第十二章 交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)

1、第十二章第十二章交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)掌握：掌握： 交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速特性、特點(diǎn)和使用場(chǎng)合；交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速特性、特點(diǎn)和使用場(chǎng)合； 交流調(diào)速的基本原理和類型；交流調(diào)速的基本原理和類型； 各種調(diào)速系統(tǒng)的組成和工作原理。各種調(diào)速系統(tǒng)的組成和工作原理。)S(pf)S(nn16010由第四章交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：由第四章交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：本章將主要介紹異步電動(dòng)機(jī)各種調(diào)速系統(tǒng)的基本原理及特性，重點(diǎn)介紹改變頻本章將主要介紹異步電動(dòng)機(jī)各種調(diào)速系統(tǒng)的基本原理及特性，重點(diǎn)介紹改變頻率的各種調(diào)速系統(tǒng)。率的各種調(diào)速系統(tǒng)。12.1 晶閘管交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)晶閘管交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)一、采用晶閘管的交流調(diào)壓電路一、采用晶閘管

2、的交流調(diào)壓電路 即改變轉(zhuǎn)差率即改變轉(zhuǎn)差率S；改變極對(duì)數(shù)改變極對(duì)數(shù)p；改變頻率改變頻率f。定子電壓、轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子電壓定子電壓、轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子電壓當(dāng)電源電壓為正當(dāng)電源電壓為正半周時(shí)，觸發(fā)半周時(shí)，觸發(fā)VS1使之使之導(dǎo)通，電壓過零時(shí)，導(dǎo)通，電壓過零時(shí)，VS1自行關(guān)斷；自行關(guān)斷； 當(dāng)電源電壓為負(fù)當(dāng)電源電壓為負(fù)半周時(shí)，觸發(fā)半周時(shí)，觸發(fā)VS2使之使之導(dǎo)通，電壓過零時(shí)，導(dǎo)通，電壓過零時(shí)，VS1自行關(guān)斷；自行關(guān)斷；觸發(fā)控制角為：觸發(fā)控制角為：如此不斷重復(fù)，負(fù)載上便得到正負(fù)對(duì)稱的交流電壓。改變晶閘管控制角的大如此不斷重復(fù)，負(fù)載上便得到正負(fù)對(duì)稱的交流電壓。改變晶閘管控制角的大小，就可以改變負(fù)載上交流電壓的大小。小

3、，就可以改變負(fù)載上交流電壓的大小。1. 單相交流調(diào)壓電路單相交流調(diào)壓電路只需要一個(gè)脈沖只需要一個(gè)脈沖信號(hào)，脈沖周期為：信號(hào)，脈沖周期為：18002. 三相交流調(diào)壓電路三相交流調(diào)壓電路將三對(duì)反并聯(lián)的晶閘管（即單將三對(duì)反并聯(lián)的晶閘管（即單相調(diào)壓電路）分別接至三相負(fù)載就相調(diào)壓電路）分別接至三相負(fù)載就構(gòu)成了一個(gè)典型的三相交流調(diào)壓電構(gòu)成了一個(gè)典型的三相交流調(diào)壓電路。路。負(fù)載可以是星形連接，也可以負(fù)載可以是星形連接，也可以是三角形連接。是三角形連接。三相負(fù)載三相負(fù)載Y形連接形連接單相調(diào)壓電路單相調(diào)壓電路三相交流電壓三相交流電壓二、異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)二、異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)1異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速

