交流调速基础和原理.ppt

本课程的性质与任务 本课程是为船舶电子电气工程专业本科学生开设的一门专业课。通过本课程的学习，使学生较全面地了解交流变频调速的类型和应用领域，掌握交流变频调速的各种控制方法和控制技术。为后续课程《船舶电力拖动系统》的学习，打下坚实的理论和实践的基础。 课程主要内容 1 交流调速原理及基础 2 基于稳态模型的异步电动机变压变频调速系统 3 基于动态模型的异步电动机变压变频调速系统 4 同步电动机变压变频调速系统 5 变频调速的工程实用技术 实验内容 实验题目：交流变压变频调速系统实验 实验内容：系统接线；观察SPWM和SVPWM变频调速系统各测试点波形。在加减速情况下，记录空间电压矢量的变化情况。 第１章　交流调速原理及基础 1.1.1 交流电动机的分类 交流电动机分类： （1）异步电动机(Induction Motor) 笼形异步电动机 绕线转子异步电动机（双馈电机） （2）同步电动机(Synchronous Motor) 直流励磁同步电动机 永磁同步电动机 正旋波永磁同步电机 梯形波永磁同步电机 （3）变磁阻电动机 开关磁阻电动机(Switch Reluctance Motor) 步进电动机 笼型绕组 异步电动机的工作原理 同步转速与转差率 主磁通和定子感应电动势 感应电机中主磁通所经过的磁路 参数定义 Rs、Rr′ —定子每相电阻和折合到定子侧的 转子每相电阻； Lls、Llr′ —定子每相漏感和折合到定子侧的 转子每相漏感； Lm—定子每相绕组产生气隙主磁通的 等效电感，即励磁电感； Us、?1 —定子相电压和供电角频率； s —转差率。 感应电动机从电源输入的电功率： m1是电机的相数。 消耗于定子绕组的电阻而变成铜耗： 消耗于定子铁心变为铁耗(忽略)： 从定子通过气隙传送到转子的电磁功率： 3） 异步电动机的转矩方程 总电磁转矩： 理想空载点:图中的E点，在这点上，电动机以同步转速n0运行 (s＝0)，其电磁转矩T＝0。 临界点：临界点K是一个非常重要的点，它是机械特性稳定运行区和非稳定运行区的分界点。 1.1.5 异步电动机的运行 1.2.1 交流电动机调速的概念 (1) 异步电机的转速表达式 　　　　　　　　　　　　　 (r/min)　　　　　 (2) 常见的交流调速方法有： ① 降电压调速(变压调速）； ② 转差离合器调速； ③ 转子串电阻调速； ④ 绕线电机串级调速或双馈电机调速； ⑤ 变极对数调速； ⑥ 变压变频调速等等。 1.3.1 运动控制系统概述 运动控制系统的发展过程 1.3.2 交流调速系统的组成及特点 (2) 交流调速系统的特点 1.3.4 交流调速系统的发展趋势 1.4　异步电动机变压调速原理简介 　1.4.1 异步电动机变压调速原理 　1.4.2 异步电动机变压调速电路 控制方式 电路结构：采用晶闸管反并联供电方式，实现异步电动机可逆运行和制动运行方式。正转：晶闸管1-6工作；反转：晶闸管1,４和7-10工 作，提供逆相序电源； 　1.4.3 异步电动机改变电压时的机械特性 参数定义 Rs、Rr′ —定子每相电阻和折合到定子侧的 转子每相电阻； Lls、Llr′ —定子每相漏感和折合到定子侧的 转子每相漏感； Lm—定子每相绕组产生气隙主磁通的 等效电感，即励磁电感； Us、?1 —定子相电压和供电角频率； s —转差率。 电流公式 由图可以导出 电流公式可简化成: 上式就是异步电机的机械特性方程式。 结论:　当转速或转差率一定时，电磁转矩与定子电压的平方成正比。 不同电压下的机械特性如下图所示。 最大转矩公式: 将式Te表达式对s求导，并令dTe/ds=0，可求出对应于最大转矩时的静差率和最大转矩： 由图1-4可见，如果带风机类负载运行，则工作点为D、E、F，调速范围较大一些。带恒转矩负载工作时，普通笼型异步电机变电压时的稳定工作点为 A、B、C，转差率 s 的变化范围不超过 0 ~ sm ，调速范围有限或很小。