機電傳動控制第十二章

1、第十二章第十二章 交流傳動控制系統(tǒng)交流傳動控制系統(tǒng)n12.1 12.1 電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)n12.2 12.2 交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)n12.3 12.3 線繞式異步電動機調(diào)速系統(tǒng)線繞式異步電動機調(diào)速系統(tǒng)n12.4 12.4 晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng)晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng)n12.5 12.5 異步電動機矢量變換控制調(diào)速系統(tǒng)異步電動機矢量變換控制調(diào)速系統(tǒng)n12.6 12.6 無換向器電動機及其調(diào)速系統(tǒng)無換向器電動機及其調(diào)速系統(tǒng)第十二章第十二章 交流傳動控制系統(tǒng)交流傳動控制系統(tǒng)交流電動機有交流電動機有同步電動機同步電動機與與異步電動機異步電動機兩大類。兩大類。同步電動機的

2、調(diào)速靠改變供電電壓的頻率來改變其同步轉(zhuǎn)速；同步電動機的調(diào)速靠改變供電電壓的頻率來改變其同步轉(zhuǎn)速；對異步電動機而言，調(diào)速的方法雖很多，但從利用晶閘管控制技術(shù)來看，對異步電動機而言，調(diào)速的方法雖很多，但從利用晶閘管控制技術(shù)來看，不外乎有：不外乎有：n控制加于電機定子繞組的電壓控制加于電機定子繞組的電壓調(diào)壓調(diào)速調(diào)壓調(diào)速；n控制附加在轉(zhuǎn)子回路的電勢控制附加在轉(zhuǎn)子回路的電勢串級調(diào)速；串級調(diào)速；n控制定子的供電電壓與頻率控制定子的供電電壓與頻率變頻調(diào)速變頻調(diào)速；n無換向器電機調(diào)速系統(tǒng)；無換向器電機調(diào)速系統(tǒng)；n電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)；電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)；n在普通三相交流電動機上模擬直流電動機控制轉(zhuǎn)矩規(guī)律

3、在普通三相交流電動機上模擬直流電動機控制轉(zhuǎn)矩規(guī)律矢量變換矢量變換控制控制。第十二章第十二章 交流傳動控制系統(tǒng)交流傳動控制系統(tǒng)n三相異步電動機轉(zhuǎn)速公式三相異步電動機轉(zhuǎn)速公式1 .1260)1 ()1 (00nnpfSSnn 調(diào)速方法調(diào)速方法 1 1，改變，改變 S S 2 2，改變，改變 p p 3 3，變頻，變頻 f f第十二章 交流傳動控制系統(tǒng) 12.1 12.1 電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)n電磁轉(zhuǎn)差離合器的調(diào)速原理電磁轉(zhuǎn)差離合器的調(diào)速原理異步電動機旋轉(zhuǎn)機械第十二章 交流傳動控制系統(tǒng) 12.1 12.1 電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)n電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速原理電

4、磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速原理 轉(zhuǎn)子定子勵磁電流勵磁電流 i if ff f在在n n作用下作用下e ea aiia aa af f相互作用相互作用T Temem只要改變勵磁電流只要改變勵磁電流大小大小轉(zhuǎn)速改變轉(zhuǎn)速改變第十二章 交流傳動控制系統(tǒng) 12.1 12.1 電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)n電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速原理電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速原理第十二章 交流傳動控制系統(tǒng) 12.1 12.1 電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)n電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速性能電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速性能經(jīng)驗公式經(jīng)驗公式 ：n2=n1 KT2 / If4n1主動轉(zhuǎn)速；主動轉(zhuǎn)速；T離合器轉(zhuǎn)矩；離合器轉(zhuǎn)矩；If勵磁電流勵磁

5、電流第十二章 交流傳動控制系統(tǒng) 12.1 12.1 電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)n轉(zhuǎn)差離合器控制系統(tǒng)第十二章 交流傳動控制系統(tǒng) 12.1 12.1 電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng) 小小 結(jié)結(jié)n優(yōu)點：裝置及控制電路簡單，價格便宜。n缺點：低速時損耗大，效率低。n應(yīng)用：紡織、印染、造紙、離合器、彈性聯(lián)器、機械過載保護等。第十二章 交流傳動控制系統(tǒng)12.2 12.2 交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)n1.采用晶閘管交流調(diào)壓電路采用晶閘管交流調(diào)壓電路n單相交流調(diào)壓電路（單相交流調(diào)壓電路（電阻性負載電阻性負載） 交流調(diào)交流調(diào)壓調(diào)速壓調(diào)速原理原理轉(zhuǎn)矩正比轉(zhuǎn)矩正比電壓的平電壓的

