交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)

1、第章交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)第一頁(yè)，共65頁(yè)。內(nèi)容提要內(nèi)容提要n概述概述n交流調(diào)速系統(tǒng)的主要類型交流調(diào)速系統(tǒng)的主要類型n交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)n交流變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)交流變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)n繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)n交流調(diào)速系統(tǒng)的交流調(diào)速系統(tǒng)的MATLAB仿真仿真第二頁(yè)，共65頁(yè)。交流調(diào)速系統(tǒng)的主要類型交流調(diào)速系統(tǒng)的主要類型交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng)(AC Speed Regulating System): 以實(shí)現(xiàn)交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)以實(shí)現(xiàn)交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)為目標(biāo)的電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系節(jié)為目標(biāo)的電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)統(tǒng).第三頁(yè)，共65頁(yè)。勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī) 一、交流調(diào)速系

2、統(tǒng)的分類一、交流調(diào)速系統(tǒng)的分類交流電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī) 永磁同步電動(dòng)機(jī)永磁同步電動(dòng)機(jī) 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)及開(kāi)關(guān)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)及開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)都滿足磁阻電動(dòng)機(jī)都滿足“定子電定子電流的頻率與轉(zhuǎn)速有嚴(yán)格比例流的頻率與轉(zhuǎn)速有嚴(yán)格比例關(guān)系關(guān)系”的條件，所以也把它的條件，所以也把它歸入同步電動(dòng)機(jī)。歸入同步電動(dòng)機(jī)。 當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與定子電流的頻率有嚴(yán)格定子電流的頻率有嚴(yán)格比例關(guān)系的電動(dòng)機(jī)稱比例關(guān)系的電動(dòng)機(jī)稱同同步電動(dòng)機(jī)步電動(dòng)機(jī)，無(wú)嚴(yán)格比例關(guān)，無(wú)嚴(yán)格比例關(guān)系的電動(dòng)機(jī)稱系的電動(dòng)機(jī)稱異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)。特種同步電動(dòng)機(jī)特種同步電動(dòng)機(jī) 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)磁

3、阻電動(dòng)機(jī)直流無(wú)換向器電動(dòng)機(jī)直流無(wú)換向器電動(dòng)機(jī)交流無(wú)換向器電動(dòng)機(jī)交流無(wú)換向器電動(dòng)機(jī) 交流電動(dòng)機(jī)是定交流電動(dòng)機(jī)是定子繞組通入交流電子繞組通入交流電的電機(jī)，其定子磁的電機(jī)，其定子磁動(dòng)勢(shì)是一個(gè)旋轉(zhuǎn)的動(dòng)勢(shì)是一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁動(dòng)勢(shì)。磁動(dòng)勢(shì)。同步電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī) 第四頁(yè)，共65頁(yè)。交流調(diào)速系統(tǒng)的分類交流調(diào)速系統(tǒng)的分類電動(dòng)機(jī)類別電動(dòng)機(jī)類別調(diào)速原理調(diào)速原理電力電子變換器電力電子變換器形式形式變換器的變換器的電源特性電源特性異異步步電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)繞線式轉(zhuǎn)子繞線式轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速（變轉(zhuǎn)差）串級(jí)調(diào)速（變轉(zhuǎn)差）交直交變頻交直交變頻（整流有源逆變）（整流有源逆變）交交變頻交交變頻電流源型電流源型鼠籠式轉(zhuǎn)子鼠籠式轉(zhuǎn)

4、子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速調(diào)壓調(diào)速交流調(diào)壓交流調(diào)壓電壓源型電壓源型變頻調(diào)速，他控式變頻調(diào)速，他控式變頻調(diào)速，矢量控變頻調(diào)速，矢量控制制交直交變頻交直交變頻（整流無(wú)源逆變）（整流無(wú)源逆變）交交變頻交交變頻電流源型電流源型電壓源型電壓源型同同步步電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)常規(guī)意義常規(guī)意義同步電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)無(wú)換向器無(wú)換向器電機(jī)電機(jī)變頻調(diào)速，自控式變頻調(diào)速，自控式交直交變頻（可控交直交變頻（可控整流有源逆變）整流有源逆變）交交變頻交交變頻電流源型電流源型無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速，自控式變頻調(diào)速，自控式交直交變頻交直交變頻電壓源型電壓源型開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速，自控式變頻調(diào)速，自控式交

5、直交，交直交，（單極性脈動(dòng)電流）（單極性脈動(dòng)電流）第五頁(yè)，共65頁(yè)。交流調(diào)速按對(duì)象劃 分異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速按Ps變化情況劃分Ps功率消耗型Ps功率回饋型Ps功率不變型交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)串級(jí)調(diào)速變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)方式SPWM按對(duì)象劃 分他控同步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)自控同步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式次同步串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)超同步串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)恒U1/1控制恒Eg /1控制恒Er /1控制 轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)恒 壓 頻 比控 制 變 頻調(diào)速系統(tǒng) 轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn) 差 頻 率控 制 變 頻調(diào)速系統(tǒng)矢量控制 變 頻調(diào)速系統(tǒng)第六頁(yè)，共65頁(yè)。二、異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的分類二、異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的分類spfn1601可歸納出三類調(diào)速

