交流拖动控制系统--第一章.ppt

第 [教学目的与要求]： 深刻理解交流调速的原则及其机械特性 掌握变频器的工作原理和其内部的换流方式 研究变频器的变压方式 了解变频调速时的传递函数 基本原理 1.同步机： 交流电机的同步转速表达式为： 基本原理 2.异步机： 定义 ——转差率 异步机转速表达式为： 异步电动机的调速方法：变频、变极对数、 及变转差率 异步电动机的三种调速方法 第一节 变频调速原则及其机械特性 问题： 能否独立变 ？ 变 要受到那些条件约束？ 变 调速系统的机械特性如何变化？ 1.1 恒磁通变频调速（1）控制条件 异步电动机的电势方程为 讨论 令 U1=C （1）f1↓→φm↑→励磁Ι1↑↑→电机温升↑ （2）f1↑→φm↓→转矩Te↓→ （负载不变）Ι2↑→ Ι1↑↑→电机温升↑ 由 可以推导出： 即 结论：恒磁通变频原则（协调控制条件）： 保持定子电压和频率的比值不变 （2）恒磁通变频调速的机械特性 异步电动机的转矩表达式： 当有功电流额定， φm为常数时，电动机的输出转矩也恒定，因而这种按比例的协调控制方式属于恒转矩调速性质。 根据电机学已知： 令dTe/ds=0 可得 （1）f较高时，xk ＞＞ r1，则r1可忽略，有 即：U1/f1=Const时，Tmax与f1无关。 （2） f较小时，r1 ＞＞ xk ，则xk 可忽略，有 最大转矩将随频率f的降低而减少 原因：电动机定子电阻 r1引起的电压降在低频低压时相对影响较大 （3）低频补偿 结论 异步电动机恒磁通变频调速必须在变频的同时进行调压并在低频时加以补偿，才可获得恒磁通恒最大转矩的调速特性。 1.2 恒电流变频调速 原理：利用电流调节器进行闭环调节 ，在变频调速过程中始终保持定子电流恒定，即 I1=const 根据转矩参数式 令dTe/ds=0 可得 与恒磁通变频调速方式的机械特性比较 ： 两者形状基本相同，故都具有恒转矩调速性质．在变频时，最大转矩大小不受影响，可以认为最大转矩与频率无关。由于在式(1-15)中分母包含有励磁电抗比短路电抗大一个数量级。所以恒流变频调逮时的最大转矩较恒磁通变频时小，过载能力也低。这是它的严重缺点，因而恒流变频调速方式仅适用于小容量负载变化不大的地方。 1.3 恒功率变频调速（1）控制条件 令dTe/ds=0可得最大转矩表达式 如忽略r1，有 变频前后： 取两式之比： 设过载能力相等 恒功率调速时 所以 （2）恒功率变频调速的机械特性 第二节 变频器的工作原理 2.1（交-直-交）变频器主电路的结构 2.2 180°导电型逆变器的工作过程 电机定子电压波形 1.晶闸管的导通顺序是VTl，VT2，VT3，VT4，VT5， VT6； 2.各触发信号间相隔60°电角度。 3.180 °导电型的特点：每只晶闸管的导通时间为180 ° ，在任意瞬间有三个晶闸管同时导通(每条桥臂上有一只晶闸管导通)，它们的换流是在同 一条桥臂内进行。 180°导电型逆变器 的电压波形 在区间①中的等效 电路为： 2.2 180°导电型逆变器的工作过程 电机定子电压波形 1.晶闸管的导通顺序是VTl，VT2，VT3，VT4，VT5， VT6； 2.各触发信号间相隔60°电角度。 3.120 °导电型的特点：每只晶闸管的导通时间为120 ° ，在任意瞬间只有二个晶闸管同时导通，它们的换流是在相邻桥臂内进行。 1.晶闸管的导通顺序是VTl，VT2，VT3，VT4，VT5， VT6； 2.各触发信号间相隔60°电角度。 3.120 °导电型的特点：每只晶闸管的导通时间为120 ° ，在任意瞬间只有二个晶闸管同时导通，它们的换流是在相邻桥臂内进行。 比较 从换流安全角度看： 因为在180°导电型逆变器中，换流是在同一条桥臂上进行，易产生电源短路事故。而120 °导电型逆变器同一条桥臂上的两只晶闸管导通之间因有60 °的间隔，所以换流比较安全。 第三节 逆变器的换流方式 概念： 换流——将某一只晶闸管中的电流转换到另一只晶闸管中去，当由前一只晶闸管导通换为后一只晶闸管导通时，前者必须可靠关断。这个过程称作“换流过程”。 换流的关键点——要关断的晶闸管能否可靠关断