交流拖動自動控制系統(tǒng)PPT課件

1、電力拖動自動控制系統(tǒng)運動控制系統(tǒng) 楊霞楊霞20132013年年7 7月月交流拖動自動控制系統(tǒng)交流拖動自動控制系統(tǒng)課程總結(jié)課程總結(jié)第第6章章 基于動態(tài)模型基于動態(tài)模型的感應(yīng)電動機(jī)調(diào)速系的感應(yīng)電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)統(tǒng)第第1章章 交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng)概述概述第第5章章 基于穩(wěn)態(tài)模型基于穩(wěn)態(tài)模型的感應(yīng)電動機(jī)調(diào)速系的感應(yīng)電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)統(tǒng)第第7章章 繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機(jī)雙饋調(diào)速系統(tǒng)電動機(jī)雙饋調(diào)速系統(tǒng)第第9章章 伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)*8.4 同步電動機(jī)矢量控制系統(tǒng)*8.5 同步電動機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)*課程總結(jié)課程總結(jié)第第6章章 基于動態(tài)模型基于動態(tài)模型的感應(yīng)電動機(jī)調(diào)速系的感應(yīng)電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)統(tǒng)第第1章章 交

2、流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng)概述概述第第5章章 基于穩(wěn)態(tài)模型基于穩(wěn)態(tài)模型的感應(yīng)電動機(jī)調(diào)速系的感應(yīng)電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)統(tǒng)第第7章章 繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機(jī)雙饋調(diào)速系統(tǒng)電動機(jī)雙饋調(diào)速系統(tǒng)第第9章章 伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)*同步電動機(jī)變壓變頻同步電動機(jī)變壓變頻調(diào)速基礎(chǔ)調(diào)速基礎(chǔ)8.1 同步電動機(jī)變壓同步電動機(jī)變壓變頻調(diào)速基礎(chǔ)變頻調(diào)速基礎(chǔ) 8.5 同步電動機(jī)直同步電動機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)8.2 他控變頻同步電他控變頻同步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)8.3 自控變頻同步電自控變頻同步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)8.4 同步電動機(jī)矢量同步電動機(jī)矢量控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)同步電動機(jī)的同步電動機(jī)的，所以同步電動機(jī)的調(diào)速

3、只能是變頻調(diào)速。，所以同步電動機(jī)的調(diào)速只能是變頻調(diào)速。8.1 同步電動機(jī)變壓同步電動機(jī)變壓變頻調(diào)速基礎(chǔ)變頻調(diào)速基礎(chǔ) 8.5 同步電動機(jī)直同步電動機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)8.2 他控變頻同步電他控變頻同步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)8.3 自控變頻同步電自控變頻同步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)8.4 同步電動機(jī)矢量同步電動機(jī)矢量控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)同步電動機(jī)調(diào)速可分為同步電動機(jī)調(diào)速可分為和和兩種，適用于不同的應(yīng)用場合。兩種，適用于不同的應(yīng)用場合。11160602ppfnnn（1）轉(zhuǎn)速與電壓頻率嚴(yán)格同步；（轉(zhuǎn)速與電壓頻率嚴(yán)格同步；（2）功率因數(shù)高到功率因數(shù)高到1.0，甚至超前；，甚至超前；（1）起

4、動困難；（）起動困難；（2）重載時有振蕩，甚至存在失步危險；）重載時有振蕩，甚至存在失步危險；供電電源頻率固定不變。供電電源頻率固定不變。采用采用電壓電壓- -頻率協(xié)調(diào)控制，可解決由固定頻率電源供電而產(chǎn)生的問題。頻率協(xié)調(diào)控制，可解決由固定頻率電源供電而產(chǎn)生的問題。例如：例如：通過變頻電源頻率的平滑調(diào)節(jié)，使電機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸上升，實現(xiàn)軟通過變頻電源頻率的平滑調(diào)節(jié)，使電機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸上升，實現(xiàn)軟起動。起動。由于采用頻率閉環(huán)控制，同步轉(zhuǎn)速可以跟著頻率改變，由于采用頻率閉環(huán)控制，同步轉(zhuǎn)速可以跟著頻率改變，于是就不會振蕩和失步了。于是就不會振蕩和失步了。 用獨立的變壓變頻裝置給同步電動機(jī)供電的系統(tǒng)用獨立的變壓變頻