6、方法：可歸納出三類調(diào)速方法：變極對(duì)數(shù)變極對(duì)數(shù)p的調(diào)速、變轉(zhuǎn)差率的調(diào)速、變轉(zhuǎn)差率s調(diào)速及變電源頻率調(diào)速及變電源頻率f1調(diào)速。調(diào)速。 原始的分類方法有原始的分類方法有： 1）變極調(diào)速；）變極調(diào)速；2）變）變s調(diào)速：調(diào)壓調(diào)速、繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、調(diào)速：調(diào)壓調(diào)速、繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、繞線式異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速；繞線式異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速；3）變頻調(diào)速。）變頻調(diào)速。 (1)從異步電機(jī)轉(zhuǎn)速表達(dá)式從異步電機(jī)轉(zhuǎn)速表達(dá)式第七頁(yè)，共65頁(yè)。從定子傳入轉(zhuǎn)子從定子傳入轉(zhuǎn)子的電磁功率的電磁功率總機(jī)械功率總機(jī)械功率轉(zhuǎn)子銅耗轉(zhuǎn)子銅耗（轉(zhuǎn)差功率）（轉(zhuǎn)差功率）定義：轉(zhuǎn)

7、差功率定義：轉(zhuǎn)差功率 Ps s Pem1mccemPs P2cuemspsPP2emmeccuPPpemP(2)按電動(dòng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)換類型分類按電動(dòng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)換類型分類第八頁(yè)，共65頁(yè)。 按照交流異步電機(jī)按照交流異步電機(jī)的原理，從定子傳入的原理，從定子傳入轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子的電磁功率電磁功率可分可分成兩部分：一部分是成兩部分：一部分是拖動(dòng)負(fù)載的有效功率，拖動(dòng)負(fù)載的有效功率，稱作稱作機(jī)械功率機(jī)械功率；另一；另一部分是傳輸給轉(zhuǎn)子電部分是傳輸給轉(zhuǎn)子電路的路的轉(zhuǎn)差功率轉(zhuǎn)差功率，與轉(zhuǎn)，與轉(zhuǎn)差率差率 s s 成正比。成正比。 PmechPmPs第九頁(yè)，共65頁(yè)。（1）轉(zhuǎn)差功率消耗型）轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)：轉(zhuǎn)差功率全

8、部轉(zhuǎn)化成熱能而被調(diào)速系統(tǒng)：轉(zhuǎn)差功率全部轉(zhuǎn)化成熱能而被消耗掉。消耗掉。 特點(diǎn)特點(diǎn)：系統(tǒng)的效率低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。：系統(tǒng)的效率低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。調(diào)壓調(diào)速、繞線式異步電動(dòng)調(diào)壓調(diào)速、繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)屬于此類。屬于此類。（2）轉(zhuǎn)差功率回饋型）轉(zhuǎn)差功率回饋型調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)差功率的少部分被消耗掉，轉(zhuǎn)差功率的少部分被消耗掉，大部分通過(guò)變流裝置回饋給電網(wǎng)或者轉(zhuǎn)化為機(jī)械能予以利用。大部分通過(guò)變流裝置回饋給電網(wǎng)或者轉(zhuǎn)化為機(jī)械能予以利用。 特點(diǎn)特點(diǎn)：效率較高。：效率較高。串級(jí)調(diào)速串級(jí)調(diào)速屬該類系統(tǒng)。屬該類系統(tǒng)。（3）轉(zhuǎn)差功率不變型）轉(zhuǎn)差功率不變型

9、調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速過(guò)程中，轉(zhuǎn)差功率基本調(diào)速過(guò)程中，轉(zhuǎn)差功率基本不變。不變。 特點(diǎn)特點(diǎn)：效率最高。：效率最高。變極調(diào)速、變頻調(diào)速變極調(diào)速、變頻調(diào)速系統(tǒng)屬于此類。系統(tǒng)屬于此類。科學(xué)分類方法（科學(xué)分類方法（根據(jù)對(duì)轉(zhuǎn)差功率的處理方法分類根據(jù)對(duì)轉(zhuǎn)差功率的處理方法分類）分為三類：）分為三類：第十頁(yè)，共65頁(yè)。第第 5 章章交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)一種轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)一種轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng) 第十一頁(yè)，共65頁(yè)。本章提要本章提要n異步電異步電動(dòng)動(dòng)機(jī)改變電壓時(shí)的機(jī)械特性機(jī)改變電壓時(shí)的機(jī)械特性n異步電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)速電路異步電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)速電路n閉環(huán)控制的調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)及其靜特性閉環(huán)控制的調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)

10、及其靜特性第十二頁(yè)，共65頁(yè)。一、異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性一、異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性式中：式中：為定子每相電阻和折算到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子為定子每相電阻和折算到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子每相電阻；每相電阻；為定子每相漏感和折算到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子每為定子每相漏感和折算到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子每相漏感相漏感2lrsl212rs1r2spe/3LLsRRsRUnTrs,RRs1L1rL5.1 異步電動(dòng)機(jī)改變電壓時(shí)的機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)改變電壓時(shí)的機(jī)械特性第十三頁(yè)，共65頁(yè)。n可見(jiàn)，當(dāng)可見(jiàn)，當(dāng)電源頻率電源頻率 1、轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率s s一定時(shí)，一定時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩與定子電電磁轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方成正比壓的平方成正比。當(dāng)電壓。當(dāng)電壓Us和頻率和頻

