天津大學 運動控制系統(tǒng)(二)課件 第七章

1、1第七章第七章電力拖動自動控制系統(tǒng)電力拖動自動控制系統(tǒng) 運動控制系統(tǒng)運動控制系統(tǒng)籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)轉差功率不變型轉差功率不變型調速系統(tǒng)調速系統(tǒng)2 異步電動機的異步電動機的變壓變頻調速變壓變頻調速系統(tǒng)系統(tǒng)一般簡稱一般簡稱為為變頻調速變頻調速系統(tǒng)系統(tǒng)。由于在調速時由于在調速時轉差功率不隨轉速而變化轉差功率不隨轉速而變化，調速，調速范圍寬，無論是高速還是低速時范圍寬，無論是高速還是低速時效率都較高效率都較高，在采取一定的技術措施后能實現(xiàn)高動態(tài)性能，在采取一定的技術措施后能實現(xiàn)高動態(tài)性能，可與直流調速系統(tǒng)媲美可與直流調速系統(tǒng)媲美。因此現(xiàn)在應用面很廣，。因此現(xiàn)在

2、應用面很廣，是是本篇的重點本篇的重點。l 引言引言3第第7章章籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)n7.1 7.1 變壓變頻調速的基本原理變壓變頻調速的基本原理n7.2 7.2 異步機電壓頻率協(xié)調控制時的機械特性異步機電壓頻率協(xié)調控制時的機械特性n7.37.3 * *電力電子變壓變頻器的主要類型電力電子變壓變頻器的主要類型n7.4 7.4 變壓變頻調速系統(tǒng)中的變壓變頻調速系統(tǒng)中的PWMPWM技術技術n7.5 7.5 基于異步電動機穩(wěn)態(tài)模型的變壓變頻調速基于異步電動機穩(wěn)態(tài)模型的變壓變頻調速n7.6 7.6 異步電動機的動態(tài)數(shù)學模型和坐標變換異步電動機的動態(tài)數(shù)學模型和坐標變

3、換n7.7 7.7 基于動態(tài)模型按轉子磁鏈定向的矢量控制基于動態(tài)模型按轉子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)系統(tǒng)n7.8 7.8 基于動態(tài)模型按定子磁鏈控制的直接轉矩基于動態(tài)模型按定子磁鏈控制的直接轉矩控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) 4第第7章章籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)n7.1 7.1 變壓變頻調速的基本原理變壓變頻調速的基本原理n7.2 7.2 異步機電壓頻率協(xié)調控制時的機械特性異步機電壓頻率協(xié)調控制時的機械特性n7.37.3 * *電力電子變壓變頻器的主要類型電力電子變壓變頻器的主要類型n7.4 7.4 變壓變頻調速系統(tǒng)中的變壓變頻調速系統(tǒng)中的PWMPWM技術技術n7.5 7.5

4、 基于異步電動機穩(wěn)態(tài)模型的變壓變頻調速基于異步電動機穩(wěn)態(tài)模型的變壓變頻調速n7.6 7.6 異步電動機的動態(tài)數(shù)學模型和坐標變換異步電動機的動態(tài)數(shù)學模型和坐標變換n7.7 7.7 基于動態(tài)模型按轉子磁鏈定向的矢量控制基于動態(tài)模型按轉子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)系統(tǒng)n7.8 7.8 基于動態(tài)模型按定子磁鏈控制的直接轉矩基于動態(tài)模型按定子磁鏈控制的直接轉矩控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) 5n在進行電機調速時，常須考慮的一個重要因素是：在進行電機調速時，常須考慮的一個重要因素是：希望保持電機中每極希望保持電機中每極磁通量磁通量 m 為額定值不變?yōu)轭~定值不變。n如果如果磁通太弱磁通太弱，沒有充分利用電機的鐵心，是一種，沒

5、有充分利用電機的鐵心，是一種浪費浪費；如果過分；如果過分增大磁通增大磁通，又會使，又會使鐵心飽和鐵心飽和，從而，從而導致導致過大的勵磁電流過大的勵磁電流，嚴重時會因繞組過熱而，嚴重時會因繞組過熱而損壞損壞電機電機。n對于直流電機，勵磁系統(tǒng)是獨立的，只要對電樞反對于直流電機，勵磁系統(tǒng)是獨立的，只要對電樞反應有恰當?shù)难a償，應有恰當?shù)难a償， m 保持不變是很容易做到的。保持不變是很容易做到的。n在交流異步電機中，在交流異步電機中，磁通磁通 m由定子和轉子磁勢由定子和轉子磁勢合成產生合成產生，要保持磁通恒定就需要費一些周折了。，要保持磁通恒定就需要費一些周折了。變壓變頻調速的目的：保持磁通不變變壓變頻

6、調速的目的：保持磁通不變6（6-16-1） Eg 氣隙磁通在定子每相中感應電動勢的有效值氣隙磁通在定子每相中感應電動勢的有效值(V) ；f1定子頻率定子頻率(Hz)；Ns定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)；定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)；kNs基波繞組系數(shù)；基波繞組系數(shù)； m每極氣隙磁通量（每極氣隙磁通量（Wb）。）。l 氣隙磁通氣隙磁通m在定子每相繞組的電動勢在定子每相繞組的電動勢mNs1gS44. 4kNfE 7（6-16-1） l 氣隙磁通氣隙磁通m在定子每相繞組的電動勢在定子每相繞組的電動勢mNs1gS44. 4kNfE 由上式可知，只要由上式可知，只要控制好控制好Eg和和f1，便可達到，便可達到控制磁通控制

7、磁通 m的目的。實際中，需要考慮兩種情況：的目的。實際中，需要考慮兩種情況：基頻基頻(額定頻率額定頻率f1N)以下以下基頻基頻(額定頻率額定頻率f1N)以上以上8第第7 7章章籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)n7.1 7.1 變壓變頻調速的基本變壓變頻調速的基本原理原理n7.2 7.2 異步機電壓頻率協(xié)異步機電壓頻率協(xié)調控制時的機械特性調控制時的機械特性n7.3 7.3 * *電力電子變壓變頻器電力電子變壓變頻器的主要類型的主要類型n7.4 7.4 變壓變頻調速系統(tǒng)中變壓變頻調速系統(tǒng)中的的PWMPWM技術技術n7.5 7.5 基于異步電動機穩(wěn)態(tài)基于異步電動機穩(wěn)態(tài)模型