6、平方方第十二章 交流傳動控制系統(tǒng)12.2 12.2 交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)n單相交流調(diào)壓電路單相交流調(diào)壓電路 （電感性負載電感性負載）第十二章 交流傳動控制系統(tǒng)12.2 12.2 交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)n三相交流調(diào)壓電路三相交流調(diào)壓電路 （星形接法）（星形接法）注意！注意！ 觸發(fā)信觸發(fā)信號必須與交流電號必須與交流電源有一致相序和源有一致相序和相位差相位差第十二章 交流傳動控制系統(tǒng)12.2 12.2 交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)n2. 2. 異步電動機調(diào)壓特性異步電動機調(diào)壓特性T=Kn2調(diào)速范圍有限第十二章 交流傳動控制系統(tǒng)12.2 12.2 交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)壓調(diào)速

7、系統(tǒng)開環(huán) 2：1閉環(huán)20：1 加轉(zhuǎn)速反饋的調(diào)速系統(tǒng)加轉(zhuǎn)速反饋的調(diào)速系統(tǒng)晶閘管晶閘管調(diào)壓調(diào)壓閉環(huán)靜特性第十二章 交流傳動控制系統(tǒng)12.2 12.2 交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng) 3.3.異步電動機調(diào)壓調(diào)速時的損耗及容量限制異步電動機調(diào)壓調(diào)速時的損耗及容量限制轉(zhuǎn)子軸上的電磁功率轉(zhuǎn)子軸上的電磁功率轉(zhuǎn)子軸上的機械功率轉(zhuǎn)子軸上的機械功率9550/0TnP 9550/TnPm3 .129550/ )(0SPnnTPPm 低速時，轉(zhuǎn)差功率很大，轉(zhuǎn)子發(fā)熱。不低速時，轉(zhuǎn)差功率很大，轉(zhuǎn)子發(fā)熱。不適合長期工作在低速機械。適合長期工作在低速機械。適合通風(fēng)機及泵類機械（低速時轉(zhuǎn)矩小）適合通風(fēng)機及泵類機械（低速時轉(zhuǎn)矩

8、?。５谑?交流傳動控制系統(tǒng) 12.2 12.2 交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng) 小 結(jié)n優(yōu)點：裝置及控制電路簡單，價格便宜，維修方便。n缺點：損耗大，效率低，低速時穩(wěn)定性差，調(diào)速特性軟，D小，n改進：采用速度負反饋可改進。n特別適合 通風(fēng)機、泵類機械第十二章 交流傳動控制系統(tǒng)12.3 12.3 線繞式異步電動機調(diào)速系統(tǒng)線繞式異步電動機調(diào)速系統(tǒng) n1.串級調(diào)速的原理及特性串級調(diào)速的原理及特性（串電阻或串電勢）（串電阻或串電勢）12212220222024 .12nnTTISnTTIXSRESEILLadTLEad觸發(fā)觸發(fā)器器第十二章 交流傳動控制系統(tǒng)12.3 12.3 線繞式異步電動機調(diào)

9、速系統(tǒng)線繞式異步電動機調(diào)速系統(tǒng)n3.3.晶晶閘管串級調(diào)速閘管串級調(diào)速逆變器nSEnUadd附加電勢串級調(diào)速逆變角繞線式異步電動機直流電動機)(整流器第十二章 交流傳動控制系統(tǒng)12.312.3線繞式異步電動機調(diào)速系統(tǒng)線繞式異步電動機調(diào)速系統(tǒng) 小小 結(jié)結(jié)n方法：轉(zhuǎn)子回路串電阻或串接電勢n串電阻法：速度越低，能耗越大n轉(zhuǎn)子串電勢法（串級調(diào)速） ： 能耗小，機械特性硬而廣泛采用 n0nn0 第十二章 交流傳動控制系統(tǒng)12.4 12.4 晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng)晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng) n1. 變頻調(diào)速的原理變頻調(diào)速的原理n恒轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)速系統(tǒng)中恒轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)速系統(tǒng)中n恒功率變頻調(diào)速系統(tǒng)中恒功率變頻調(diào)速系統(tǒng)中CfEUX