11、率 1一定時(shí)，機(jī)械特性方一定時(shí)，機(jī)械特性方程式程式Te= f（s）是一個(gè)二次表達(dá)式。在定子電壓）是一個(gè)二次表達(dá)式。在定子電壓Us和頻率和頻率 1均為額定值的情況下，可畫出異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)均為額定值的情況下，可畫出異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性曲線如圖所示。械特性曲線如圖所示。 nsTeTq0Temaxsman001bTL異步電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性第十四頁(yè)，共65頁(yè)。注意：注意： （1）設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)時(shí)通常把額定轉(zhuǎn)矩）設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)時(shí)通常把額定轉(zhuǎn)矩Ten確定為確定為 左右。定左右。定義最大轉(zhuǎn)矩義最大轉(zhuǎn)矩Temax與額定轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩Ten之比為之比為emax21TenemaxMTTM稱為過(guò)

12、載倍數(shù)。稱為過(guò)載倍數(shù)。 nsTeTq0Temaxsman001bTL異步電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性第十五頁(yè)，共65頁(yè)。 (2) (2)異步電動(dòng)機(jī)的工作區(qū)域，一般只能在異步電動(dòng)機(jī)的工作區(qū)域，一般只能在 范圍內(nèi)，在范圍內(nèi)，在該范圍內(nèi)轉(zhuǎn)矩可以近似看成和轉(zhuǎn)差率成正比，故稱為該范圍內(nèi)轉(zhuǎn)矩可以近似看成和轉(zhuǎn)差率成正比，故稱為機(jī)械特機(jī)械特性的線性段性的線性段，大于，大于sm部分則為部分則為機(jī)械特性的非線性段機(jī)械特性的非線性段。 m0ss nsTeTq0Temaxsman001bTL圖異步電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性圖異步電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性（3）在機(jī)械特性曲線上，轉(zhuǎn)速）在機(jī)械特性曲線上，轉(zhuǎn)速為零時(shí)所對(duì)應(yīng)的為

13、零時(shí)所對(duì)應(yīng)的起始轉(zhuǎn)矩為起始轉(zhuǎn)矩為Tq，且且s=1，此點(diǎn)對(duì)應(yīng)著電機(jī)剛開(kāi)，此點(diǎn)對(duì)應(yīng)著電機(jī)剛開(kāi)始啟動(dòng)的狀態(tài)，此時(shí)啟動(dòng)電始啟動(dòng)的狀態(tài)，此時(shí)啟動(dòng)電流很大，可達(dá)電機(jī)額定電流流很大，可達(dá)電機(jī)額定電流的的47倍，但啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩卻不大。倍，但啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩卻不大。 第十六頁(yè)，共65頁(yè)。 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速方式廣泛應(yīng)用于啟動(dòng)時(shí)限制啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速方式廣泛應(yīng)用于啟動(dòng)時(shí)限制啟動(dòng)電流和一些調(diào)速精度要求不高的場(chǎng)合，目前調(diào)壓調(diào)速方電流和一些調(diào)速精度要求不高的場(chǎng)合，目前調(diào)壓調(diào)速方式在式在家用風(fēng)扇、電動(dòng)工具家用風(fēng)扇、電動(dòng)工具等小容量系統(tǒng)中仍然普遍應(yīng)用。等小容量系統(tǒng)中仍然普遍應(yīng)用。 根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性方程式，根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特

14、性方程式，當(dāng)當(dāng)電源頻率電源頻率 1、轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率s s一定時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方成正比，一定時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方成正比，這這說(shuō)明不同的定子電壓，可以得到不同的人為機(jī)械特性。說(shuō)明不同的定子電壓，可以得到不同的人為機(jī)械特性。二、調(diào)壓時(shí)的人為機(jī)械特性二、調(diào)壓時(shí)的人為機(jī)械特性第十七頁(yè)，共65頁(yè)。調(diào)壓時(shí)的機(jī)械特性TeOnn1TemaxsmTL UsN0.7UsNABCFDE0.5UsN風(fēng)機(jī)類負(fù)載特性風(fēng)機(jī)類負(fù)載特性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性Tst 圖圖5-2 異步電動(dòng)機(jī)在異步電動(dòng)機(jī)在不同電壓下的機(jī)械特性不同電壓下的機(jī)械特性特點(diǎn)：特點(diǎn)：(1)n1不變不變(2)T(包括包括Tst)正正比于比于

15、u1的平方的平方(3)Sm不變不變(4)降壓調(diào)速降壓調(diào)速第十八頁(yè)，共65頁(yè)。 帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載TL時(shí)，可得不同的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，時(shí)，可得不同的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，如圖如圖5-2中的中的A，B，C點(diǎn)。由于普通異步電動(dòng)點(diǎn)。由于普通異步電動(dòng)機(jī)工作段轉(zhuǎn)差率機(jī)工作段轉(zhuǎn)差率S很小，因此對(duì)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載來(lái)很小，因此對(duì)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載來(lái)說(shuō)，調(diào)速范圍很小。但是，對(duì)風(fēng)機(jī)泵類機(jī)械，說(shuō)，調(diào)速范圍很小。但是，對(duì)風(fēng)機(jī)泵類機(jī)械，由于其負(fù)載特性為由于其負(fù)載特性為TL=kna(a1)，采用調(diào)壓調(diào)，采用調(diào)壓調(diào)速則可得到較大的調(diào)速范圍，如圖速則可得到較大的調(diào)速范圍，如圖5-2中的中的D，E，F(xiàn)點(diǎn)。點(diǎn)。第十九頁(yè)，共65頁(yè)。 顯然，帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)的變壓