8、的變壓變頻調速模型的變壓變頻調速n7.6 7.6 異步電動機的動態(tài)數(shù)異步電動機的動態(tài)數(shù)學模型和坐標變換學模型和坐標變換n7.7 7.7 基于動態(tài)模型按轉子基于動態(tài)模型按轉子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)n7.87.8基于動態(tài)模型按定子基于動態(tài)模型按定子磁鏈控制的直接轉矩控制磁鏈控制的直接轉矩控制系統(tǒng)系統(tǒng)nQ1 基頻以下調速基頻以下調速nQ2 基頻以上調速基頻以上調速9n7.1 7.1 變壓變頻調速的基本變壓變頻調速的基本原理原理n7.2 7.2 異步機電壓頻率協(xié)異步機電壓頻率協(xié)調控制時的機械特性調控制時的機械特性n7.3 7.3 * *電力電子變壓變頻器電力電子變壓變頻器的主要類

9、型的主要類型n7.4 7.4 變壓變頻調速系統(tǒng)中變壓變頻調速系統(tǒng)中的的PWMPWM技術技術n7.5 7.5 基于異步電動機穩(wěn)態(tài)基于異步電動機穩(wěn)態(tài)模型的變壓變頻調速模型的變壓變頻調速n7.6 7.6 異步電動機的動態(tài)數(shù)異步電動機的動態(tài)數(shù)學模型和坐標變換學模型和坐標變換n7.7 7.7 基于動態(tài)模型按轉子基于動態(tài)模型按轉子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)n7.87.8基于動態(tài)模型按定子基于動態(tài)模型按定子磁鏈控制的直接轉矩控制磁鏈控制的直接轉矩控制系統(tǒng)系統(tǒng)nQ1 基頻以下調速基頻以下調速nQ2 基頻以上調速基頻以上調速第第7 7章章籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)籠型異步電動機變壓變頻調速

10、系統(tǒng)10l 基頻以下調速基頻以下調速由式可知，要保持由式可知，要保持 m不變，當頻率不變，當頻率f1從額定值從額定值 f1N 向下調節(jié)時，必須同時降低向下調節(jié)時，必須同時降低Eg，使，使 常值1gfE即采用即采用電動勢頻率比為恒值或恒氣隙磁通電動勢頻率比為恒值或恒氣隙磁通m的控制方式。的控制方式。 mNs1gS44. 4kNfE （6-26-2）11l 基頻以下調速基頻以下調速mNs1gS44. 4kNfE 然而，繞組中的然而，繞組中的感應電動勢是難以直接控制感應電動勢是難以直接控制的，當?shù)模旊婋妱觿葜递^高動勢值較高時，可以時，可以忽略定子繞組的漏磁阻抗壓降忽略定子繞組的漏磁阻抗壓降，而認為

11、定子相電壓而認為定子相電壓 Us Eg，則得，則得這是這是恒壓頻比恒壓頻比的控制方式。的控制方式。（6-36-3）常值1fUs11slssgURjLIE m恒定恒定12p在在低頻低頻時，時，Us和和Eg都較小，都較小，定子阻抗壓定子阻抗壓降降所占的份量就比較所占的份量就比較顯著，顯著，不能忽略不能忽略。n 帶帶定子電壓補償定子電壓補償?shù)牡暮銐侯l比恒壓頻比控制特性控制特性OOU Us sf f 1 1圖圖6-16-1 恒壓頻比控制特性恒壓頻比控制特性U UsNsNf f 1N1Na a 無補償無補償 b b 帶定子壓降補償帶定子壓降補償 11slssgURjLIE13p這時，需要這時，需要人為地

12、人為地把電壓把電壓Us抬高一些抬高一些，以便近似地以便近似地補償定子補償定子阻抗壓降阻抗壓降稱稱低頻低頻補償補償或或低頻轉矩提低頻轉矩提升升。n 帶帶定子電壓補償定子電壓補償?shù)牡暮銐侯l比恒壓頻比控制特性控制特性OOU Us sf f 1 1圖圖6-16-1 恒壓頻比控制特性恒壓頻比控制特性U UsNsNf f 1N1Na a 無補償無補償 b b 帶定子壓降補償帶定子壓降補償 11slssgURjLIE14n7.1 7.1 變壓變頻調速的基本變壓變頻調速的基本原理原理n7.2 7.2 異步機電壓頻率協(xié)異步機電壓頻率協(xié)調控制時的機械特性調控制時的機械特性n7.3 7.3 * *電力電子變壓變頻器

13、電力電子變壓變頻器的主要類型的主要類型n7.4 7.4 變壓變頻調速系統(tǒng)中變壓變頻調速系統(tǒng)中的的PWMPWM技術技術n7.5 7.5 基于異步電動機穩(wěn)態(tài)基于異步電動機穩(wěn)態(tài)模型的變壓變頻調速模型的變壓變頻調速n7.6 7.6 異步電動機的動態(tài)數(shù)異步電動機的動態(tài)數(shù)學模型和坐標變換學模型和坐標變換n7.7 7.7 基于動態(tài)模型按轉子基于動態(tài)模型按轉子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)n7.87.8基于動態(tài)模型按定子基于動態(tài)模型按定子磁鏈控制的直接轉矩控制磁鏈控制的直接轉矩控制系統(tǒng)系統(tǒng)nQ1 基頻以下調速基頻以下調速nQ2 基頻以上調速基頻以上調速第第7 7章章籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)