5、裝置給同步電動機(jī)供電的系統(tǒng)。 用電動機(jī)本身軸上所帶轉(zhuǎn)子位置檢測器或電動機(jī)反電動勢波形提供的轉(zhuǎn)子位置用電動機(jī)本身軸上所帶轉(zhuǎn)子位置檢測器或電動機(jī)反電動勢波形提供的轉(zhuǎn)子位置信號來控制變壓變頻裝置換相時刻的系統(tǒng)。信號來控制變壓變頻裝置換相時刻的系統(tǒng)。 8.1 同步電動機(jī)變壓同步電動機(jī)變壓變頻調(diào)速基礎(chǔ)變頻調(diào)速基礎(chǔ) 8.5 同步電動機(jī)直同步電動機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)8.2 他控變頻同步電他控變頻同步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)8.3 自控變頻同步電自控變頻同步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)8.4 同步電動機(jī)矢量同步電動機(jī)矢量控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)8.1 同步電動機(jī)的穩(wěn)同步電動機(jī)的穩(wěn)態(tài)模型與調(diào)速方法態(tài)模型與調(diào)

6、速方法8.5 同步電動機(jī)直同步電動機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)*8.2 他控變頻同步電他控變頻同步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)8.3 自控變頻同步電自控變頻同步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)8.4 同步電動機(jī)矢量同步電動機(jī)矢量控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)*同步電動機(jī)在同步電動機(jī)在，或者靠，或者靠。還可能有自身短路。還可能有自身短路的阻尼繞組。的阻尼繞組。同步電動機(jī)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速恒等于同步轉(zhuǎn)速，機(jī)械特性硬同步電動機(jī)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速恒等于同步轉(zhuǎn)速，機(jī)械特性硬11160602ppfnnn同步電動機(jī)有同步電動機(jī)有與與之分。隱極式電機(jī)氣隙均勻；凸極式則不均勻，磁極直之分。隱極式電機(jī)氣隙均勻；凸極式則不均勻，磁極直軸磁阻小，極間

7、交軸磁阻大，兩軸的電感系數(shù)不等，使數(shù)學(xué)模型更復(fù)雜一些。軸磁阻小，極間交軸磁阻大，兩軸的電感系數(shù)不等，使數(shù)學(xué)模型更復(fù)雜一些。同步電動機(jī)轉(zhuǎn)子有獨立勵磁，在極低的電源頻率下也能運行，同步電動機(jī)轉(zhuǎn)子有獨立勵磁，在極低的電源頻率下也能運行，。：在轉(zhuǎn)子側(cè)有獨立的直流勵磁，可以通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的直流勵磁電流，改變輸入功率因在轉(zhuǎn)子側(cè)有獨立的直流勵磁，可以通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的直流勵磁電流，改變輸入功率因數(shù)，可以滯后，也可以超前。數(shù)，可以滯后，也可以超前。采用永磁材料磁極采用永磁材料磁極(無需直流勵磁無需直流勵磁)，磁能積高，體積小、重量輕；，磁能積高，體積小、重量輕；轉(zhuǎn)子沒有銅損和鐵損，沒有滑環(huán)和電刷的摩擦損耗，運行效率

8、高；轉(zhuǎn)子沒有銅損和鐵損，沒有滑環(huán)和電刷的摩擦損耗，運行效率高；轉(zhuǎn)動慣量小轉(zhuǎn)動慣量小,允許脈沖轉(zhuǎn)矩大允許脈沖轉(zhuǎn)矩大,可獲得較高的加速度可獲得較高的加速度,動態(tài)性能好；動態(tài)性能好；結(jié)構(gòu)緊湊，運行可靠。結(jié)構(gòu)緊湊，運行可靠。磁極采用永磁材料，輸入三相正弦波電流時，氣隙磁場磁極采用永磁材料，輸入三相正弦波電流時，氣隙磁場為正弦分布，稱作正弦波永磁同步電動機(jī)，或簡稱永磁同步電動機(jī)縮寫為為正弦分布，稱作正弦波永磁同步電動機(jī)，或簡稱永磁同步電動機(jī)縮寫為。 氣隙磁場呈梯形波分布，性能更接近于直流電動機(jī)。梯氣隙磁場呈梯形波分布，性能更接近于直流電動機(jī)。梯形波永磁同步電動機(jī)構(gòu)成的自控變頻同步電動機(jī)又稱作形波永磁同步

9、電動機(jī)構(gòu)成的自控變頻同步電動機(jī)又稱作，縮寫為，縮寫為。8.5 同步電動機(jī)直同步電動機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)8.2 他控變頻同步電他控變頻同步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)8.3 自控變頻同步電自控變頻同步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)8.4 同步電動機(jī)矢量同步電動機(jī)矢量控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)8.1 同步電動機(jī)的穩(wěn)同步電動機(jī)的穩(wěn)態(tài)模型與調(diào)速方法態(tài)模型與調(diào)速方法同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速恒等于同步轉(zhuǎn)速同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速恒等于同步轉(zhuǎn)速。pnfnn1160忽略定子漏阻抗壓降，則定子電壓忽略定子漏阻抗壓降，則定子電壓 mNssSkNfU44.418.5 同步電動機(jī)直同步電動機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)8.2 他控變頻

