第2章 交流异步电动机调速系统.ppt

电机与电气控制 淮安信息职业技术学院 按电动机的能量转换类型分类 交流异步电机从定子传入转子的电磁功率可分成两部分：一部分是拖动负载的有效功率，称作机械功率；另一部分是传输给转子电路的转差功率，与转差率s 成正比。 定子每相电动势 1. 基频以下调速 (2) 恒 Eg /?1 控制 特性分析 (3) 恒 Er /?1 控制 在机械特性近似直线段上，可以导出 （2-9） O n 当 Us /?1 为恒值时，对于同一转矩 Te ，s?1 是基本不变的，因而 ?n 也是基本不变的 在恒压频比的条件下改变频率 ?1 时，机械特性基本上是平行下移。 补偿定子压降后的特性 当转矩增大到最大值以后，转速再降低，特性就折回来了。而且频率越低时最大转矩值越小。最大转矩的表达公式 （2-10） 最大转矩 Temax 随着 ?1 降低而减小。频率很低时，Temax太小将限制电机的带载能力，采用定子压降补偿，适当地提高电压Us，可以增强带载能力。 Eg — 气隙（或互感）磁通在定子每相绕组中感应电动势； Es — 定子全磁通在定子每相绕组中的感应电动势； Er — 转子全磁通在转子绕组中的感应电动势(折合到定子边) Us ?1 Rs Lls Llr′ Lm Rr ′/s Is I0 I’r Es Eg Er 如果在电压－频率协调控制中，恰当地提高电压 Us 的数值，使它在克服定子阻抗压降以后，能维持 Eg /?1 为恒值（基频以下），则无论频率高低，每极磁通 ?m 均为常值。 根据等效电路 （2-11） 代入电磁转矩关系式，得 （2-12） 当s很小时，忽略式（2-12）分母中含 s 项，则 （2-13） 表明机械特性的这一段近似为一条直线。 当 s 接近于1时，忽略式（4-12）分母中的 Rr2 项，则 （2-14） s 为上述两段的中间值时，机械特性在直线和双曲线之间逐渐过渡，整条特性与恒压频比特性相似。 性能比较 对比式（2-4）和式（2-12）可以看出，恒 Eg /?1 特性分母中含 s 项的参数要小于恒 Us /?1 特性中的同类项，即 s 值要更大些才能使该项占有显著的份量，从而不被忽略，因此恒 Eg /?1 特性的线性段范围更宽。 将式（2-12）对 s 求导，并令 dTe / ds = 0，可得恒Eg /?1控制特性在最大转矩时的转差率 （2-15） 最大转矩 （2-16） O n Temax 在式（2-16）中，当Eg /?1 为恒值时，Temax 恒定不变，其稳态性能优于恒 Us /?1 控制的性能。 这正是恒 Eg /?1 控制中补偿定子压降所追求的目标 如果把电压－频率协调控制中的电压再进一步提高，把转子漏抗上的压降也抵消掉，得到恒 Er /?1 控制，机械特性会怎样呢？ 代入电磁转矩基本关系式，得 （2-18） 现在，不必再作任何近似就可知道，这时的机械特性完全是一条直线。 （2-17） 显然，恒 Er /?1 控制的稳态性能最好，可以获得和直流电机一样的线性机械特性。这正是高性能交流变频调速所要求的性能。 怎样控制变频装置的电压和频率才能获得恒定的 Er /?1 ？ 按照式（2-1）电动势和磁通的关系，可以看出，当频率恒定时，电动势与磁通成正比。在式（2-1）中，气隙磁通的感应电动势 Eg 对应于气隙磁通幅值 ?m ，那么，转子全磁通的感应电动势 Er 就应该对应于转子全磁通幅值 ?rm ： （2-19） 只要能够按照转子全磁通幅值 ?rm = 恒值进行控制，就可以获得恒 Er /?1 了。这是矢量控制系统所遵循的原则。 (4) 几种协调控制方式的比较 综上所述，在正弦波供电时，按不同规律实现电压－频率协调控制可得不同类型的机械特性。 1）恒压频比（ Us /?1 = 恒值 ）控制最容易实现，它的变频机械特性基本上是平行下移，硬度也较好，能够满足一般的调速要求，但低速带载能力有些差强人意，须对定子压降实行补偿。 2）恒Eg /?1 控制是通常对恒压频比控制实行电压补偿的标准，可以在稳态时达到?rm = 恒值，从而改善了低速性能。但机械特性还是非线性的，产生转矩的能力仍受到限制。 3）恒 Er /?1 控制可以得到和直流他励电机一样的线性机械特性，按照转子全磁通 ?rm 恒定进行控制，即得 Er /?1 = 恒值 在动态中也尽可能保持 ?rm 恒定是矢量控制系统的