14、籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)15Sg1sNm4.44sUEf N k l 基頻以上調速基頻以上調速n在基頻以上調速時，頻率從向上升高，受到在基頻以上調速時，頻率從向上升高，受到電機絕緣耐壓電機絕緣耐壓磁路飽和磁路飽和的限制，定子電壓的限制，定子電壓Us不能隨之升高，最多只能不能隨之升高，最多只能保持額定電壓保持額定電壓UsN不變不變(Us=UsN)n這將導致這將導致磁通與頻率成反比磁通與頻率成反比地降低，使得異地降低，使得異步電動機工作在步電動機工作在弱磁狀態(tài)弱磁狀態(tài)m11f16把把基頻以下基頻以下和和基頻以上基頻以上兩種情況的兩種情況的控制特性控制特性畫畫在一起，如下圖所示。在一起，如下圖

15、所示。f f1N1N圖圖6-2 6-2 異步電機變壓變頻調速的控異步電機變壓變頻調速的控制特性制特性 恒轉矩調速恒轉矩調速U Us sU UsNsNmNmNmm恒功率調速恒功率調速mmU Us sf f1 1OOn所謂所謂“恒轉矩恒轉矩”和和“恒功率恒功率”調速調速方式，是指在方式，是指在不同不同運行轉速條件運行轉速條件下，下，當轉子電流當轉子電流達到其達到其額定值額定值IrN時，所允時，所允許的許的轉矩或功率不轉矩或功率不變變，是電機能長期，是電機能長期承受的限度。承受的限度。17把把基頻以下基頻以下和和基頻以上基頻以上兩種情況的兩種情況的控制特性控制特性畫畫在一起，如下圖所示。在一起，如下

16、圖所示。f f1N1N圖圖6-2 6-2 異步電機變壓變頻調速的控異步電機變壓變頻調速的控制特性制特性 恒轉矩調速恒轉矩調速U Us sU UsNsNmNmNmm恒功率調速恒功率調速mmU Us sf f1 1OOn實際實際的的轉矩和功轉矩和功率率究竟是多少，究竟是多少，取取決于決于電機所帶具體電機所帶具體的的負載形式負載形式。18把把基頻以下基頻以下和和基頻以上基頻以上兩種情況的兩種情況的控制特性控制特性畫畫在一起，如下圖所示。在一起，如下圖所示。f f1N1N圖圖6-2 6-2 異步電機變壓變頻調速的控異步電機變壓變頻調速的控制特性制特性 恒轉矩調速恒轉矩調速U Us sU UsNsNmN

17、mNmm恒功率調速恒功率調速mmU Us sf f1 1OOn基頻以下基頻以下由于磁通由于磁通m恒定，恒定，則允許輸出轉矩則允許輸出轉矩Te恒定恒定 “恒轉矩恒轉矩”調調速速coseTmrrTKI19把把基頻以下基頻以下和和基頻以上基頻以上兩種情況的兩種情況的控制特性控制特性畫畫在一起，如下圖所示。在一起，如下圖所示。f f1N1N圖圖6-2 6-2 異步電機變壓變頻調速的控異步電機變壓變頻調速的控制特性制特性 恒轉矩調速恒轉矩調速U Us sU UsNsNmNmNmm恒功率調速恒功率調速mmU Us sf f1 1OOn基頻以上基頻以上弱磁調速，轉速升弱磁調速，轉速升高，高，m減少，則允減少

18、，則允許輸出轉矩許輸出轉矩Te減少，減少，輸出功率輸出功率Pm基本不基本不變變 “恒功率恒功率”調調速速coseTmrrTKI1memPT20n7.1 7.1 變壓變頻調速的基本變壓變頻調速的基本原理原理n7.2 7.2 異步機變壓變頻調速異步機變壓變頻調速的機械特性的機械特性n7.3 7.3 * *電力電子變壓變頻器電力電子變壓變頻器的主要類型的主要類型n7.4 7.4 變壓變頻調速系統(tǒng)中變壓變頻調速系統(tǒng)中的的PWMPWM技術技術n7.5 7.5 基于異步電動機穩(wěn)態(tài)基于異步電動機穩(wěn)態(tài)模型的變壓變頻調速模型的變壓變頻調速n7.6 7.6 異步電動機的動態(tài)數(shù)異步電動機的動態(tài)數(shù)學模型和坐標變換學模

19、型和坐標變換n7.7 7.7 基于動態(tài)模型按轉子基于動態(tài)模型按轉子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)n7.87.8基于動態(tài)模型按定子基于動態(tài)模型按定子磁鏈控制的直接轉矩控制磁鏈控制的直接轉矩控制系統(tǒng)系統(tǒng)nQ1 Q1 恒壓恒頻正弦波供電恒壓恒頻正弦波供電時異步機的機械特性時異步機的機械特性nQ2 Q2 基頻以下恒壓頻比調基頻以下恒壓頻比調速的機械特性速的機械特性nQ3 Q3 基頻以上恒壓變頻調基頻以上恒壓變頻調速的機械特性速的機械特性nQ4 Q4 基頻以下的電壓補償基頻以下的電壓補償控制控制nQ5 Q5 恒流正弦波供電時的恒流正弦波供電時的機械特性機械特性( (* *) )第第7 7章

20、章籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)21n7.1 7.1 變壓變頻調速的基本變壓變頻調速的基本原理原理n7.2 7.2 異步機變壓變頻調速異步機變壓變頻調速的機械特性的機械特性n7.3 7.3 * *電力電子變壓變頻器電力電子變壓變頻器的主要類型的主要類型n7.4 7.4 變壓變頻調速系統(tǒng)中變壓變頻調速系統(tǒng)中的的PWMPWM技術技術n7.5 7.5 基于異步電動機穩(wěn)態(tài)基于異步電動機穩(wěn)態(tài)模型的變壓變頻調速模型的變壓變頻調速n7.6 7.6 異步電動機的動態(tài)數(shù)異步電動機的動態(tài)數(shù)學模型和坐標變換學模型和坐標變換n7.7 7.7 基于動態(tài)模型按轉子基于動態(tài)模型按轉子磁鏈定向的