10、同步電他控變頻同步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)8.3 自控變頻同步電自控變頻同步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)8.4 同步電動機(jī)矢量同步電動機(jī)矢量控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)8.1 同步電動機(jī)的穩(wěn)同步電動機(jī)的穩(wěn)態(tài)模型與調(diào)速方法態(tài)模型與調(diào)速方法圖圖8-6 同步電動機(jī)變頻調(diào)速機(jī)械特性同步電動機(jī)變頻調(diào)速機(jī)械特性m ax3ssedmEUTx 常 數(shù)m ax1311sNsemdmUETxn8.5 同步電動機(jī)直同步電動機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)8.2 他控變頻同步電他控變頻同步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)8.3 自控變頻同步電自控變頻同步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)8.4 同步電動機(jī)矢量同步電動機(jī)矢量控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)8.

11、1 同步電動機(jī)的穩(wěn)同步電動機(jī)的穩(wěn)態(tài)模型與調(diào)速方法態(tài)模型與調(diào)速方法（1）交流電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速）交流電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速 1與定子電源頻率與定子電源頻率 f1 有確定的關(guān)系有確定的關(guān)系 的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速總是低于同步轉(zhuǎn)速的，二者之差叫做的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速總是低于同步轉(zhuǎn)速的，二者之差叫做 ；的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速等于同步轉(zhuǎn)速，的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速等于同步轉(zhuǎn)速，。（2）的磁場僅靠定子供電產(chǎn)生，而的磁場僅靠定子供電產(chǎn)生，而除除外，外，還有還有，或者用，或者用。 （3） 同步電動機(jī)和感應(yīng)電動機(jī)的同步電動機(jī)和感應(yīng)電動機(jī)的，一般都是三相的，而，一般都是三相的，而則不同，則不同，轉(zhuǎn)子除轉(zhuǎn)子除（或永久磁鋼）外，還可能有自（或永久磁鋼）外，還可

12、能有自身短路的身短路的。（4），而，而則有隱極與凸極之分，則有隱極與凸極之分，兩軸的電感系數(shù)不等，造成數(shù)學(xué)模型上的復(fù)雜性。，兩軸的電感系數(shù)不等，造成數(shù)學(xué)模型上的復(fù)雜性。但凸極效應(yīng)能產(chǎn)生平均轉(zhuǎn)矩，單靠凸極效應(yīng)運行的同步電動機(jī)稱作磁阻式同步電動但凸極效應(yīng)能產(chǎn)生平均轉(zhuǎn)矩，單靠凸極效應(yīng)運行的同步電動機(jī)稱作磁阻式同步電動機(jī)。機(jī)。p112nf8.1 同步電動機(jī)的穩(wěn)同步電動機(jī)的穩(wěn)態(tài)模型與調(diào)速方法態(tài)模型與調(diào)速方法8.5 同步電動機(jī)直同步電動機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)*8.2 他控變頻同步電他控變頻同步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)8.3 自控變頻同步電自控變頻同步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)8.4 同步電動機(jī)

13、矢量同步電動機(jī)矢量控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)*（5）由于勵磁的需要，必須從電源吸取滯后的無功電流，由于勵磁的需要，必須從電源吸取滯后的無功電流，。則可通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的直流勵磁電流，改變輸入功率因數(shù)，則可通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的直流勵磁電流，改變輸入功率因數(shù)，。當(dāng)。當(dāng) cos = 1.0 時，電樞銅損最小，還可以節(jié)約變壓變頻裝置時，電樞銅損最小，還可以節(jié)約變壓變頻裝置的容量。的容量。（6）由于同步電動機(jī)轉(zhuǎn)子有獨立勵磁，在極低的電源頻率下也能運行，因此，在）由于同步電動機(jī)轉(zhuǎn)子有獨立勵磁，在極低的電源頻率下也能運行，因此，在同樣條件下，同樣條件下，。 （7）感應(yīng)電動機(jī)要靠加大轉(zhuǎn)差才能提高轉(zhuǎn)矩，而同步電機(jī)只須加大功角就能增大）感應(yīng)電動機(jī)要靠加大轉(zhuǎn)差才能提高轉(zhuǎn)矩，而同步電機(jī)只須加大功角就能增大轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩，。 8.1 同步電動機(jī)的穩(wěn)同步電動機(jī)的穩(wěn)態(tài)模型與調(diào)速方法態(tài)模型與調(diào)速方法8.5 同步電動機(jī)直同步電動機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)*8.2 他控變頻同步電他控變頻同步電動機(jī)