16、調(diào)速范圍增顯然，帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)的變壓調(diào)速范圍增大了，堵轉(zhuǎn)工作也不致燒壞電機(jī)，這種電機(jī)又大了，堵轉(zhuǎn)工作也不致燒壞電機(jī)，這種電機(jī)又稱作稱作交流力矩電機(jī)交流力矩電機(jī)。 為了能在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下擴(kuò)大調(diào)速范圍，并使電為了能在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下擴(kuò)大調(diào)速范圍，并使電機(jī)能在較低轉(zhuǎn)速下運(yùn)行而不致過(guò)熱，就要求電機(jī)轉(zhuǎn)機(jī)能在較低轉(zhuǎn)速下運(yùn)行而不致過(guò)熱，就要求電機(jī)轉(zhuǎn)子有較高的電阻值，這樣的電機(jī)在變電壓時(shí)的機(jī)械子有較高的電阻值，這樣的電機(jī)在變電壓時(shí)的機(jī)械特性繪于特性繪于圖圖5-35-3。第二十頁(yè)，共65頁(yè)。 交流力矩電機(jī)的機(jī)械特性交流力矩電機(jī)的機(jī)械特性圖5-3 高轉(zhuǎn)子電阻電動(dòng)機(jī)（交流力矩電動(dòng)機(jī)）在不同電壓下的機(jī)械特性 UsN0.7U

17、sNABCTL0.5UsN恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性n0Te0s,n10第二十一頁(yè)，共65頁(yè)。 所謂的所謂的調(diào)壓調(diào)速調(diào)壓調(diào)速，就是通過(guò)改變定子外加電就是通過(guò)改變定子外加電壓來(lái)改變其機(jī)械特性的函數(shù)關(guān)系，從而達(dá)到改變電壓來(lái)改變其機(jī)械特性的函數(shù)關(guān)系，從而達(dá)到改變電動(dòng)機(jī)在一定輸出轉(zhuǎn)矩下轉(zhuǎn)速的目的。動(dòng)機(jī)在一定輸出轉(zhuǎn)矩下轉(zhuǎn)速的目的。 那么，怎樣實(shí)現(xiàn)調(diào)壓調(diào)速呢？那么，怎樣實(shí)現(xiàn)調(diào)壓調(diào)速呢？第二十二頁(yè)，共65頁(yè)。M3M3M3TULSVVC+-(a)(b)(c)圖5-2 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速原理5.2 異步電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)速電路異步電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)速電路一、調(diào)壓調(diào)速方法一、調(diào)壓調(diào)速方法 獲取交流調(diào)壓電源的方法：獲取交流調(diào)壓電源的方法：

18、 （1）調(diào)壓器調(diào)壓調(diào)壓器調(diào)壓 如圖（如圖（a）所示。）所示。第二十三頁(yè)，共65頁(yè)。（2）飽和電抗器調(diào)壓）飽和電抗器調(diào)壓 如圖（如圖（b）所示，飽和電抗器）所示，飽和電抗器LS是帶有直流勵(lì)磁繞組的交是帶有直流勵(lì)磁繞組的交流電抗器。流電抗器。（3）晶閘管交流調(diào)壓器調(diào)壓）晶閘管交流調(diào)壓器調(diào)壓 如圖（如圖（c）所示。單相調(diào)壓電路如圖所示，其控制方法有兩種：）所示。單相調(diào)壓電路如圖所示，其控制方法有兩種： 1）相位控制方式）相位控制方式 通過(guò)改變晶閘管的導(dǎo)通角來(lái)改變輸出交流電壓。電壓輸出波通過(guò)改變晶閘管的導(dǎo)通角來(lái)改變輸出交流電壓。電壓輸出波形如圖所示。形如圖所示。 特點(diǎn)：輸出電壓較為精確、快速性好；但有

19、諧波污染。特點(diǎn)：輸出電壓較為精確、快速性好；但有諧波污染。第二十四頁(yè)，共65頁(yè)。RU1U1VT2VT圖5-3 晶閘管單相調(diào)壓電路U02t圖 5-4 晶 閘 管 相 位 控 制 下的 負(fù) 載 電 壓 波 形 晶閘管相位控制下的負(fù)載電壓波形晶閘管相位控制下的負(fù)載電壓波形 晶閘管單相調(diào)壓電路晶閘管單相調(diào)壓電路 第二十五頁(yè)，共65頁(yè)。 2）開(kāi)關(guān)控制方式）開(kāi)關(guān)控制方式 把晶閘管作為開(kāi)關(guān)，將負(fù)載與電源完全接通幾個(gè)半波，把晶閘管作為開(kāi)關(guān)，將負(fù)載與電源完全接通幾個(gè)半波，然后再完全斷開(kāi)幾個(gè)半波。交流電壓的大小靠改變?nèi)缓笤偻耆珨嚅_(kāi)幾個(gè)半波。交流電壓的大小靠改變通斷時(shí)通斷時(shí)間比間比t0/ tp來(lái)調(diào)節(jié)。輸出電壓波形如

20、圖所示。來(lái)調(diào)節(jié)。輸出電壓波形如圖所示。U00t通pt斷t圖 5-5 晶 閘 管 開(kāi) 關(guān) 控 制 下 的 負(fù) 載 電 壓 波 形 晶閘管開(kāi)關(guān)控制下的負(fù)載電壓波形晶閘管開(kāi)關(guān)控制下的負(fù)載電壓波形特點(diǎn)：采用特點(diǎn)：采用“過(guò)零過(guò)零”觸發(fā)，諧波污染小；轉(zhuǎn)速脈動(dòng)較大。觸發(fā)，諧波污染??；轉(zhuǎn)速脈動(dòng)較大。第二十六頁(yè)，共65頁(yè)。 二、交流調(diào)壓電路二、交流調(diào)壓電路 晶閘管三相交流調(diào)壓電路如圖所示。這種電路接法的特點(diǎn)晶閘管三相交流調(diào)壓電路如圖所示。這種電路接法的特點(diǎn)是是負(fù)載輸出諧波分量低，適用于低電壓大電流的場(chǎng)合負(fù)載輸出諧波分量低，適用于低電壓大電流的場(chǎng)合。 三相全波星形聯(lián)結(jié)的調(diào)壓電路三相全波星形聯(lián)結(jié)的調(diào)壓電路第二十七頁(yè)

