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交流调速的功率控制原理 屈维谦?????聂海亮Qu?Weiqian??Nie?Hailiang摘??要:本文根据电动机最基本的电—机能量转换原理，对交流调速的实质进行了新的分析，并得出交流调速的实质是功率控制的结论。交流调速的所有方法都可归结为电磁功率和损耗功率两种控制方案，电磁功率控制改变的是理想空载转速，调速是高效率的;损耗功率控制增大的是转速降，调速是低效率的。关键词:交流调速???功率控制???效率?????Abstract:?According?to?the?electromechanical?energy?conversion?principle,?the?essence?of?AC?speed?regulation?is?analyzed?thoroughly;?moreover,?a?creative?conclusion?that?the?essence?of?AC?speed?regulation?lies?in?the?power?control?is?drawn?in?this?paper.?In?fact,?all?the?AC?speed?regulation?approaches?can?be?generalized?in?two?basic?strategies,?electromagnetic?power?control?and?loss?power?control.?The?former?is?to?adjust?the?ideal?no-load?rotation?speed,?and?thus?possesses?high?efficiency.?Whereas,?the?latter?is?to?regulate?the?rotation?speed?depression,?and?thus?possesses?low?efficiency.Keywords:?AC?speed?regulation?????Power?control?????Efficiency[中图分类号]?TM343????????[文献标识码]?B????????文章编码1561-03(2003)-03-0024-031??引言交流调速实质的讨论，是关系到近代交流调速发展的重要理论问题。尽管传统电机学对此作了较深入的分析，但所给出的异步机转速表达式却是由转差率定义式变换而产生的，即根据上述的转速“定义式”，异步机被传统理论人为地划分为变频、变极和变转差率三种调速方案，文献1还认为“变频和变转差率调速有本质不同，在所有交流调速中，变频调速的效率最高(理由是转差率不变)是最合理和理想的方法”。这种观点既缺乏理论依据也与实践不符，例如串级、双馈调速和变频调速相比，机械特性和调速效率都很接近，并没有本质不同。有鉴于此，本文根据电动机最基本的电-机能量转换原理，重新探讨异步机调速的原理，所得出的功率控制理论虽然导由异步机，但结论基本适用于所有电动机。2??电动机模型与功率控制原理??电动机是将电能转换成机械能的设备，因此可以普遍地表达为图1的两端口网络。?由电动机输出端口观察，根据动力学原理?????????????????????????????????(1)式中:?Pm为输出机械功率???????T为输出转矩即电磁转矩???????Ω为角速度?由此可见，电动机调速的方法有两种:一是控制电磁功率，所改变的是理想空载转速;二是增大损耗功率，以增大转速降。公式(6)?是电动机调速普遍的表达式。2??异步机模型与功率控制调速原理异步机是电动机的一种，其调速原理必然服从上述的普遍调速规律。根据能量转换原理，异步机可以等效成图2的网络模型。异步机的定子通过旋转磁场的作用，将电磁功率传输给转子，因此旋转磁场可以等效为电磁功率的传输通道，即图2中的感应通道。在磁场的作用下，转子电磁功率除损耗外转化为机械功率，这种电磁感应通道的特点是交流机与直流机本质的区别。异步机按转子型式可分为鼠笼型和绕线型，前者转子是封闭短路的，因此只有一个机械功率输出端口;后者转子是开启的，因此具有机械功率和电功率两个端口。转子的电功率端口可以通过电传导与外电路进行功率交换。异步机调速可以通过定子口或转子口实施功率控制调速，分别控制电磁功率或损耗功率。前者改变的是理想空载转速，调速效率较高，机械特性为平行曲线;后者增大转速降，调速效率较低，机械特性为汇交曲线。应该注意同步转速和理想空载转速的区别，同步转速?n1?是旋转磁场的变化速度，理想空载转速?n?0?是假定、转子全部电磁功率都转换为机械功率的机械速度。电动机的速度显然与n0密切相关，而与同步转速没有直接、必然的联系。3??恒转矩的电磁功率控制调速所