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1、电机控制,作者：许大中,责任编辑：李贵云 出版日期：2010年7月 IDPN：308-2010-36 课件章数：7,第二章 异步电机的控制,第二章 异步电机的控制,2-1 异步电动机的调速方法 2-2 异步电动机的调压调速 2-3 电磁滑差离合器（电磁调速电机） 2-4 绕线式异步电动机的调速 2-5 异步电动机变极调速 2-6 异步电机变频调速理论 2-7 静止变频嚣 2-8 异步电机变频调速系统 2-9 异步电机矢量变换控制,2-1 异步电动机的调速方法,1、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 2、调节电机旋转磁场的同步速度ns,2-2 异步电动机的调压调速,双向晶闸管
2、调压的触发控制方法： 1、相控技术 2、整周波通断控制 三相异步电动机的晶闸管调压系统主回路的接法（图2-1）,2-3 电磁滑差离合器（电磁调速电机）,2-4 绕线式异步电动机的调速,一、绕线式异步电动机变滑差调速的本质,二、转子串电阻调速,三、串级调速系统,1.晶闸管亚同步串级调速系统的构成与控制 2.运行特性 （1）开环机械特性 （2）双闭环控制下的动态特性 3.功率因数问题,晶闸管亚同步串级调速系统的主要缺点是功率因数低。 原因： （1）串级调速系统的功率因数比电机本身的功率因数低得多。 （2）电机本身的功率因数也被恶化。 （3）各类谐波无功的存在恶化了系统功率因数。,改进措施,（1）必
3、须采用高功率因数的串级调速装置。 （2）可以采用改变逆变变压器拍头来变化变压器次级电压，或者采用两个逆变器的纵续联接替代一大容量逆变器。 （3）另外还可在转子直流回路中加入斩波器调压以街小逆变角变化范围的改善功率因数方案。,四、双馈调速系统,双馈调速系统的优点,与亚同步串级调速系统相比，双馈调速系统具有以下优点： (1)在相同的额定功率和调速范围条件下，由于双馈调速系统可以在同步转速上、下行，转子回路中设置的调速装置容量要比亚同步串级调速系统中的装置容量减小一半。 (2)由于滑差功率可以双向传送，具有再生制动功能，双馈调速系统动态响应快。 (3)超同步转速运行时系统功率因数高。,2-5 异步电
4、动机变极调速,一、变极调速原理,1.y-yy接变极,2. -yy接法变极,2-6 异步电机变频调速理论,一、变频调速的基本控制方式,1.基频以下调速 2.基频以上调速,二、电压源供电时异步电机的工作特性,1.恒电压/频率比控制,2.恒气隙电势/频率比控制,3.恒转子电势/频率比控制,4.恒功率运行,三、电流源供电时异步电机的工作特性,1.变频器供电的非正弦特性,四、变频器非正弦供电对异步电机运行性能的影响,2.电源非正弦对电机运行性能的影响 （1）磁路工作点 （2）定子漏抗 （3）转于回路参数 （4）功率因数 （5）损耗与效率 （6）谐波转矩 （7）电应力问题 （8）轴电流问题,变频器非正弦供
5、电下，异步电机损能与相应效率的变化与变频器类型有一定的关系。 电压源型变频器供电时，谐泼的含量比例取决于供电电压，与电机负载大小关系不大，使谐拨电流及其所产生的附加损耗几乎大小一定。 电流源型变频器供电时，电机电流波形确定，电流中各谐波分量所占比例确定，大小则随负载正比变化，负载增加时谐波分量大小显著增加。,消除轴电流的措施,为消除输电流，可以采取如下措施： 对于较小的铀电流，可以适当增大电机气隙和选用合适轴承及润滑脂来加以限制。 对于过高轴电压，应设法隔断铀电流回路，如采用陶瓷滚子轴承或实现轴承室绝缘。 使用隔离变压器并经可靠接地可以消除定子零序电压。 在电机定于槽棋上覆以接地金属箔并与铁芯
6、绝缘，可使定子零序电压通过由金属箱形成的旁路电容短路而消失。,2-7 静止变频嚣,一、交-直-交变频嚣 1.结构型式 （1）可控整流器调压、逆变器调频方式 （2）不控整流器整流、斩波器调压、逆变器调频方式 （3）不控整流器整流、脉宽调制型（PWM）逆变器同时实现调压调频方式,（1）可控整流器调压、逆变器调频方式,（2）不控整流器整流、斩波器调压、逆变器调频方式,（3）不控整流器整流、脉宽调制型（PWM）逆变器同时实现调压调频方式,2.逆变器晶闸管的换流,3.逆变器的电源特性,电压源型逆变器与电流源型逆变器性能有很大不同，主要表现在： （1）功率元件导通方式 （2）四象限运行能力 （3）过电流保
7、护 （4）适应范围,二、交-交变频器,1.方波型变频器,2.正弦波交-交变频器,三、脉宽调制型（PWM）逆变器,1.正弦脉宽调制（SPWM）,（1）采样法： 单极性控制 双极性控制,不同的调制方式 同步调制 异步调制 分段同步调制,（2）指定谐波消除法,2.电流跟踪控制,3.磁链跟踪控制（电压空间矢量控制）,四、谐振软性开关技术,（1）器件发热限制 （2）二次击穿限制 （3）吸收电路的局限性,2-8 异步电机变频调速系统,异步电机变频调速系统可以分为： 频率开环 频率闭环,一、频率开环、电压源逆变器异步电机变频调速系统,二、频率开环、电流源逆变器一异步电机变频调速系统,三、转差频率控制异步电机
8、变频调速系统,1.控制方法,2.转差频率控制变频调速系统,2-9 异步电机矢量变换控制,一、矢量变换控制的基本概念 转矩平衡方程式：,二、矢量变换控制的理论基础,矢量变换控制的基本过程可以用图2-79来说明 1.坐标变换理论 （1）as-bs-cs坐标系至-坐标系间的变换 （2） -坐标系至M-T坐标系的变换 （3）直角坐标与极坐标变换,2.异步电机矢量变换控制用基本方程式,3.转子磁通空间位置的量测（磁通观测器） （1）直接检测法 （2）间接检测法,三、异步电机矢量变换控制系统,1.磁通检测式 （1）PWM电压源逆变器异步电机矢量控制系统 （2）电流源逆变器异步电机矢量控制系统,2.转差频率控制式,