21、，共65頁(yè)。 電路正常工作的條件：電路正常工作的條件： （1）在三相電路中至少要有一相的正向晶閘管與另一相的反）在三相電路中至少要有一相的正向晶閘管與另一相的反向晶閘管同時(shí)導(dǎo)通。向晶閘管同時(shí)導(dǎo)通。 （2）要求采用寬脈沖或雙窄脈沖觸發(fā)電路。）要求采用寬脈沖或雙窄脈沖觸發(fā)電路。 （3）要求）要求U、V、W三相電路中正向晶閘管的觸發(fā)信號(hào)三相電路中正向晶閘管的觸發(fā)信號(hào)相位互差相位互差120，三相電路中反向晶閘管的觸發(fā)信號(hào)相位，三相電路中反向晶閘管的觸發(fā)信號(hào)相位也互差也互差120；但同一相中反并聯(lián)的兩個(gè)正、反向晶閘管；但同一相中反并聯(lián)的兩個(gè)正、反向晶閘管的觸發(fā)脈沖相位應(yīng)互差的觸發(fā)脈沖相位應(yīng)互差 180。

22、 根據(jù)上面的結(jié)論，可得出三相調(diào)壓電路中各晶閘管觸發(fā)的次序根據(jù)上面的結(jié)論，可得出三相調(diào)壓電路中各晶閘管觸發(fā)的次序?yàn)闉閂T1 、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6、VT1，相鄰兩個(gè)，相鄰兩個(gè)晶閘管的觸發(fā)信號(hào)相位差為晶閘管的觸發(fā)信號(hào)相位差為60。第二十八頁(yè)，共65頁(yè)。調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的可逆運(yùn)行及制動(dòng)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的可逆運(yùn)行及制動(dòng)M312345678910圖5-11 電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)及制動(dòng)電路圖圖5-4 電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)及制動(dòng)電路電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)及制動(dòng)電路第二十九頁(yè)，共65頁(yè)。 1、可逆運(yùn)行、可逆運(yùn)行 方法：改變定子供電電壓的相序，如圖所示。圖方法：改變定子供電電壓的相序，如圖所示。圖中晶閘管中晶閘管16

23、供給電動(dòng)機(jī)定子正相序電源；而晶閘管供給電動(dòng)機(jī)定子正相序電源；而晶閘管710及及1、4供給定子反相序電源。供給定子反相序電源。 2、反接制動(dòng)與能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)與能耗制動(dòng) 反接制動(dòng)時(shí)，工作的晶閘管為供給反相序電源的反接制動(dòng)時(shí)，工作的晶閘管為供給反相序電源的6個(gè)元個(gè)元件。件。 耗能制動(dòng)時(shí)，可不對(duì)稱地控制某幾個(gè)晶閘管工作。耗能制動(dòng)時(shí)，可不對(duì)稱地控制某幾個(gè)晶閘管工作。例：使例：使1、2、6三個(gè)元件導(dǎo)通，其它元件都不工作，這樣三個(gè)元件導(dǎo)通，其它元件都不工作，這樣就可使電機(jī)定子繞阻中流過(guò)直流電流，實(shí)現(xiàn)能耗制動(dòng)。就可使電機(jī)定子繞阻中流過(guò)直流電流，實(shí)現(xiàn)能耗制動(dòng)。 所以調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)具有良好的制動(dòng)特性。所以調(diào)壓調(diào)

24、速系統(tǒng)具有良好的制動(dòng)特性。第三十頁(yè)，共65頁(yè)。5.3 閉環(huán)控制的調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)及其靜特性閉環(huán)控制的調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)及其靜特性 采用普通異步電機(jī)的變電壓調(diào)速時(shí)，調(diào)速范圍采用普通異步電機(jī)的變電壓調(diào)速時(shí)，調(diào)速范圍很窄，采用很窄，采用高轉(zhuǎn)子電阻的力矩電機(jī)可以增大調(diào)速范高轉(zhuǎn)子電阻的力矩電機(jī)可以增大調(diào)速范圍，但機(jī)械特性又變軟，圍，但機(jī)械特性又變軟，因而當(dāng)負(fù)載變化時(shí)靜差率因而當(dāng)負(fù)載變化時(shí)靜差率很大，開(kāi)環(huán)控制很難解決這個(gè)矛盾。很大，開(kāi)環(huán)控制很難解決這個(gè)矛盾。 為此，對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)的負(fù)載，要求調(diào)速范圍為此，對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)的負(fù)載，要求調(diào)速范圍大于大于D=2時(shí)，往往采用帶轉(zhuǎn)速反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)時(shí)，往往采用帶轉(zhuǎn)速反饋的閉環(huán)

