2＿1异步电动机的调速方法1.ppt

第二章 异步电机的控制 2-1 异步电动机的调速方法 根据异步电动机的转速公式n=ns(1-s) ， 异步电动机的调速方法只有两大类： 在电机中旋转磁场的同步速度ns恒定的情况下，调节转差率s 和直流电动机的串电阻调速相类似，属于耗能的低效调速方法 调压调速、转子串电阻调速、斩波调速、滑差离合器调速 ②调节电机旋转磁场的同步速度ns 。 和直流电动机的调压调速相类似属于高效率的调速方法 变极调速、变频调速 注意：串级调速调速方式属于①，但属高效调速 (1) 低效调速方法是耗能的调速方法，调速过程要伴随损耗的增加，不经济。 但是，这类调速方法比较简单，设备价格比较便宜，故还是广泛应用于一些调速范围不大、低速运行时间不长、电机容量较小的场合中。特别值得指出的是，这种调转差的耗能调速方法在透平式风机、水泵类设备的小范围调速节能中能产生明显的节能效果，因而被广泛采用。 (2) 变极调速属于高效调速方法，变极调速方法比较简单，投资较小，但是它是有级调速，一般只有二级，最多也只有三四级，只适用于二三种固定运行工况的场合，同时也只限定在鼠笼式异步电机中应用。 (3) 异步电动机的变频调速不但能无级变速，而且可根据负载特性的不同，通过适当调节电压与频率之间的关系，使电机始终运行在高效区，并保证良好的运行特性。异步电动机采用变频起动更能显著改善起动性能，大幅底降低电机的起动电流，增加起动转矩，所以变频调速是异步电动机理想的调速方法。 然而变频调速需要一个能满足电机运行要求的变频电源，设备投资较大，成为异步电动机变频调速技术推广应用中的主要障碍。不过随着电力电子器件的发展和变频技术的成熟，这一局面正在逐步改善。 变频电源按其特性分为电压源型和电流源型两大类。 电压源逆变器其直流侧用电容滤波，内阻抗比较小，输出电压比较稳定，其特性和普通市电相类似，适用于多台电机的并联运行和协同调速，广泛应用于化纤、冶金等行业的多机传动系统中。 这种逆变器的输出电流可以突变，容易出现过电流，需要有快速的保护系统。电压源逆变器的主要问题是它不易适应电动机四象限运行的要求，不易实现再生制动。 电流源逆变器的情况正好与此相反，由于在它的直流回路中接有较大的平波电抗器，电感滤波使得它的内阻抗比较大，输出电流比较稳定，出现过电流的可能性较小，这对过载能力比较低的半导体器件来说比较安全。然而异步电动机在电流源逆变器供电下运行稳定性比较差，通常需要采用闭环控制和动态校正才能保证电动机的稳定运行。电流源逆变器供电的最大优点在于容易实现四象限运行，可以进行再生制动，较多地被应用于中等以上容量的单台电动机调速中 变频器采用半控器件晶闸管作为功率开关器件，由于异步电机工作在落后功率因数状态，无法向直交变换的逆变器提供元件换流所需的落后无功电流，异步电机所用晶闸管逆变器通常均带有强迫关断的辅助换流电路，复杂了变频器结构。此外，由于晶闸管开关频率低，导致变频器输出电压或电流为富含低次谐波的阶梯波（六脉波）或方波，恶化了电机供电条件，产生了损耗、发热、转矩脉动、振动与噪声等谐波负面效应。 只是因为晶闸管元件技术成熟，可以做到高压、大容量，故在电流型的大机组变频传动中仍得到应用。 变频器采用具有自关断能力的高频功率开关器件(GTO、GTR、Power MOSFET、IGBT、MCT), 逆变器输出特性有可能采用新型的脉宽调制(PWM)技术优化，尤其是正弦脉宽调制(SPWM)和空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)。 脉冲宽度按正弦规律变化的SPWM波形显著降低了逆变器输出电压中的低次谐波，高频开关方式又提高了输出谐波频率、降低了谐波幅值，也提高了逆变器动态响应速度，在中、小型异步电机变频调速中获得了极为广泛的应用。 空间电压矢量调制(SVPWM) 是将逆变器与交流电机作为一个整体来考虑，通过对逆变器功率器件的开关方式控制，输出不同的三相电压，构成一个空间矢量，使电机气隙中产生的实际磁通尽可能地逼近电网正弦电压供电时的理想圆形磁通轨迹，从而使变频器 输出特性达到一个更高的综合性能。由于SVPWM方法是将三相变量作统一处理，易于数字实现，目前已呈现取代SPWM的趋势 2-2 异步电动机的调压调速 晶闸管调压器的控制方法: (1) 相位控制，通过改变晶闸管的触发相位改变电压输出波形以实现调压 其输出电压中所含谐波分量比较大 (2) 通断控制(周波控制) ，即将双向晶闸管用作交流过零开关，交替地接通和阻断几个周波的电源交流电，用改变接通时间和切断时间之比来控制输出电压的有效值。 通断的频率不能太低，否则会引起电机转速的波动和大电流冲击