10、易飽和ffUfEX/變。過載能力不變，磁通不CfUX/變。過載能力不變，磁通改CfUX/能力改變。磁通保持不變，但過載CfUX/第十二章 交流傳動控制系統(tǒng)12.4 12.4 晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng)晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng) n2. 2. 變頻調(diào)速系統(tǒng)的分類變頻調(diào)速系統(tǒng)的分類交直交交直交 變頻調(diào)速系統(tǒng)變頻調(diào)速系統(tǒng)（帶有直流環(huán)節(jié)的間接變頻調(diào)速）（帶有直流環(huán)節(jié)的間接變頻調(diào)速）晶閘管整流晶閘管整流逆變器（換流電路）逆變器（換流電路）n 交交交交 變頻調(diào)速系統(tǒng)變頻調(diào)速系統(tǒng) ( (直接變頻調(diào)速直接變頻調(diào)速) )第十二章 交流傳動控制系統(tǒng)12.4 12.4 晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng)晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng) 3.3.交直交交直交 變

11、頻調(diào)速系統(tǒng)變頻調(diào)速系統(tǒng)（電壓型、電流型）（電壓型、電流型）第十二章 交流傳動控制系統(tǒng)12.4 12.4 晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng)晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng) 3.3.交直交交直交 變頻調(diào)速系統(tǒng)變頻調(diào)速系統(tǒng)（電壓型、電流型）（電壓型、電流型）整流器（內(nèi)阻?。┠孀兤鞯谑?交流傳動控制系統(tǒng)12.4 12.4 晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng)晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng)3.3.交直交交直交 變頻調(diào)速系統(tǒng)變頻調(diào)速系統(tǒng)（電壓型、電流型）（電壓型、電流型）整流器（阻抗大）逆變器第十二章 交流傳動控制系統(tǒng)12.4 12.4 晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng)晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng) n電流變頻噐電流變頻噐第十二章 交流傳動控制系統(tǒng)12.4 12.4 晶閘管變頻調(diào)速系

12、統(tǒng)晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng)n4.4.脈寬調(diào)制型變頻調(diào)速脈寬調(diào)制型變頻調(diào)速 （電壓型逆變器）（電壓型逆變器）頻率電壓可調(diào)交流電電壓恒定調(diào)頻調(diào)脈寬第十二章 交流傳動控制系統(tǒng)12.4 12.4 晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng)晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng)n 4. 4.脈寬調(diào)制型變頻調(diào)速脈寬調(diào)制型變頻調(diào)速脈沖寬度按脈沖寬度按正弦規(guī)律變化正弦規(guī)律變化第十二章 交流傳動控制系統(tǒng)12.4 12.4 晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng)晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng)4.4.脈寬調(diào)制型變頻調(diào)速脈寬調(diào)制型變頻調(diào)速第十二章 交流傳動控制系統(tǒng)12.4 12.4 晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng)晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng)n4.4.脈寬調(diào)制型變頻調(diào)速脈寬調(diào)制型變頻調(diào)速n調(diào)頻對異步機的機械特性硬度改變不

13、大 一般采用開環(huán)控制即可，對于精度要求高的系統(tǒng)可采用速反饋閉環(huán)控制如圖。BR第十二章 交流傳動控制系統(tǒng)12.4 12.4 晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng)晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng)第十二章 交流傳動控制系統(tǒng)12.4 12.4 晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng)晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng)n5.5.交交交交 變頻調(diào)速變頻調(diào)速共陰極電路和波形共陽極反相并聯(lián)第十二章 交流傳動控制系統(tǒng)12.4 12.4 晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng)晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng)n5.5.交交交交 變頻調(diào)速變頻調(diào)速第十二章 交流傳動控制系統(tǒng)12.4 12.4 晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng)晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng)n5.5.交交交交 變頻調(diào)速變頻調(diào)速第十二章 交流傳動控制系統(tǒng)12.5 12.5 異步電動機矢量變換控制異步電動機矢量變換控制n 第十二章 交流傳動控制系統(tǒng) 12.5 12.5 異步電動機矢量變換控制異步電動機矢量變換控制n 將A、B、C靜止坐標系表示感應(yīng) 電機失量，變換到按轉(zhuǎn)子磁通方向為磁場方向、并以同步速旋轉(zhuǎn)的MT直角坐標系上， 像直流電動機一樣進行 控制，從而獲得十分優(yōu) 越的調(diào)速特性。第十二章 交流傳動控制系統(tǒng) 晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng)晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng) 小小 結(jié)結(jié)n原理：原理：n n0 0=60f/p =60f/p 改變改變f f達到調(diào)速目的達到調(diào)速目的n特點：調(diào)速