电力电子与电机系统集成分析基础 作者 赵争鸣 袁立强 第2章 变频电源驱动下的电机特性.pptVIP

1.电路中5、7、11次电压谐波含量对电机的影响 图2-14　各次谐波电压含量对功率因数的影响 2.变频电源输出电压更高次谐波对电机的影响 图2-15　高次电压谐波含量对饱和系数的影响 2.变频电源输出电压更高次谐波对电机的影响 图2-16　变频电源输出高次电压谐波含量对效率的影响 2.变频电源输出电压更高次谐波对电机的影响 图2-17　变频电源输出高次电压谐波含量对功率因数的影响 2.4　闭环控制中的电机运行 基于电力电子技术的变频电源在很多方面对电机的运行产生了影响，如起动性能的改善、谐波的影响等等。但其中改变最大的是电机的运行状况，电机已经不总是运行在固定的频率和转差率下，电机的转子磁链及其分布是可以根据控制调整的。在这种状况下，若电机仍然运行在额定的转速和转矩下，但它的电压和频率不一定是额定电压和额定频率。 2.4.1　矢量控制中电机运行性能的分析模型 (1)转子磁链ψr的求取(2)转子漏感初值Lrl0的设定　转子的谐波漏感和斜槽漏感都与电机磁场的饱和系数有关，在不同的转差率控制方案中，由于磁场的不同会造成饱和系数的变化，因此转子的漏感是随控制变化而变化的。(3)气隙磁链ψg的求取及磁场迭代计算(4)转子漏感的计算用求得的饱和系数代入，可计算转子漏感值Lrl，与前一次计算所得值比较，若差值在误差范围之内，则转到(5)，否则转到(3)。(5)电感参数Lm、Ls和Lr的求取　先计算感应电动势E，在传统分析模型中，E需要迭代计算求出。(6)定、转子电量的求取 2.4.1　矢量控制中电机运行性能的分析模型 (7)性能计算　由上面得到的电路和磁场参数，对电机的铜损、铁损、机械损耗和杂散损耗等进行计算，得到总损耗∑P。 2.4.1　矢量控制中电机运行性能的分析模型 图2-18　矢量控制下的电机运行性能的分析模型 2.4.2　闭环控制系统中电机稳态运行点分析 1.电磁负荷的改变2.转差率变化时的电磁负荷和性能 1.电磁负荷的改变 表2-2　两种系统下电机运行在相同转差率时的电磁负荷和性能比较 2.转差率变化时的电磁负荷和性能 图2-19　电压和频率随转差率变化曲线 2.转差率变化时的电磁负荷和性能 图2-20　定子电流和气隙磁密随转差率变化曲线 2.转差率变化时的电磁负荷和性能 图2-21　效率和功率因数随转差率变化曲线 2.4.3　闭环控制下的电机性能分析 图2-22　转速恒定，不同s时的效率与转矩间变化曲线 2.4.3　闭环控制下的电机性能分析 图2-23　转速恒定，不同s时的功率因数与转矩间变化曲线 2.4.3　闭环控制下的电机性能分析 图2-24　转矩恒定，不同s时的效率与转速间变化曲线 2.4.3　闭环控制下的电机性能分析 图2-25　转矩恒定，不同s时的功率因数与转速间变化曲线 2.4.4　最优转差率控制与电机运行点的匹配 图2-26　转矩、转速恒定时效率与转差率的关系 2.4.4　最优转差率控制与电机运行点的匹配 图2-27　转矩、转速恒定时功率因数与转差率的关系 2.4.4　最优转差率控制与电机运行点的匹配 图2-28　=14０N·m时最优转差率控制下效率与转速的关系 2.4.4　最优转差率控制与电机运行点的匹配 图2-29　=140N·m时最优转差率与转速的关系 2.4.4　最优转差率控制与电机运行点的匹配 图2-30　n=1500r/min时最优转差率控制下效率与转矩的关系 2.4.4　最优转差率控制与电机运行点的匹配 图2-31　n=1500r/min时最优转差率与转矩的关系 2.4.4　最优转差率控制与电机运行点的匹配 图2-32　最优转差率控制下采用两种优化方法设计的电机的效率与转速的关系 2.5　小结 1)由于电源频率不同，则电机机械特性可以随之平移。2)由于逆变器能够平滑变频变压，从而可以将异步电机调节在最佳运行点上，即得到最小转差率、最大效率和高功率因数。3)由于逆变器供电下的异步电机大多不是长期工作在一定额定状况下，而是处于不断变化之中，因此其温升极限得以提高，从而可以增加电流设计密度，进一步减小电机尺寸和重量。 第2章　变频电源驱动下的电机特性 2.1　变频调速对电机运行的影响2.1.1　电机机械特性的变化2.1.2　电机内部磁场分布的变化2.1.3　电机的电流谐波和电压谐波增加2.1.4　电流和磁场矢量控制2.2　变频调速电机设计主要概念2.2.1　变频调速电机设计理念2.2.2　变频调速电机设计公式2.3　变频调速电机中的谐波分析2.3.1　变频调速电机的分析模型2.3.2　谐波电流对磁场的影响及磁场分析2.3.3　谐波对损耗的影响及计算方法 在线教务辅导网： 教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网 QQ:34913418