25、控制系統(tǒng)（見(jiàn)圖（見(jiàn)圖5-6a）。）。第三十一頁(yè)，共65頁(yè)。1. 系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成圖圖5-6 帶轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)控制的交流變壓調(diào)速系統(tǒng)帶轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)控制的交流變壓調(diào)速系統(tǒng)ASRU*n+-UnGT+M3TGa)原理圖原理圖 -Ucn第三十二頁(yè)，共65頁(yè)。2. 系統(tǒng)靜特性系統(tǒng)靜特性eTOnn0TLUsNAAAUs min恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性圖圖5-6b 閉環(huán)控制變壓調(diào)速系統(tǒng)的靜特性閉環(huán)控制變壓調(diào)速系統(tǒng)的靜特性U*n3U*n1U*n2第三十三頁(yè)，共65頁(yè)。 當(dāng)系統(tǒng)帶負(fù)載在當(dāng)系統(tǒng)帶負(fù)載在 A 點(diǎn)運(yùn)行時(shí)，如果負(fù)載增大引點(diǎn)運(yùn)行時(shí)，如果負(fù)載增大引起轉(zhuǎn)速下降，反饋控制作用能提高定子電壓，從起轉(zhuǎn)速下降，反

26、饋控制作用能提高定子電壓，從而在右邊一條機(jī)械特性上找到新的工作點(diǎn)而在右邊一條機(jī)械特性上找到新的工作點(diǎn) A。同。同理，當(dāng)負(fù)載降低時(shí)，會(huì)在左邊一條特性上得到定子電理，當(dāng)負(fù)載降低時(shí)，會(huì)在左邊一條特性上得到定子電壓低一些的工作點(diǎn)壓低一些的工作點(diǎn) A。第三十四頁(yè)，共65頁(yè)。 按照反饋控制規(guī)律，將按照反饋控制規(guī)律，將A、A、A 連接起來(lái)便連接起來(lái)便是是閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性。盡管異步電機(jī)的開(kāi)環(huán)機(jī)械特性盡管異步電機(jī)的開(kāi)環(huán)機(jī)械特性和直流電機(jī)的開(kāi)環(huán)特性差別很大，但是在不同電壓的和直流電機(jī)的開(kāi)環(huán)特性差別很大，但是在不同電壓的開(kāi)環(huán)機(jī)械特性上各取一個(gè)相應(yīng)的工作點(diǎn)，連接起來(lái)便開(kāi)環(huán)機(jī)械特性上各取一個(gè)相應(yīng)的工作點(diǎn)

27、，連接起來(lái)便得到閉環(huán)系統(tǒng)靜特性，這樣的分析方法對(duì)兩種電機(jī)是得到閉環(huán)系統(tǒng)靜特性，這樣的分析方法對(duì)兩種電機(jī)是完全一致的。完全一致的。第三十五頁(yè)，共65頁(yè)。 盡管異步力矩電機(jī)的機(jī)械特性很軟，但由系盡管異步力矩電機(jī)的機(jī)械特性很軟，但由系統(tǒng)放大系數(shù)決定的閉環(huán)系統(tǒng)靜特性卻可以很硬。統(tǒng)放大系數(shù)決定的閉環(huán)系統(tǒng)靜特性卻可以很硬。 如果采用如果采用PI調(diào)節(jié)器，照樣可以做到無(wú)靜差。調(diào)節(jié)器，照樣可以做到無(wú)靜差。改改變給定信號(hào)，則靜特性平行地上下移動(dòng)，達(dá)到調(diào)速變給定信號(hào)，則靜特性平行地上下移動(dòng)，達(dá)到調(diào)速的目的。的目的。第三十六頁(yè)，共65頁(yè)。(1) 電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩Ten設(shè)定為 左右。 emax21T定義

28、最大轉(zhuǎn)矩Temax與額定轉(zhuǎn)矩Ten之比為enemaxMTT M稱為過(guò)載倍數(shù)，它表示電動(dòng)機(jī)在短時(shí)間內(nèi)允許超過(guò)額定負(fù)載的能力。如果讓異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)接近于Temax的負(fù)載長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，就會(huì)使電動(dòng)機(jī)因過(guò)熱而損壞。 異步電機(jī)閉環(huán)變壓調(diào)速系統(tǒng)不同于直流電機(jī)閉環(huán)變壓調(diào)速系統(tǒng)的地方是:3.變壓調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)第三十七頁(yè)，共65頁(yè)。當(dāng)負(fù)載變化時(shí) （2）異步電動(dòng)機(jī)的工作區(qū)域，一般只能在0sm范圍內(nèi)，在該范圍內(nèi)轉(zhuǎn)矩可以近似看成和轉(zhuǎn)差率成正比，故稱為機(jī)械特性的線性段，大于sm部分則稱為機(jī)械特性的非線性段。 n 靜特性左右兩邊都有極限，不能無(wú)限延長(zhǎng)n 它們是額定電壓 UsN 下的機(jī)械特性和最小輸出電壓Usmin下的機(jī)械特性

29、n 如果電壓調(diào)節(jié)到極限值，閉環(huán)系統(tǒng)便失去控制能力，系統(tǒng)的工作點(diǎn)只能沿著極限開(kāi)環(huán)特性變化。第三十八頁(yè)，共65頁(yè)。（3）在機(jī)械特性曲線上，轉(zhuǎn)速為零時(shí)所對(duì)應(yīng)的起始轉(zhuǎn)矩為Tq，且s=1，電機(jī)剛開(kāi)始啟動(dòng)，此時(shí)啟動(dòng)電流很大，可達(dá)電機(jī)額定電流的47倍，但啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩卻不大。n直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，要減小啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，以防啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩太大，造成機(jī)械沖擊，損傷設(shè)備。減小啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，也就減小了啟動(dòng)電流。n異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，則存在兩方面的問(wèn)題，一要解決啟動(dòng)電流的問(wèn)題，二要解決啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不足的矛盾。第三十九頁(yè)，共65頁(yè)。4 調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)中的能耗與效率分析調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)中的能耗與效率分析 (1)轉(zhuǎn)差功率轉(zhuǎn)差功率Ps 傳到轉(zhuǎn)子上的電磁功率傳到