21、矢量控制系統(tǒng)磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)n7.87.8基于動態(tài)模型按定子基于動態(tài)模型按定子磁鏈控制的直接轉矩控制磁鏈控制的直接轉矩控制系統(tǒng)系統(tǒng)nQ1 Q1 恒壓恒頻正弦波供電恒壓恒頻正弦波供電時異步機的機械特性時異步機的機械特性nQ2 Q2 基頻以下恒壓頻比調基頻以下恒壓頻比調速的機械特性速的機械特性nQ3 Q3 基頻以上恒壓變頻調基頻以上恒壓變頻調速的機械特性速的機械特性nQ4 Q4 基頻以下的電壓補償基頻以下的電壓補償控制控制nQ5 Q5 恒流正弦波供電時的恒流正弦波供電時的機械特性機械特性第第7 7章章籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)22n7.1 7.1 變壓變頻調

22、速的基本變壓變頻調速的基本原理原理n7.2 7.2 異步機變壓變頻調速異步機變壓變頻調速的機械特性的機械特性n7.3 7.3 * *電力電子變壓變頻器電力電子變壓變頻器的主要類型的主要類型n7.4 7.4 變壓變頻調速系統(tǒng)中變壓變頻調速系統(tǒng)中的的PWMPWM技術技術n7.5 7.5 基于異步電動機穩(wěn)態(tài)基于異步電動機穩(wěn)態(tài)模型的變壓變頻調速模型的變壓變頻調速n7.6 7.6 異步電動機的動態(tài)數(shù)異步電動機的動態(tài)數(shù)學模型和坐標變換學模型和坐標變換n7.7 7.7 基于動態(tài)模型按轉子基于動態(tài)模型按轉子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)n7.87.8基于動態(tài)模型按定子基于動態(tài)模型按定子磁鏈控制的

23、直接轉矩控制磁鏈控制的直接轉矩控制系統(tǒng)系統(tǒng)nQ1 Q1 恒壓恒頻正弦波供電恒壓恒頻正弦波供電時異步機的機械特性時異步機的機械特性恒壓恒頻機械特性方程式恒壓恒頻機械特性方程式恒壓恒頻機械特性分析恒壓恒頻機械特性分析恒壓恒頻機械特性曲線恒壓恒頻機械特性曲線第第7 7章章籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)23n7.1 7.1 變壓變頻調速的基本變壓變頻調速的基本原理原理n7.2 7.2 異步機變壓變頻調速異步機變壓變頻調速的機械特性的機械特性n7.3 7.3 * *電力電子變壓變頻器電力電子變壓變頻器的主要類型的主要類型n7.4 7.4 變壓變頻調速系統(tǒng)中變壓變頻調速系統(tǒng)中

24、的的PWMPWM技術技術n7.5 7.5 基于異步電動機穩(wěn)態(tài)基于異步電動機穩(wěn)態(tài)模型的變壓變頻調速模型的變壓變頻調速n7.6 7.6 異步電動機的動態(tài)數(shù)異步電動機的動態(tài)數(shù)學模型和坐標變換學模型和坐標變換n7.7 7.7 基于動態(tài)模型按轉子基于動態(tài)模型按轉子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)n7.87.8基于動態(tài)模型按定子基于動態(tài)模型按定子磁鏈控制的直接轉矩控制磁鏈控制的直接轉矩控制系統(tǒng)系統(tǒng)nQ1 Q1 恒壓恒頻正弦波供電恒壓恒頻正弦波供電時異步機的機械特性時異步機的機械特性恒壓恒頻機械特性方程式恒壓恒頻機械特性方程式恒壓恒頻機械特性分析恒壓恒頻機械特性分析恒壓恒頻機械特性曲線恒壓恒頻機

25、械特性曲線第第7 7章章籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)24異步電機在異步電機在恒壓恒頻恒壓恒頻正弦波供電時的正弦波供電時的機械特性方程機械特性方程式式：2lrls2122rsr121spe)()(3LLsRsRRsUnT(6-4) 2lrls212rs1r2spe/3LLsRRsRUnT當定子電壓當定子電壓 Us 和電源角頻率和電源角頻率 1 恒定時，可以改寫成恒定時，可以改寫成如下形式：如下形式： (5-3)l 恒壓恒頻的機械特性方程式恒壓恒頻的機械特性方程式25n7.1 7.1 變壓變頻調速的基本變壓變頻調速的基本原理原理n7.2 7.2 異步機變壓變頻調速異

26、步機變壓變頻調速的機械特性的機械特性n7.3 7.3 * *電力電子變壓變頻器電力電子變壓變頻器的主要類型的主要類型n7.4 7.4 變壓變頻調速系統(tǒng)中變壓變頻調速系統(tǒng)中的的PWMPWM技術技術n7.5 7.5 基于異步電動機穩(wěn)態(tài)基于異步電動機穩(wěn)態(tài)模型的變壓變頻調速模型的變壓變頻調速n7.6 7.6 異步電動機的動態(tài)數(shù)異步電動機的動態(tài)數(shù)學模型和坐標變換學模型和坐標變換n7.7 7.7 基于動態(tài)模型按轉子基于動態(tài)模型按轉子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)n7.87.8基于動態(tài)模型按定子基于動態(tài)模型按定子磁鏈控制的直接轉矩控制磁鏈控制的直接轉矩控制系統(tǒng)系統(tǒng)nQ1 Q1 恒壓恒頻正弦波供

27、電恒壓恒頻正弦波供電時異步機的機械特性時異步機的機械特性恒壓恒頻機械特性方程式恒壓恒頻機械特性方程式恒壓恒頻機械特性分析恒壓恒頻機械特性分析恒壓恒頻機械特性曲線恒壓恒頻機械特性曲線第第7 7章章籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)26sRsUnTr121spe32lrls2122rsr121spe)()(3LLsRsRRsUnTn 當當s很小很小時，可忽略分母中含時，可忽略分母中含s各項各項(6-5) 當當s接近于接近于1時，可忽略分母中時，可忽略分母中s的常數(shù)項和一次項的常數(shù)項和一次項 sLLRsRUnT1)(32lrls212sr121spe(6-6)即即轉矩近似與