4、特性異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速特性特點(diǎn)如下：特點(diǎn)如下：輕載時(shí)，外加電壓變化很大，轉(zhuǎn)速變化很小。即電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化范圍不大；輕載時(shí)，外加電壓變化很大，轉(zhuǎn)速變化很小。即電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化范圍不大； 重載時(shí)，降低供電電壓，轉(zhuǎn)速下降快，甚至停轉(zhuǎn)，引起電動(dòng)機(jī)過熱甚至燒壞；重載時(shí)，降低供電電壓，轉(zhuǎn)速下降快，甚至停轉(zhuǎn)，引起電動(dòng)機(jī)過熱甚至燒壞； 如果要使電動(dòng)機(jī)能在低速段運(yùn)行如果要使電動(dòng)機(jī)能在低速段運(yùn)行，一方面?zhèn)鲃?dòng)系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，另外，隨著一方面?zhèn)鲃?dòng)系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，另外，隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的降低會(huì)引起轉(zhuǎn)子電流相應(yīng)增大，可能引起過熱而損壞電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的降低會(huì)引起轉(zhuǎn)子電流相應(yīng)增大，可能引起過熱而損壞電動(dòng)機(jī)。2異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)

5、速系統(tǒng)異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)為了既能保證低速時(shí)的機(jī)械特性硬度，又能保證一定的負(fù)載能力，一般在調(diào)為了既能保證低速時(shí)的機(jī)械特性硬度，又能保證一定的負(fù)載能力，一般在調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)里采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，其控制系統(tǒng)原理框圖如圖所示。壓調(diào)速系統(tǒng)里采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，其控制系統(tǒng)原理框圖如圖所示。3. 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速時(shí)的損耗及異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速時(shí)的損耗及容量限制容量限制轉(zhuǎn)差功率：傳到轉(zhuǎn)子上的電磁功率轉(zhuǎn)差功率：傳到轉(zhuǎn)子上的電磁功率與轉(zhuǎn)子軸上產(chǎn)生的機(jī)械功率之差叫損耗與轉(zhuǎn)子軸上產(chǎn)生的機(jī)械功率之差叫損耗功率，也叫轉(zhuǎn)差功率。功率，也叫轉(zhuǎn)差功率。SPnnnTnTnTnPPPms 000095509550

6、95501) 轉(zhuǎn)差功率的大小由轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差功率的大小由轉(zhuǎn)差率S決定；決定；2) 這個(gè)轉(zhuǎn)差功率這個(gè)轉(zhuǎn)差功率,它將通過轉(zhuǎn)子導(dǎo)體發(fā)熱而消耗掉；它將通過轉(zhuǎn)子導(dǎo)體發(fā)熱而消耗掉；3) 在調(diào)壓調(diào)速中，如果工作在低速狀態(tài)，在調(diào)壓調(diào)速中，如果工作在低速狀態(tài)，S將較大，即轉(zhuǎn)差功率很大將較大，即轉(zhuǎn)差功率很大。調(diào)壓調(diào)速方法不太適合于長(zhǎng)期工作在低速的工作機(jī)械，如要用于這種機(jī)械，調(diào)壓調(diào)速方法不太適合于長(zhǎng)期工作在低速的工作機(jī)械，如要用于這種機(jī)械，電動(dòng)機(jī)容量就要適當(dāng)選擇大一些。電動(dòng)機(jī)容量就要適當(dāng)選擇大一些。12.2 晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng)晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng)一、變頻調(diào)速的原理一、變頻調(diào)速的原理 CfEUXf/Uf/Ex 因此，若外加

7、電壓不變，則磁通隨頻率改變而改變，亦即頻率降低，則磁通因此，若外加電壓不變，則磁通隨頻率改變而改變，亦即頻率降低，則磁通增加；頻率增加，磁通降低。增加；頻率增加，磁通降低。顯而易見，前者有可能造成電動(dòng)機(jī)的磁路過飽和，從而導(dǎo)致勵(lì)磁電流的增加顯而易見，前者有可能造成電動(dòng)機(jī)的磁路過飽和，從而導(dǎo)致勵(lì)磁電流的增加而引起鐵心過熱。而引起鐵心過熱。為了解決這一問題，這就要求在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，降頻的同時(shí)最好降壓，即為了解決這一問題，這就要求在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，降頻的同時(shí)最好降壓，即頻率與電壓能協(xié)調(diào)控制。頻率與電壓能協(xié)調(diào)控制。二、交二、交-直直-交變頻調(diào)速系統(tǒng)交變頻調(diào)速系統(tǒng)交流電交流電幅值可調(diào)的直流電幅值可調(diào)的直