30、轉(zhuǎn)子上的電磁功率P2與轉(zhuǎn)子軸上輸出的機(jī)械功率與轉(zhuǎn)子軸上輸出的機(jī)械功率PM之差之差Ps為為2002111 955095509550sMeeePPPT nT nTnnsP Ps稱為轉(zhuǎn)差功率，它被轉(zhuǎn)子發(fā)熱而消耗掉。下圖為異步稱為轉(zhuǎn)差功率，它被轉(zhuǎn)子發(fā)熱而消耗掉。下圖為異步電動(dòng)機(jī)的能量流程圖。電動(dòng)機(jī)的能量流程圖。Cu1PCu2PFePMPDMP0P1P2P第四十頁(yè)，共65頁(yè)。 （2）電動(dòng)機(jī)的效率）電動(dòng)機(jī)的效率 若忽略其它損耗，則電動(dòng)機(jī)的效率為若忽略其它損耗，則電動(dòng)機(jī)的效率為snnPPPPM10210討論：討論： 1)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)：有恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)：有Te=TL不變；因不變；因f1不變，故不變，故n0不變，

31、不變，電磁功率電磁功率P2也不變。隨著轉(zhuǎn)速的降低，轉(zhuǎn)差功率也不變。隨著轉(zhuǎn)速的降低，轉(zhuǎn)差功率sP2增增大，效率降低。大，效率降低。 2)風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載時(shí)：有風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載時(shí)：有Te=TL=Kn2，Te、P2隨轉(zhuǎn)速以平隨轉(zhuǎn)速以平方速率下降，盡管低速時(shí)，方速率下降，盡管低速時(shí)，s增大，但總的轉(zhuǎn)差功率增大，但總的轉(zhuǎn)差功率Ps=sP2下降，損耗變小。下降，損耗變小。 故調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)適合于風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備的調(diào)速節(jié)能故調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)適合于風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備的調(diào)速節(jié)能。第四十一頁(yè)，共65頁(yè)。三、系統(tǒng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)三、系統(tǒng)靜態(tài)結(jié)構(gòu) 圖圖5-7 異步電動(dòng)機(jī)閉環(huán)變壓調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖異步電動(dòng)機(jī)閉環(huán)變壓調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖 根據(jù)

32、圖根據(jù)圖5-6（a）所示的系統(tǒng)可以畫出其靜態(tài)結(jié)）所示的系統(tǒng)可以畫出其靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖構(gòu)圖如圖5-7所示。所示。 第四十二頁(yè)，共65頁(yè)。圖中，圖中，nKs = U1/Uc 為晶閘管交流調(diào)壓器和觸發(fā)裝置的為晶閘管交流調(diào)壓器和觸發(fā)裝置的放大系數(shù)；放大系數(shù)；n = Un/n 為轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)；為轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)；nASR采用采用PI調(diào)節(jié)器；調(diào)節(jié)器；nn =f (U1, T)是式（是式（5-3）所表達(dá)的異步電機(jī)機(jī)械）所表達(dá)的異步電機(jī)機(jī)械特性方程式，它是一個(gè)非線性函數(shù)特性方程式，它是一個(gè)非線性函數(shù)。 第四十三頁(yè)，共65頁(yè)。 穩(wěn)態(tài)時(shí)，穩(wěn)態(tài)時(shí)， Un* = Un = n T = TL 根據(jù)負(fù)載需要的根據(jù)負(fù)載需要的 n

33、 和和TL 可由式（可由式（5-3）計(jì)算出所需的計(jì)算出所需的 Us 以及相應(yīng)的以及相應(yīng)的 Uc。第四十四頁(yè)，共65頁(yè)。5.3.2 閉環(huán)變壓調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖閉環(huán)變壓調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析和設(shè)計(jì)時(shí)，須先繪對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析和設(shè)計(jì)時(shí)，須先繪出動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。由圖出動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。由圖5-7的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖可的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖可以得到動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如圖以得到動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如圖5-8所示。所示。 其中有些環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)可以直接寫出其中有些環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)可以直接寫出來(lái)，只有異步電機(jī)傳遞函數(shù)的推導(dǎo)須費(fèi)一來(lái)，只有異步電機(jī)傳遞函數(shù)的推導(dǎo)須費(fèi)一番周折。番周折。第四十五頁(yè)，共65頁(yè)。 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖圖5

34、-8 異步電動(dòng)機(jī)閉環(huán)變壓調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖異步電動(dòng)機(jī)閉環(huán)變壓調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 MA異步電機(jī)異步電機(jī) FBS測(cè)速反饋環(huán)節(jié)測(cè)速反饋環(huán)節(jié) WFBS(s) U*n(s)Un(s)Uc (s)-n(s)WASR(s)WGT-V (s)WMA (s)U1(s)第四十六頁(yè)，共65頁(yè)。 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR常用常用PI調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器，用以消用以消除靜差并改善動(dòng)態(tài)性能除靜差并改善動(dòng)態(tài)性能，其傳遞函數(shù)為，其傳遞函數(shù)為ssKsWnnnASR1)(第四十七頁(yè)，共65頁(yè)。 晶閘管交流調(diào)壓器和觸發(fā)裝置晶閘管交流調(diào)壓器和觸發(fā)裝置 裝置的輸入裝置的輸入- -輸出關(guān)系原則上是非線性輸