28、轉矩近似與s成反比成反比，這時，這時，Te=f(s)是對稱于原點是對稱于原點的的一段雙曲線一段雙曲線。l 恒壓恒頻的恒壓恒頻的機械特性分析機械特性分析也就是說，也就是說，轉矩近似與轉矩近似與s成正比成正比，機械特性，機械特性 Te=f(s)是是一段直線一段直線270010,snn2lrls2122rsr121spe)()(3LLsRsRRsUnTn 理想空載轉差率理想空載轉差率s0和理想空載轉速和理想空載轉速n0（Te=0） 臨界轉差率臨界轉差率sm222211312()empsNsslslrTn URRLLl 恒壓恒頻的恒壓恒頻的機械特性分析機械特性分析恒壓恒頻時，系統(tǒng)的理想空載轉差率為恒壓

29、恒頻時，系統(tǒng)的理想空載轉差率為0，理想空載，理想空載轉速等于同步轉速。轉速等于同步轉速。2221()rmslslrRsRLL 臨界最大轉矩臨界最大轉矩Tem28n7.1 7.1 變壓變頻調速的基本變壓變頻調速的基本原理原理n7.2 7.2 異步機變壓變頻調速異步機變壓變頻調速的機械特性的機械特性n7.3 7.3 * *電力電子變壓變頻器電力電子變壓變頻器的主要類型的主要類型n7.4 7.4 變壓變頻調速系統(tǒng)中變壓變頻調速系統(tǒng)中的的PWMPWM技術技術n7.5 7.5 基于異步電動機穩(wěn)態(tài)基于異步電動機穩(wěn)態(tài)模型的變壓變頻調速模型的變壓變頻調速n7.6 7.6 異步電動機的動態(tài)數(shù)異步電動機的動態(tài)數(shù)學

30、模型和坐標變換學模型和坐標變換n7.7 7.7 基于動態(tài)模型按轉子基于動態(tài)模型按轉子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)n7.87.8基于動態(tài)模型按定子基于動態(tài)模型按定子磁鏈控制的直接轉矩控制磁鏈控制的直接轉矩控制系統(tǒng)系統(tǒng)nQ1 Q1 恒壓恒頻正弦波供電恒壓恒頻正弦波供電時異步機的機械特性時異步機的機械特性恒壓恒頻機械特性方程式恒壓恒頻機械特性方程式恒壓恒頻機械特性分析恒壓恒頻機械特性分析恒壓恒頻機械特性曲線恒壓恒頻機械特性曲線第第7 7章章籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)29l 恒壓恒頻的恒壓恒頻的機械特性曲線機械特性曲線smnn0sTe100TeTemT

31、em圖圖6-3 恒壓恒頻機械恒壓恒頻機械特性曲線特性曲線2lrls2122rsr121spe)()(3LLsRsRRsUnTsRsUnTr121spe3sLLRsRUnT1)(32lrls212sr121spen當當s為以上兩段的中間為以上兩段的中間數(shù)值時，機械特性從數(shù)值時，機械特性從直線段逐漸過渡到雙直線段逐漸過渡到雙曲線段，如圖所示。曲線段，如圖所示。30l 恒壓恒頻的恒壓恒頻的機械特性曲線機械特性曲線smnn0sTe100TeTemTem圖圖6-3 恒壓恒頻機械恒壓恒頻機械特性曲線特性曲線n當當s為以上兩段的中間為以上兩段的中間數(shù)值時，機械特性從數(shù)值時，機械特性從直線段逐漸過渡到雙直線段

32、逐漸過渡到雙曲線段，如圖所示。曲線段，如圖所示。222211312()empsNsslslrTn URRLL2221()rmslslrRsRLL31n7.1 7.1 變壓變頻調速的基本變壓變頻調速的基本原理原理n7.2 7.2 異步機變壓變頻調速異步機變壓變頻調速的機械特性的機械特性n7.3 7.3 * *電力電子變壓變頻器電力電子變壓變頻器的主要類型的主要類型n7.4 7.4 變壓變頻調速系統(tǒng)中變壓變頻調速系統(tǒng)中的的PWMPWM技術技術n7.5 7.5 基于異步電動機穩(wěn)態(tài)基于異步電動機穩(wěn)態(tài)模型的變壓變頻調速模型的變壓變頻調速n7.6 7.6 異步電動機的動態(tài)數(shù)異步電動機的動態(tài)數(shù)學模型和坐標變

33、換學模型和坐標變換n7.7 7.7 基于動態(tài)模型按轉子基于動態(tài)模型按轉子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)n7.87.8基于動態(tài)模型按定子基于動態(tài)模型按定子磁鏈控制的直接轉矩控制磁鏈控制的直接轉矩控制系統(tǒng)系統(tǒng)nQ1 Q1 恒壓恒頻正弦波供電恒壓恒頻正弦波供電時異步機的機械特性時異步機的機械特性nQ2 Q2 基頻以下恒壓頻比調基頻以下恒壓頻比調速的機械特性速的機械特性nQ3 Q3 基頻以上恒壓變頻調基頻以上恒壓變頻調速的機械特性速的機械特性nQ4 Q4 基頻以下的電壓補償基頻以下的電壓補償控制控制nQ5 Q5 恒流正弦波供電時的恒流正弦波供電時的機械特性機械特性第第7 7章章籠型異步電

34、動機變壓變頻調速系統(tǒng)籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)32n7.1 7.1 變壓變頻調速的基本變壓變頻調速的基本原理原理n7.2 7.2 異步機變壓變頻調速異步機變壓變頻調速的機械特性的機械特性n7.3 7.3 * *電力電子變壓變頻器電力電子變壓變頻器的主要類型的主要類型n7.4 7.4 變壓變頻調速系統(tǒng)中變壓變頻調速系統(tǒng)中的的PWMPWM技術技術n7.5 7.5 基于異步電動機穩(wěn)態(tài)基于異步電動機穩(wěn)態(tài)模型的變壓變頻調速模型的變壓變頻調速n7.6 7.6 異步電動機的動態(tài)數(shù)異步電動機的動態(tài)數(shù)學模型和坐標變換學模型和坐標變換n7.7 7.7 基于動態(tài)模型按轉子基于動態(tài)模型按轉子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)

