異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法

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1、第二章異步電機(jī)的控制2-1異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式n=ns(1-s)，異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法只有兩大類：在電機(jī)中旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步速度ns恒定的情況下，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)差率s和直流電動(dòng)機(jī)的串電阻調(diào)速相類似，屬于耗能的低效調(diào)速方法調(diào)壓調(diào)速、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、斬波調(diào)速、滑差離合器調(diào)速②調(diào)節(jié)電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步速度ns。和直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓調(diào)速相類似屬于高效率的調(diào)速方法變極調(diào)速、變頻調(diào)速注意：串級(jí)調(diào)速調(diào)速方式屬于①，但屬高效調(diào)速(1)低效調(diào)速方法是耗能的調(diào)速方法，調(diào)速過(guò)程要伴隨損耗的增加，不經(jīng)濟(jì)。但是，這類調(diào)速方法比較簡(jiǎn)單，設(shè)備價(jià)格比較

2、便宜，故還是廣泛應(yīng)用于一些調(diào)速范圍不大、低速運(yùn)行時(shí)間不長(zhǎng)、電機(jī)容量較小的場(chǎng)合中。特別值得指出的是，這種調(diào)轉(zhuǎn)差的耗能調(diào)速方法在透平式風(fēng)機(jī)、水泵類設(shè)備的小范圍調(diào)速節(jié)能中能產(chǎn)生明顯的節(jié)能效果，因而被廣泛采用。(2)變極調(diào)速屬于高效調(diào)速方法，變極調(diào)速方法比較簡(jiǎn)單，投資較小，但是它是有級(jí)調(diào)速，一般只有二級(jí)，最多也只有三四級(jí)，只適用于二三種固定運(yùn)行工況的場(chǎng)合，同時(shí)也只限定在鼠籠式異步電機(jī)中應(yīng)用。(3)異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速不但能無(wú)級(jí)變速，而且可根據(jù)負(fù)載特性的不同，通過(guò)適當(dāng)調(diào)節(jié)電壓與頻率之間的關(guān)系，使電機(jī)始終運(yùn)行在高效區(qū)，并保證良好的運(yùn)行特性。

3、異步電動(dòng)機(jī)采用變頻起動(dòng)更能顯著改善起動(dòng)性能，大幅底降低電機(jī)的起動(dòng)電流，增加起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，所以變頻調(diào)速是異步電動(dòng)機(jī)理想的調(diào)速方法。然而變頻調(diào)速需要一個(gè)能滿足電機(jī)運(yùn)行要求的變頻電源，設(shè)備投資較大，成為異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)推廣應(yīng)用中的主要障礙。不過(guò)隨著電力電子器件的發(fā)展和變頻技術(shù)的成熟，這一局面正在逐步改善。變頻電源按其特性分為電壓源型和電流源型兩大類。電壓源逆變器其直流側(cè)用電容濾波，內(nèi)阻抗比較小，輸出電壓比較穩(wěn)定，其特性和普通市電相類似，適用于多臺(tái)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行和協(xié)同調(diào)速，廣泛應(yīng)用于化纖、冶金等行業(yè)的多機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中。這種逆變器的輸出電

4、流可以突變，容易出現(xiàn)過(guò)電流，需要有快速的保護(hù)系統(tǒng)。電壓源逆變器的主要問(wèn)題是它不易適應(yīng)電動(dòng)機(jī)四象限運(yùn)行的要求，不易實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)。電流源逆變器的情況正好與此相反，由于在它的直流回路中接有較大的平波電抗器，電感濾波使得它的內(nèi)阻抗比較大，輸出電流比較穩(wěn)定，出現(xiàn)過(guò)電流的可能性較小，這對(duì)過(guò)載能力比較低的半導(dǎo)體器件來(lái)說(shuō)比較安全。然而異步電動(dòng)機(jī)在電流源逆變器供電下運(yùn)行穩(wěn)定性比較差，通常需要采用閉環(huán)控制和動(dòng)態(tài)校正才能保證電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。電流源逆變器供電的最大優(yōu)點(diǎn)在于容易實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行，可以進(jìn)行再生制動(dòng)，較多地被應(yīng)用于中等以上容量的單臺(tái)電動(dòng)機(jī)調(diào)速

