电力拖动与运动控制系统（ 第二版） 教学课件 作者 罗飞郗晓田文小玲许玉格 编著 第六章.pptVIP

尚辅网 尚辅网 第六章 交流调速系统 内容提要 交流调速的基本类型； 交流调压调速系统； 绕线型异步电动机的串级调速系统； 串级调速系统的工作特性； 串级调速的双闭环控制系统。 6.1 交流调速的基本类型 交流电动机具有结构简单、坚固耐用、运行可靠及惯性小等优点，交流调速已成为节能方面的一项关键技术，它在工业中的应用有着广阔的前景。 交流电机的同步转速表达式为： 异步电动机的转速表达式为： 异步电动机的调速方法有改变电动机定子供电频率，改变转差率及改变极对数等三种。其中改变转差率又可通过调定子电压、转子电阻、转差电压及定、转子频率差等方法实现。同步电动机的调速可用改变供电频率从而改变同步转速方法实施。 变极调速 转子串电阻调速 调压调速 串级调速，有以下四种基本类型： a、电气串级； b、机械串级； c、低同步串级调速； d、超同步串级调速。 电磁转差离合器调速 变频调速。变频器是其核心环节，变频调速有如下几种方式： 1、间接变频（交—直—交变频） a、电压型变频调速； b、电流型变频调速； c、脉冲宽度调制（PWM）变频调速。 2、直接变频（交—交变频） 3、矢量变换控制 电磁转差离合器调速 20世纪80年代中期研制开发出一种新型交流调速系统——开关磁阻电动机调速系统，它将新型的电机、现代电力电子技术与控制技术融为一体，形成一个典型的机电一体化的调速系统。由于它在效率、调速性能和成本方面都具有一定的优势，已成为当代电力拖动的一个热门课题，将会在调速领域占有一席之地。 交流调速的控制策略近年来发展非常迅速，诸如转差矢量控制，自适应控制（磁通自适应、断续电流自适应、参数自适应等模型参考自适应控制），状态观测器（磁通观测器、力矩观测器等），为补偿速度降以提高精度的前馈控制，以节能、平稳、快速等为目标函数的优化控制，线性二次型积分控制，滑模变结构控制，直接转矩控制及模糊控制等已见诸国内外有关文献及杂志中。 6.2 交流调压调速系统 内容提要： 6.2.1 三相交流调压电路 6.2.2 异步电动机在调压时的机械特性 6.2.3 闭环控制的调压调速系统 6.2.4 调压调速时的效率和出力 晶闸管交流调压器：在恒定交流电源与电动机之间接入晶闸管，通过控制晶闸管的导通角，可以调节电动机的端电压，从而实现调速。 交流调压器与可控整流器一样都是利用相位控制，在工作原理上有其相似之处，只是在带交流电机负载的波形分析、双向晶闸管的触发控制等有其特殊性。 图中电路(a)为带零线的星形（Y0）三相调压电路，它是三个单相反并联调压电路的组合，晶闸管移相范围为1800。此电路每相负载上所得到的电压与电流波形正负半波对称，可称为三相对称电路。由于输出电压呈缺角正弦波状，电路就有较大的奇次谐波电流，在α=900时三次谐波电流最大。因为各相三次谐波电流同相，故中线上有较大谐波电流流过。因此此线路较少采用。 电路（b）为不带零线的星形三相调压电路，晶闸管移相范围为1500。此电路每相负载上所得到的电压与电流波形正负半波对称，其输出电压中只有奇次谐波，并以三次谐波所占比重最大。由于没有零线，所以虽有三次谐波电势而无它的通路，故没有三次谐波电流。 电路（c）为半控调压电路，每相只有一个晶闸管，移相范围为2100。此电路设备简单，但每相的电压电流波形正负半波不对称，负载电流兼有奇、偶次谐波。而无直流分量。偶次谐波电流会产生与基波转矩相反的负转矩，使电动机输出转矩减少，效率降低。因此，此电路仅在简单的小容量电机中使用。 电路（d）为晶闸管与负载接成内三角形的三相调压电路，它实际上也是三个单相交流电路的组合，晶闸管移相范围为1800。在同样负载容量下，此电路的晶闸管承受的电压比其它型式电路要高，电路中存在三次谐波电流。电机要能引出六个接线端，定子绕组要能承受线电压，实际很少使用。 电路（e）只用三个晶闸管，它们位于三相绕组后面可减少电网浪涌电压对它的冲击，即使三相绕组发生相间短路也不致损坏晶闸管，它的移相范围为2100。此电路要求定子绕组中性点能拆开，且只能接成Y形。电路上有偶次谐波，对电机不利。 优胜电路： 综上所述，电路（b）、(e)性能较好，在交流调压调速系统中多采用这两个方案。 根据电机学原理，异步电动机稳态时的简化等值电络图如图6—2所示。 式中：R1、 2—— 定子每相电阻和折算到定子 侧的转子每相电阻； —— 定子每相漏感和折算到定子 侧的转子每相漏感； Lm—— 励磁电感； U1、ω1—— 电动机定子相电压和供电角