏈圓的切線(xiàn)方向運(yùn)動(dòng)2弧度，其軌跡與磁鏈圓重合。 這樣，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的軌跡問(wèn)題就可轉(zhuǎn)化為電壓空間矢量的運(yùn)動(dòng)軌跡問(wèn)題。 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與電壓空間矢量的運(yùn)動(dòng)軌跡基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二3. 正六邊形空間旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) （1）電壓空間矢量運(yùn)動(dòng)軌跡 在變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)中異步電機(jī)由三相PWM逆變器供電，供電電壓和三相平衡正弦電壓有所不同，三相逆變器-

57、異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)主電路的原理圖如下。為了便于理解，圖中六個(gè)功率開(kāi)關(guān)器件都用開(kāi)關(guān)符號(hào)代替。 三相逆變器三相逆變器-異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)主電路原理圖異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)主電路原理圖 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二電機(jī)正常工作需要三相同時(shí)供電，所以在任一時(shí)刻一定有處于不同橋臂下的三個(gè)器件同時(shí)導(dǎo)通，而相應(yīng)橋臂的另三個(gè)器件則處于關(guān)斷狀態(tài)。基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二“上管導(dǎo)通上管導(dǎo)通 “1 1”狀態(tài)狀態(tài) “下管導(dǎo)通下管導(dǎo)通 “0”狀態(tài)。狀態(tài)。 對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于111111和和000000這兩個(gè)狀這兩個(gè)狀態(tài)的矢量，態(tài)的矢量，稱(chēng)為零矢量，稱(chēng)為零矢量，零矢量的幅零矢量的幅值為零。其值為零。

58、其余六種開(kāi)關(guān)余六種開(kāi)關(guān)狀態(tài)為非零狀態(tài)為非零矢量。矢量。基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)n6 種有效開(kāi)關(guān)狀態(tài)；n2 種無(wú)效狀態(tài)（因?yàn)槟孀兤鬟@時(shí)并沒(méi)有輸出電壓）：u上橋臂開(kāi)關(guān) VT1、VT3、VT5 全部導(dǎo)通u下橋臂開(kāi)關(guān) VT2、VT4、VT6 全部導(dǎo)通n開(kāi)關(guān)控制模式 輸出的每個(gè)周期中6 種有效的工作狀態(tài)各出現(xiàn)一次。逆變器每隔2/6 （/3 ）時(shí)刻就切換一次工作狀態(tài)（即換相），而在這 /3 時(shí)刻內(nèi)則保持不變。 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二n設(shè)工作周期從100狀態(tài)開(kāi)始，這時(shí)VT1、VT6、VT2導(dǎo)通，各相對(duì)直流電源中點(diǎn)O的電壓幅值為 UAO = Ud / 2 UB

59、O = UCO = - Ud /2u1uAO-uCO-uBOABC基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二n由圖可知，三相的合成空間矢量為 u1，其幅值等于Ud，方向沿A軸。存在的時(shí)間是 /3 。 u1uAO-uCO-uBOABC（b）工作狀態(tài)100的合成電壓空間矢量基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二nu1 存在的時(shí)間為/3，在這段時(shí)間以后，工作狀態(tài)轉(zhuǎn)為110。n這時(shí)VT1、VT3、VT2導(dǎo)通，各相對(duì)直流電源中點(diǎn)O的電壓幅值為 ： n UCO = -Ud / 2 UBO = UAO = Ud /2基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二n 合成空間矢量變成圖中的 u2 ，其幅值等于

60、Ud，它在空間上滯后于u1 的相位為 /3 弧度，存在的時(shí)間也是 /3 。 u2uAO-uCOuBOABC（c）工作狀態(tài)110的合成電壓空間矢量 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二（d）每個(gè)周期的六邊形合成電壓空間矢量 u1u2u3u4u5u6u7 u8 依此類(lèi)推，隨著逆變器工作狀態(tài)的切換，電壓空間矢量的幅值不變，而相位每次旋轉(zhuǎn) /3 ，直到一個(gè)周期結(jié)束。 這樣，在一個(gè)周期中 6 個(gè)電壓空間矢量共轉(zhuǎn)過(guò) 2 弧度，形成一個(gè)封閉的正六邊形，如圖所示。 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-13電二（2）定子磁鏈?zhǔn)噶慷它c(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡 六拍逆變器供電時(shí)電動(dòng)機(jī)電壓空間矢量與磁鏈?zhǔn)噶康年P(guān)系 設(shè)在逆變器工