5、中變頻器采用半控器件晶閘管作為功率開(kāi)關(guān)器件，由于異步電機(jī)工作在落后功率因數(shù)狀態(tài)，無(wú)法向直交變換的逆變器提供元件換流所需的落后無(wú)功電流，異步電機(jī)所用晶閘管逆變器通常均帶有強(qiáng)迫關(guān)斷的輔助換流電路，復(fù)雜了變頻器結(jié)構(gòu)。此外，由于晶閘管開(kāi)關(guān)頻率低，導(dǎo)致變頻器輸出電壓或電流為富含低次諧波的階梯波（六脈波）或方波，惡化了電機(jī)供電條件，產(chǎn)生了損耗、發(fā)熱、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、振動(dòng)與噪聲等諧波負(fù)面效應(yīng)。只是因?yàn)榫чl管元件技術(shù)成熟，可以做到高壓、大容量，故在電流型的大機(jī)組變頻傳動(dòng)中仍得到應(yīng)用。變頻器采用具有自關(guān)斷能力的高頻功率開(kāi)關(guān)器件(GTO、GTR、Powe

6、rMOSFET、IGBT、MCT),逆變器輸出特性有可能采用新型的脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)優(yōu)化，尤其是正弦脈寬調(diào)制(SPWM)和空間電壓矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)。脈沖寬度按正弦規(guī)律變化的SPWM波形顯著降低了逆變器輸出電壓中的低次諧波，高頻開(kāi)關(guān)方式又提高了輸出諧波頻率、降低了諧波幅值，也提高了逆變器動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，在中、小型異步電機(jī)變頻調(diào)速中獲得了極為廣泛的應(yīng)用。空間電壓矢量調(diào)制(SVPWM)是將逆變器與交流電機(jī)作為一個(gè)整體來(lái)考慮，通過(guò)對(duì)逆變器功率器件的開(kāi)關(guān)方式控制，輸出不同的三相電壓，構(gòu)成一個(gè)空間矢量，使電機(jī)氣隙中產(chǎn)生的實(shí)際磁通

7、盡可能地逼近電網(wǎng)正弦電壓供電時(shí)的理想圓形磁通軌跡，從而使變頻器輸出特性達(dá)到一個(gè)更高的綜合性能。由于SVPWM方法是將三相變量作統(tǒng)一處理，易于數(shù)字實(shí)現(xiàn)，目前已呈現(xiàn)取代SPWM的趨勢(shì)2-2異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓調(diào)速晶閘管調(diào)壓器的控制方法:(1)相位控制，通過(guò)改變晶閘管的觸發(fā)相位改變電壓輸出波形以實(shí)現(xiàn)調(diào)壓其輸出電壓中所含諧波分量比較大(2)通斷控制(周波控制)，即將雙向晶閘管用作交流過(guò)零開(kāi)關(guān)，交替地接通和阻斷幾個(gè)周波的電源交流電，用改變接通時(shí)間和切斷時(shí)間之比來(lái)控制輸出電壓的有效值。通斷的頻率不能太低，否則會(huì)引起電機(jī)轉(zhuǎn)速的波動(dòng)和大電流沖擊；如

8、通斷交替頻率較高，每次通斷時(shí)間間隔中交流電周波數(shù)較少，可能調(diào)速不夠平滑異步電機(jī)調(diào)壓控制中多用相控技術(shù)異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速:電機(jī)轉(zhuǎn)矩與輸入電壓基波的平方成正比，改變電機(jī)端電壓基波可以改變異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性形狀以及它們和負(fù)載特性的交點(diǎn)（工作點(diǎn)），從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速異步電動(dòng)