35、出關(guān)系原則上是非線性的，在一定范圍內(nèi)可假定為線性函數(shù)，在的，在一定范圍內(nèi)可假定為線性函數(shù)，在動(dòng)態(tài)中可以近似成一階慣性環(huán)節(jié)，正如直動(dòng)態(tài)中可以近似成一階慣性環(huán)節(jié)，正如直流調(diào)速系統(tǒng)中的晶閘管觸發(fā)和整流裝置那流調(diào)速系統(tǒng)中的晶閘管觸發(fā)和整流裝置那一樣。傳遞函數(shù)可寫成一樣。傳遞函數(shù)可寫成1)(ssVGTsTKsW第四十八頁(yè)，共65頁(yè)。 其近似條件是其近似條件是 對(duì)于三相全波對(duì)于三相全波Y Y聯(lián)結(jié)調(diào)壓電路，可取聯(lián)結(jié)調(diào)壓電路，可取 Ts = 3.3ms 對(duì)其他型式的調(diào)壓電路則須另行考慮。對(duì)其他型式的調(diào)壓電路則須另行考慮。sc31T第四十九頁(yè)，共65頁(yè)。 測(cè)速反饋環(huán)節(jié)測(cè)速反饋環(huán)節(jié) 考慮到反饋濾波作用，測(cè)速反饋環(huán)

36、節(jié)考慮到反饋濾波作用，測(cè)速反饋環(huán)節(jié)FBS的傳遞函數(shù)可寫成的傳遞函數(shù)可寫成1)(onFBSsTsW第五十頁(yè)，共65頁(yè)。 異步電機(jī)近似的傳遞函數(shù)異步電機(jī)近似的傳遞函數(shù) 異步電機(jī)的動(dòng)態(tài)過(guò)程是由一組非線性微異步電機(jī)的動(dòng)態(tài)過(guò)程是由一組非線性微分方程描述的，要用一個(gè)傳遞函數(shù)來(lái)準(zhǔn)確分方程描述的，要用一個(gè)傳遞函數(shù)來(lái)準(zhǔn)確地表示它的輸入輸出關(guān)系是不可能的。地表示它的輸入輸出關(guān)系是不可能的。 在這里，可以先在一定的假定條件下，在這里，可以先在一定的假定條件下，用穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)附近的微偏線性化方法求出用穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)附近的微偏線性化方法求出一種近似的傳遞函數(shù)。一種近似的傳遞函數(shù)。第五十一頁(yè)，共65頁(yè)。（1）異步電機(jī)近似的線性

37、機(jī)械特性）異步電機(jī)近似的線性機(jī)械特性 由式（由式（5-3）已知電磁轉(zhuǎn)矩為）已知電磁轉(zhuǎn)矩為（5-3）當(dāng)當(dāng) s 很小時(shí)，可以認(rèn)為很小時(shí)，可以認(rèn)為212e2222111123/()()pU RsTRRLLs21RRs2211()RLLs且且第五十二頁(yè)，共65頁(yè)。 后者相當(dāng)于忽略異步電機(jī)的漏感電磁慣后者相當(dāng)于忽略異步電機(jī)的漏感電磁慣性。在此條件下，性。在此條件下，（5-6） 這是在上述條件下這是在上述條件下異步電機(jī)近似的機(jī)械異步電機(jī)近似的機(jī)械特性。特性。21123pTU sR第五十三頁(yè)，共65頁(yè)。（2）穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)計(jì)算）穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)計(jì)算 設(shè)設(shè)A為近似機(jī)械特性上的一個(gè)穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)，為近似機(jī)械特性上的一個(gè)穩(wěn)態(tài)工

38、作點(diǎn)，則在則在A點(diǎn)上點(diǎn)上（5-7） 在在A點(diǎn)附近有微小偏差時(shí)，點(diǎn)附近有微小偏差時(shí)，T= TA+D DT ，U1 = U1A + D DUs ，而，而 s = sA + D Ds，代入式，代入式（5-6）得）得2A1AA123pTUsR第五十四頁(yè)，共65頁(yè)。（3）微偏線性化）微偏線性化 （5-8） 將上式展開(kāi)，并忽略兩個(gè)和兩個(gè)以上微將上式展開(kāi)，并忽略兩個(gè)和兩個(gè)以上微偏量的乘積，則偏量的乘積，則（5-9）2A1A1A123() ()pTTUUssRDDD22A1AA1AA11A123(2)pTTU sU sUUsRDDD第五十五頁(yè)，共65頁(yè)。 從式（從式（5-9）中減去式（）中減去式（5-7），得），得（5-10） 21AA11A123(2)pTUsUUsRDDD1DDs 已知轉(zhuǎn)差率已知轉(zhuǎn)差率 ，其中，其中 1是同步角轉(zhuǎn)是同步角轉(zhuǎn)速，速， 是轉(zhuǎn)子角轉(zhuǎn)速，則是轉(zhuǎn)子角轉(zhuǎn)速，則(5-11)11s第五十六頁(yè)，共65頁(yè)。 將式（將式（5-11）代入式（）代入式（5-10），得），得（5-11） 式（式（5-11）就是在）就是在穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)附近微偏量穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)附