35、磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)n7.87.8基于動態(tài)模型按定子基于動態(tài)模型按定子磁鏈控制的直接轉矩控制磁鏈控制的直接轉矩控制系統(tǒng)系統(tǒng)nQ2 Q2 基頻以下恒壓頻比調基頻以下恒壓頻比調速的機械特性速的機械特性機械特性特征（機械特性特征（n n0 0， n n，T Temem）機械特性曲線機械特性曲線從轉差功率從轉差功率P Ps s分析調速類型分析調速類型第第7 7章章籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)33n7.1 7.1 變壓變頻調速的基本變壓變頻調速的基本原理原理n7.2 7.2 異步機變壓變頻調速異步機變壓變頻調速的機械特性的機械特性n7.3 7.3 * *電力電子變壓變頻

36、器電力電子變壓變頻器的主要類型的主要類型n7.4 7.4 變壓變頻調速系統(tǒng)中變壓變頻調速系統(tǒng)中的的PWMPWM技術技術n7.5 7.5 基于異步電動機穩(wěn)態(tài)基于異步電動機穩(wěn)態(tài)模型的變壓變頻調速模型的變壓變頻調速n7.6 7.6 異步電動機的動態(tài)數(shù)異步電動機的動態(tài)數(shù)學模型和坐標變換學模型和坐標變換n7.7 7.7 基于動態(tài)模型按轉子基于動態(tài)模型按轉子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)n7.87.8基于動態(tài)模型按定子基于動態(tài)模型按定子磁鏈控制的直接轉矩控制磁鏈控制的直接轉矩控制系統(tǒng)系統(tǒng)nQ2 Q2 基頻以下恒壓頻比調基頻以下恒壓頻比調速的機械特性速的機械特性機械特性特征（機械特性特征（n

37、n0 0， n n，T Temem）機械特性曲線機械特性曲線從轉差功率從轉差功率P Ps s分析調速類型分析調速類型第第7 7章章籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)34(6-4)2lrls2122rsr121spe)()(3LLsRsRRsUnTn基頻以下采用恒壓頻比控制，異步電動機機械特性基頻以下采用恒壓頻比控制，異步電動機機械特性方程式為方程式為n電動機同步轉速電動機同步轉速n1隨定子側電源輸入頻率隨定子側電源輸入頻率f1變化而變化變化而變化11p60fnnn恒壓頻比控制的理想空載（恒壓頻比控制的理想空載（Te=0）轉差率）轉差率s0和轉速和轉速n0為：為：001

38、0,snnl 機械特性特征（機械特性特征（n0，n，Tem）110fnn35n當當s較小時，恒壓頻比調速機械特性近似為：較小時，恒壓頻比調速機械特性近似為：2s1ep1r3UsTnsRn考慮恒轉矩負載，則恒壓頻比調速時的轉速降考慮恒轉矩負載，則恒壓頻比調速時的轉速降n為為2re111e210602ppsRTnsnsTnnU 由此可見，恒壓頻比調速時，考慮由此可見，恒壓頻比調速時，考慮恒轉矩負載恒轉矩負載，轉速，轉速降落降落n基本不變基本不變；在恒壓頻比條件下，把；在恒壓頻比條件下，把頻率頻率f1向下向下調節(jié)調節(jié)時，時，機械特性機械特性基本上是基本上是平行下移平行下移的。的。re12sp13RT

39、sUn或或2lrls2122rsr121spe)()(3LLsRsRRsUnT362psem212sslslr11312()nUTRRLL(6-10)(6-10)2psem2221ss1lslr32()n UTRRLL（5-55-5）臨界轉矩臨界轉矩n可見，臨界轉矩可見，臨界轉矩 Tem 是隨著的是隨著的 1 降低而減小降低而減小的。的。n當頻率很低時，當頻率很低時，Tem太小將削弱電動機的帶載能力，太小將削弱電動機的帶載能力，采用采用低頻定子壓降補償?shù)皖l定子壓降補償，適當?shù)兀m當?shù)靥岣唠妷禾岣唠妷篣s，可，可以以增強帶載能力增強帶載能力。等價等價臨界轉矩臨界轉矩2221()rmslslrRs

40、RLL臨界轉差率臨界轉差率37n7.1 7.1 變壓變頻調速的基本變壓變頻調速的基本原理原理n7.2 7.2 異步機變壓變頻調速異步機變壓變頻調速的機械特性的機械特性n7.3 7.3 * *電力電子變壓變頻器電力電子變壓變頻器的主要類型的主要類型n7.4 7.4 變壓變頻調速系統(tǒng)中變壓變頻調速系統(tǒng)中的的PWMPWM技術技術n7.5 7.5 基于異步電動機穩(wěn)態(tài)基于異步電動機穩(wěn)態(tài)模型的變壓變頻調速模型的變壓變頻調速n7.6 7.6 異步電動機的動態(tài)數(shù)異步電動機的動態(tài)數(shù)學模型和坐標變換學模型和坐標變換n7.7 7.7 基于動態(tài)模型按轉子基于動態(tài)模型按轉子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)n

41、7.87.8基于動態(tài)模型按定子基于動態(tài)模型按定子磁鏈控制的直接轉矩控制磁鏈控制的直接轉矩控制系統(tǒng)系統(tǒng)nQ2 Q2 基頻以下恒壓頻比調基頻以下恒壓頻比調速的機械特性速的機械特性機械特性特征（機械特性特征（n n0 0， n n，T Temem）機械特性曲線機械特性曲線從轉差功率從轉差功率P Ps s分析調速類型分析調速類型第第7 7章章籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)38l 異步電動機恒壓頻比調速的機械特性曲線異步電動機恒壓頻比調速的機械特性曲線（基頻以下）（基頻以下）圖圖6-4 恒壓頻比控制時變頻調速的機械特性恒壓頻比控制時變頻調速的機械特性eTOOn nN0n03

42、n02n01nN1111213131211N1低頻定子壓低頻定子壓降補償特性降補償特性當同步頻率當同步頻率f1下降時下降時理想空載轉速下降；理想空載轉速下降；機械特性平行下移；機械特性平行下移；最大轉矩減?。蛔畲筠D矩減??；39n7.1 7.1 變壓變頻調速的基本變壓變頻調速的基本原理原理n7.2 7.2 異步機變壓變頻調速異步機變壓變頻調速的機械特性的機械特性n7.3 7.3 * *電力電子變壓變頻器電力電子變壓變頻器的主要類型的主要類型n7.4 7.4 變壓變頻調速系統(tǒng)中變壓變頻調速系統(tǒng)中的的PWMPWM技術技術n7.5 7.5 基于異步電動機穩(wěn)態(tài)基于異步電動機穩(wěn)態(tài)模型的變壓變頻調速模型的變

