运动控制章节六讲述.pptx

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运动控制章节六讲述

运动控制 自动化教研室 屈薇薇 异步电动机变压调速 自动化教研室 交流电机主要分为异步电机(即感应电机)和同步电机两大类,每类电机又有不同类型的调速系统。 在20世纪上半叶的年代里,鉴于直流拖动具有优越的调速性能,高性能可调速拖动都采用直流电机,而约占电力拖动总容量80%以上的不变速拖动系统则采用交流电机 直到20世纪60~70年代,随着电力电子技术的发展,使得采用电力电子变换器的交流拖动系统得以实现,特别是大规模集成电路和计算机控制的出现,高性能交流调速系统便应运而生。 交流拖动控制主要应用于:一般性能的节能调速、 高性能的交流调速系统和伺服系统 特大容量、极高转速的交流调速 异步电机工作原理 自动化教研室 转子上镶有若干导条,导条两端用导电环短接,形成电气回路,这种转子称为鼠笼转子 流过电流的导条在磁场中受到电磁力的作用,其受力方向按左手定则确定 异步电机工作原理:转子导体在旋转磁场中产生感应电流,而流过电流的转子导体在磁场中又受到电磁力的作用,从而使转子转动起来 N极和S极下的导条都受到统一方向的电磁力作用,产生电磁转矩,使转子随外力旋转方向转动,即转子的旋转方向与磁场的选择方向相同。 “异步”的含义是指转子的转速 n永远比同步转速n1(既旋转磁场的转速)小。 旋转磁场与转子导体间有相对运动,导体中产生电动势 导条两端用导电环短接,形成电气回路,导体中产生电流 右手定则 因为,如果转子的转速 n 达到同步转速n1 ,则转子导体将不再切割磁力线,因而感应电动势、感应电流和电磁场转矩均为零,转子将减速,因此,转子转速总是低于同步转速。 旋转磁场的同步转速n1与转子转速n之差称为转差。转差与同步转速n1之比称为转差率 ,用s表示 异步电机稳态等效电路 自动化教研室 根据电机学原理,在下述三个假定条件下:忽略空间和时间谐波,忽略磁饱和,忽略铁损,异步电机的稳态等效电路 Rs、R’r ——定子每相电阻和折合到定子侧的 转子每相电阻; Lls、L’lr ——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。 转子电流 Lm??Ll1,则,C1 ? 1 这相当于将上述假定条件的第③条改为忽略铁损和励磁电流。这样,电流公式可简化成 令电磁功率 Pm = 3Ir2 Rr /s 同步机械角转速?m1 = ?1 / np np —极对数,则异步电机的电磁转矩为 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。 异步电动机的机械特性方程 异步电动机的机械特性 n0 TL UsN 0.7UsN A B C F D E 0.5UsN 风机类负载特性 恒转矩负载特性 对应于最大转矩时的静差率和最大转矩 dTe/ds=0 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。如果带风机类负载运行,则工作点为D、E、F,调速范围可以大一些 0 异步电动机的机械特性 n0 UsN 0.7UsN A B C 0.5UsN 恒转矩负载特性 为了能在恒转矩负载下扩大调速范围,并使电机能在较低转速下运行而不致过热,就要求电机转子有较高的电阻值 带恒转矩负载时的变压调速范围增大了,堵转工作也不致烧坏电机,这种电机又称作交流力矩电机。 笼型异步电动机变压变频调速系统(VVVF系统) 自动化教研室 变压调速是异步电机调速方法中比较简便的一种。 由电力拖动原理可知,当异步电机等效电路的参数不变时,在相同的转速下,电磁转矩Te与定子电压Us的平方成正比,因此,改变定子外加电压就可以改变机械特性的函数关系,从而改变电机在一定负载转矩下的转速。 异步电机的变压变频调速系统一般简称为变频调速系统。 由于在调速时转差功率不随转速而变化,调速范围宽,无论是高速还是低速时效率都较高,在采取一定的技术措施后能实现高动态性能,可与直流调速系统媲美。因此现在应用面很广,是本篇的重点。 变压变频调速的基本控制方式 异步电动机电压-频率协调控制时的机械特性 *电力电子变压变频器的主要类型 变压变频调速系统中的脉宽调制(PWM)技术 基于异步电动机稳态模型的变压变频调速 异步电动机的动态数学模型和坐标变换 基于动态模型按转子磁链定向的矢量控制系统 基于动态模型按定子磁链控制的直接转矩控制系统 变压变频调速的基本方式 自动化教研室 磁通?m 直流电机,励磁系统是独立的,只要对电枢反应有恰

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