8、流電幅值、頻率均可調(diào)的交流電幅值、頻率均可調(diào)的交流電可控整流電路可控整流電路逆變電路逆變電路逆變電路逆變電路整流電路整流電路整流電整流電路的觸路的觸發(fā)電路發(fā)電路逆變電路的觸發(fā)電路逆變電路的觸發(fā)電路系統(tǒng)中，晶閘管整流、移相觸發(fā)電路、脈沖放大器、電壓及速度負(fù)反饋環(huán)節(jié)系統(tǒng)中，晶閘管整流、移相觸發(fā)電路、脈沖放大器、電壓及速度負(fù)反饋環(huán)節(jié)的電路和原理與直流調(diào)速系統(tǒng)相同。的電路和原理與直流調(diào)速系統(tǒng)相同。脈沖發(fā)生器電路：脈沖發(fā)生器電路：電壓信號(hào)電壓信號(hào)脈沖信號(hào)脈沖信號(hào)幅值大小幅值大小頻率大小頻率大小頻率頻率/電壓（電壓（F/V）變換器變換器 ：電壓信號(hào)電壓信號(hào)脈沖信號(hào)脈沖信號(hào)幅值大小幅值大小頻率大小頻率大小環(huán)

9、行計(jì)數(shù)器環(huán)行計(jì)數(shù)器:實(shí)質(zhì)是一個(gè)脈沖分配器，它把來自頻率發(fā)生器的脈沖實(shí)質(zhì)是一個(gè)脈沖分配器，它把來自頻率發(fā)生器的脈沖6個(gè)（或個(gè)（或12個(gè)）一組依次分配，經(jīng)脈沖放大器后，順序觸發(fā)逆變器的個(gè)）一組依次分配，經(jīng)脈沖放大器后，順序觸發(fā)逆變器的6組晶閘管來實(shí)現(xiàn)逆變。組晶閘管來實(shí)現(xiàn)逆變。工作原理：工作原理：給定給定脈沖頻率脈沖頻率逆變器輸出電壓頻率逆變器輸出電壓頻率nF/V的輸出的輸出整流電路輸出整流電路輸出逆變器輸出電壓幅值逆變器輸出電壓幅值三、交三、交-交變頻調(diào)速系統(tǒng)交變頻調(diào)速系統(tǒng)交流電交流電頻率幅值可調(diào)的交流電頻率幅值可調(diào)的交流電1. 交流調(diào)頻電路交流調(diào)頻電路共共陰極組陰極組共共陽極組陽極組分析可知：分

10、析可知：共共陰極組整流電路可以把交流電變?yōu)檎胫艿闹绷麟妷海魂帢O組整流電路可以把交流電變?yōu)檎胫艿闹绷麟妷?；共陰極組整流電路可以把交流電變?yōu)樨?fù)半周的直流電壓；共陰極組整流電路可以把交流電變?yōu)樨?fù)半周的直流電壓；直流電壓的大小由控制角控制；直流電壓的大小由控制角控制；把共陽極組和共陰極組整流電路組合起來就可構(gòu)成交流調(diào)頻調(diào)壓電路。把共陽極組和共陰極組整流電路組合起來就可構(gòu)成交流調(diào)頻調(diào)壓電路。輸入電壓輸入電壓 f1和和2管交替導(dǎo)通管交替導(dǎo)通頻率為頻率為 f1、3、4、2 管管順序?qū)樞驅(qū)l率為頻率為 f /21、3、1、2、4、2管順序?qū)ü茼樞驅(qū)l率為頻率為 f /31、3、1、3、4、2、4、2管順序管順序?qū)▽?dǎo)通頻率為頻率為 f /4 改變改