43、壓變頻調速n7.6 7.6 異步電動機的動態(tài)數(shù)異步電動機的動態(tài)數(shù)學模型和坐標變換學模型和坐標變換n7.7 7.7 基于動態(tài)模型按轉子基于動態(tài)模型按轉子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)n7.87.8基于動態(tài)模型按定子基于動態(tài)模型按定子磁鏈控制的直接轉矩控制磁鏈控制的直接轉矩控制系統(tǒng)系統(tǒng)nQ2 Q2 基頻以下恒壓頻比調基頻以下恒壓頻比調速的機械特性速的機械特性機械特性特征（機械特性特征（n n0 0， n n，T Temem）機械特性曲線機械特性曲線從轉差功率從轉差功率P Ps s分析調速類型分析調速類型第第7 7章章籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)40l

44、從轉差功率分析調速類型從轉差功率分析調速類型2112213resmmeepspR TsPsPsTTnUn在基頻以下恒壓頻比調速時，轉差功率為在基頻以下恒壓頻比調速時，轉差功率為顯然，考慮顯然，考慮恒轉矩負載恒轉矩負載時，時，轉差功率基本不轉差功率基本不變變，與電動機，與電動機轉速無關。轉速無關。 轉差功率不變型轉差功率不變型re12sp13R TsUn2s1ep1r3UsTnsR41n7.1 7.1 變壓變頻調速的基本變壓變頻調速的基本原理原理n7.2 7.2 異步機變壓變頻調速異步機變壓變頻調速的機械特性的機械特性n7.3 7.3 * *電力電子變壓變頻器電力電子變壓變頻器的主要類型的主要類

45、型n7.4 7.4 變壓變頻調速系統(tǒng)中變壓變頻調速系統(tǒng)中的的PWMPWM技術技術n7.5 7.5 基于異步電動機穩(wěn)態(tài)基于異步電動機穩(wěn)態(tài)模型的變壓變頻調速模型的變壓變頻調速n7.6 7.6 異步電動機的動態(tài)數(shù)異步電動機的動態(tài)數(shù)學模型和坐標變換學模型和坐標變換n7.7 7.7 基于動態(tài)模型按轉子基于動態(tài)模型按轉子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)n7.87.8基于動態(tài)模型按定子基于動態(tài)模型按定子磁鏈控制的直接轉矩控制磁鏈控制的直接轉矩控制系統(tǒng)系統(tǒng)nQ1 Q1 恒壓恒頻正弦波供電恒壓恒頻正弦波供電時異步機的機械特性時異步機的機械特性nQ2 Q2 基頻以下恒壓頻比調基頻以下恒壓頻比調速的機械

46、特性速的機械特性nQ3 Q3 基頻以上恒壓變頻調基頻以上恒壓變頻調速的機械特性速的機械特性nQ4 Q4 基頻以下的電壓補償基頻以下的電壓補償控制控制nQ5 Q5 恒流正弦波供電時的恒流正弦波供電時的機械特性機械特性第第7 7章章籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)42n7.1 7.1 變壓變頻調速的基本變壓變頻調速的基本原理原理n7.2 7.2 異步機變壓變頻調速異步機變壓變頻調速的機械特性的機械特性n7.3 7.3 * *電力電子變壓變頻器電力電子變壓變頻器的主要類型的主要類型n7.4 7.4 變壓變頻調速系統(tǒng)中變壓變頻調速系統(tǒng)中的的PWMPWM技術技術n7.5 7.

47、5 基于異步電動機穩(wěn)態(tài)基于異步電動機穩(wěn)態(tài)模型的變壓變頻調速模型的變壓變頻調速n7.6 7.6 異步電動機的動態(tài)數(shù)異步電動機的動態(tài)數(shù)學模型和坐標變換學模型和坐標變換n7.7 7.7 基于動態(tài)模型按轉子基于動態(tài)模型按轉子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)n7.87.8基于動態(tài)模型按定子基于動態(tài)模型按定子磁鏈控制的直接轉矩控制磁鏈控制的直接轉矩控制系統(tǒng)系統(tǒng)nQ3 Q3 基頻以上恒壓變頻調基頻以上恒壓變頻調速的機械特性速的機械特性機械特性特征（機械特性特征（n n0 0， n n，T Temem）機械特性曲線機械特性曲線從轉差功率從轉差功率P Ps s分析調速類型分析調速類型第第7 7章章籠

48、型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)43n7.1 7.1 變壓變頻調速的基本變壓變頻調速的基本原理原理n7.2 7.2 異步機變壓變頻調速異步機變壓變頻調速的機械特性的機械特性n7.3 7.3 * *電力電子變壓變頻器電力電子變壓變頻器的主要類型的主要類型n7.4 7.4 變壓變頻調速系統(tǒng)中變壓變頻調速系統(tǒng)中的的PWMPWM技術技術n7.5 7.5 基于異步電動機穩(wěn)態(tài)基于異步電動機穩(wěn)態(tài)模型的變壓變頻調速模型的變壓變頻調速n7.6 7.6 異步電動機的動態(tài)數(shù)異步電動機的動態(tài)數(shù)學模型和坐標變換學模型和坐標變換n7.7 7.7 基于動態(tài)模型按轉子基于動態(tài)模型按轉子磁鏈定向的矢量

49、控制系統(tǒng)磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)n7.87.8基于動態(tài)模型按定子基于動態(tài)模型按定子磁鏈控制的直接轉矩控制磁鏈控制的直接轉矩控制系統(tǒng)系統(tǒng)nQ3 Q3 基頻以上恒壓變頻調基頻以上恒壓變頻調速的機械特性速的機械特性機械特性特征（機械特性特征（n n0 0， n n，T Temem）機械特性曲線機械特性曲線從轉差功率從轉差功率P Ps s分析調速類型分析調速類型第第7 7章章籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)44n基頻以上變頻調速時，定子電壓基頻以上變頻調速時，定子電壓Us只能保持只能保持UsN不變不變（Us=UsN），異步電動機機械特性方程式為），異步電動機機械特性方程式為n

