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《交流異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)ppt課件.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、第二篇交流調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)，特別是鼠籠形異步電動(dòng)機(jī)，與直流電動(dòng)機(jī)相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、價(jià)格便宜、堅(jiān)固耐用、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、運(yùn)行可靠、很少維修、使用環(huán)境不受限制等優(yōu)點(diǎn)。但是，過(guò)去由于受科技發(fā)展水平的限制，把交流電動(dòng)機(jī)作為調(diào)速電動(dòng)機(jī)的技術(shù)困難未能得到較好的解決。在早期只有一些調(diào)速性能差、低效耗能的調(diào)速方法，如：（1）繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子外串電阻的調(diào)速方法。（2）鼠籠形異步電動(dòng)機(jī)定子調(diào)壓調(diào)速方法(利用自耦變壓器變壓調(diào)速；利用飽和電抗器變壓調(diào)速；利用晶閘管交流調(diào)壓器調(diào)壓調(diào)速)，還有變極對(duì)數(shù)調(diào)速方法及后來(lái)的電磁(轉(zhuǎn)差離合器)調(diào)速方法等
2、。20世紀(jì)70年代初席卷全球的石油危機(jī)促進(jìn)了交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，因?yàn)楫?dāng)時(shí)人們發(fā)現(xiàn)占電動(dòng)機(jī)用電量一半以上的風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)負(fù)載的拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)工作在恒速狀態(tài)，是靠閥門(mén)和擋板來(lái)調(diào)節(jié)流量和壓力的，因而造成了大量的電能浪費(fèi)。通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方法調(diào)節(jié)風(fēng)量或流量，一般可節(jié)電20%-30%，于是在工業(yè)化國(guó)家，變頻器出現(xiàn)了?？梢哉f(shuō)，交流調(diào)速系統(tǒng)的真正發(fā)展和應(yīng)用是從使用變頻調(diào)速技術(shù)來(lái)改造風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)負(fù)載開(kāi)始的。尤其是20世紀(jì)80年代以來(lái)，科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展為交流調(diào)速的發(fā)展創(chuàng)造了極為有利的技術(shù)條件和物質(zhì)基礎(chǔ)。包括：1)電力電子器件(PowerElectronicDevi
3、ce)的蓬勃發(fā)展和迅速換代推動(dòng)了交流調(diào)速的迅速發(fā)展。2)脈寬調(diào)制(PulseWidthModulatoan，PWM)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用優(yōu)化了變頻裝置的性能。3)矢量控制(VectorContol，VC)理論的誕生和發(fā)展奠定了現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)高性能化的基礎(chǔ)，這是實(shí)現(xiàn)高性能交流調(diào)速系統(tǒng)的一個(gè)重要突破。繼矢量控制技術(shù)之后，取得了直接轉(zhuǎn)矩控制(DirectTorqueControl，DTC)實(shí)際應(yīng)用的成功。4)微型計(jì)算機(jī)(MicroControllerUnit，MCU)控制技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用提高了交流調(diào)速系統(tǒng)的可靠性和操作、設(shè)置的多樣性與靈活性，
4、降低了變頻調(diào)速裝置的成本及體積。變頻調(diào)速是異步電動(dòng)機(jī)各種調(diào)速方案中效率最高、性能最好的一種方法，已獲得了廣泛的應(yīng)用，是當(dāng)前交流調(diào)速技術(shù)的主要發(fā)展方向之一。本篇在重點(diǎn)介紹交流異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，介紹了異步電動(dòng)機(jī)的降壓軟起動(dòng)技術(shù)、繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速與雙饋調(diào)速系統(tǒng)和同步電動(dòng)機(jī)的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)。第4章交流異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)交流異步電動(dòng)機(jī)的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)一般簡(jiǎn)稱(chēng)為異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)。由于在異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速時(shí)其理想的機(jī)械特性近似于他激直流電動(dòng)機(jī)的降壓調(diào)速特性，因此調(diào)速范圍寬，動(dòng)態(tài)特性較好；在采取相應(yīng)的控制技術(shù)后，異步
5、電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)性能，可與直流調(diào)速系統(tǒng)媲美，應(yīng)用范圍廣。4.1引言4.1.1交流調(diào)速系統(tǒng)與直流調(diào)速系統(tǒng)的比較作為一種動(dòng)力設(shè)備的任何電動(dòng)機(jī)，其主要特性是它的轉(zhuǎn)矩—轉(zhuǎn)速特性，在加（減）速和速度調(diào)節(jié)過(guò)程中都服從于基本運(yùn)動(dòng)學(xué)方程式Te-TL=Jdω/npdt。對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的起、制動(dòng)，如果能控制電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩恒定，則就能獲得恒定的加（減）速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)突加負(fù)載時(shí)，如果能把電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩迅速地提高到允許的最大值（Temax），則就能獲得最小的動(dòng)態(tài)速降和最短的動(dòng)態(tài)恢復(fù)時(shí)間?？梢?jiàn)，任何電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)特性如何，取決于對(duì)電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩控制效果如何
6、。由電機(jī)學(xué)可知，任何電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的原理，在本質(zhì)上都是電機(jī)內(nèi)部?jī)蓚€(gè)磁場(chǎng)相互作用的結(jié)果，因此各種電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩具有統(tǒng)一的表達(dá)式，即（4.1）式中，F(xiàn)s、Fr為定、轉(zhuǎn)子磁勢(shì)矢量的模值；Φm為氣隙主磁通矢量的模值；θs、θr為定子磁勢(shì)空間矢量Fs、轉(zhuǎn)子磁勢(shì)空間矢量Fr分別與氣隙合成磁勢(shì)空間矢量F∑之間的夾角，通常用電角度表示：θs=npθms，θr=npθmr，其中θms、θmr為機(jī)械角；F∑為氣隙合成磁勢(shì)空間矢量，當(dāng)忽略鐵損時(shí)與磁通矢量Φm同軸同向。1．直流調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)(1)直流調(diào)速系統(tǒng)控制的簡(jiǎn)單性在直流電機(jī)中，主極磁場(chǎng)在空間固定不動(dòng)，由
7、于換向器作用，電樞磁勢(shì)的軸線(xiàn)在空間也是固定的，如圖4-1a)所示。通常把主極的軸線(xiàn)稱(chēng)為直軸，即d軸（directaxis），與其垂直的軸稱(chēng)為交軸，即q軸（quadratureaxis）。若電刷放在幾何中性線(xiàn)上，則電樞磁勢(shì)的軸線(xiàn)與主極磁場(chǎng)軸線(xiàn)互相垂直，即與交軸重合。設(shè)氣隙合成磁場(chǎng)與電樞磁勢(shì)的夾角為θa，則從圖4-1b)可知，Φmsinθa=Φd為直軸每極下的磁通量。在主極磁場(chǎng)和電樞磁勢(shì)相互作用下，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩式中，F(xiàn)a=IaNa/π2npa，sinθad=1，所以上式成為（4.2）式中，為直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩系數(shù)。a）直流電機(jī)（二極）簡(jiǎn)圖b）空間矢量關(guān)
8、系圖圖4-1直流電機(jī)主極磁場(chǎng)和電樞磁勢(shì)關(guān)系圖由圖4-1a)可以看出，主極磁通Φd和電樞電流產(chǎn)生的磁勢(shì)方向總是互相垂直的，二者各自獨(dú)立，互不影響。此外，對(duì)于他勵(lì)直流電