50、電動機同步轉速電動機同步轉速n1隨定子側電源輸入頻率隨定子側電源輸入頻率f1變化而變化變化而變化11p60fnnn理想空載（理想空載（Te=0）轉差率）轉差率s0和轉速和轉速n0為：為：0010,snnl 機械特性特征（機械特性特征（n0，n，Tem）22222113()()repsNsrlslrsRTn UsRRsLL110fnn45n當當s較小時，基頻以上變頻調速械特性近似為：較小時，基頻以上變頻調速械特性近似為：213sNeprUsTnsRn基頻以上變頻調速時的轉速降基頻以上變頻調速時的轉速降n為為22re11112210602ppsNRTnsnsnnU 由此可見，基頻以上變頻調速時，考

51、慮由此可見，基頻以上變頻調速時，考慮恒轉矩負載恒轉矩負載，轉，轉速降落速降落n與同步頻率與同步頻率f1的平方成正比的平方成正比；隨著；隨著頻率頻率f1的提的提高，斜率將變大（高，斜率將變大（ n 變大），機械特性越軟變大），機械特性越軟。21123repsNR Tsn U或或22222113()()repsNsrlslrsRTn UsRRsLL462m22211312()epsNsslslrTn URRLLn可見，基頻以上變頻調速的臨界轉矩可見，基頻以上變頻調速的臨界轉矩Tem是隨著的是隨著的 1 增大而減小增大而減小的。的。臨界轉矩表達式臨界轉矩表達式臨界轉差率臨界轉差率2221()rmsl

52、slrRsRLL47n7.1 7.1 變壓變頻調速的基本變壓變頻調速的基本原理原理n7.2 7.2 異步機變壓變頻調速異步機變壓變頻調速的機械特性的機械特性n7.3 7.3 * *電力電子變壓變頻器電力電子變壓變頻器的主要類型的主要類型n7.4 7.4 變壓變頻調速系統(tǒng)中變壓變頻調速系統(tǒng)中的的PWMPWM技術技術n7.5 7.5 基于異步電動機穩(wěn)態(tài)基于異步電動機穩(wěn)態(tài)模型的變壓變頻調速模型的變壓變頻調速n7.6 7.6 異步電動機的動態(tài)數(shù)異步電動機的動態(tài)數(shù)學模型和坐標變換學模型和坐標變換n7.7 7.7 基于動態(tài)模型按轉子基于動態(tài)模型按轉子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)n7.87.

53、8基于動態(tài)模型按定子基于動態(tài)模型按定子磁鏈控制的直接轉矩控制磁鏈控制的直接轉矩控制系統(tǒng)系統(tǒng)nQ3 Q3 基頻以上恒壓變頻調基頻以上恒壓變頻調速的機械特性速的機械特性機械特性特征（機械特性特征（n n0 0， n n，T Temem）機械特性曲線機械特性曲線從轉差功率從轉差功率P Ps s分析調速類型分析調速類型第第7 7章章籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)48弱磁恒功率調速弱磁恒功率調速eTOOnN0nc0nb0na0nN1a1b1c1c1b1a1N1 當同步頻率當同步頻率f1提高時提高時理想空載轉速提高；理想空載轉速提高；機械特性上移，變軟；機械特性上移，變軟；最

54、大轉矩減小；最大轉矩減??；圖圖6-7 基頻以上恒壓變頻調速的機械特性基頻以上恒壓變頻調速的機械特性l 基頻以上恒壓變頻調速的機械特性曲線基頻以上恒壓變頻調速的機械特性曲線49p基頻以下：恒壓頻比調速基頻以下：恒壓頻比調速p基頻以上：恒壓變頻調速基頻以上：恒壓變頻調速l 異步電動機變頻調速的機械特性曲線異步電動機變頻調速的機械特性曲線50n7.1 7.1 變壓變頻調速的基本變壓變頻調速的基本原理原理n7.2 7.2 異步機變壓變頻調速異步機變壓變頻調速的機械特性的機械特性n7.3 7.3 * *電力電子變壓變頻器電力電子變壓變頻器的主要類型的主要類型n7.4 7.4 變壓變頻調速系統(tǒng)中變壓變頻調

55、速系統(tǒng)中的的PWMPWM技術技術n7.5 7.5 基于異步電動機穩(wěn)態(tài)基于異步電動機穩(wěn)態(tài)模型的變壓變頻調速模型的變壓變頻調速n7.6 7.6 異步電動機的動態(tài)數(shù)異步電動機的動態(tài)數(shù)學模型和坐標變換學模型和坐標變換n7.7 7.7 基于動態(tài)模型按轉子基于動態(tài)模型按轉子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)n7.87.8基于動態(tài)模型按定子基于動態(tài)模型按定子磁鏈控制的直接轉矩控制磁鏈控制的直接轉矩控制系統(tǒng)系統(tǒng)nQ3 Q3 基頻以上恒壓變頻調基頻以上恒壓變頻調速的機械特性速的機械特性機械特性特征（機械特性特征（n n0 0， n n，T Temem）機械特性曲線機械特性曲線從轉差功率從轉差功率P P

56、s s分析調速類型分析調速類型第第7 7章章籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)51l 從轉差功率分析調速類型從轉差功率分析調速類型2111223resmmeeppsNR TsPsPsTTnn U在基頻以上恒壓變頻調速時，轉差功率為在基頻以上恒壓變頻調速時，轉差功率為顯然，考慮顯然，考慮恒功率負載恒功率負載時（時（Te1=常數(shù)），常數(shù)），轉轉差功率基本不變差功率基本不變，與電動機，與電動機轉速無關。轉速無關。 轉差功率不變型轉差功率不變型21123repsNR Tsn U213sNeprUsTnsR52n7.1 7.1 變壓變頻調速的基本變壓變頻調速的基本原理原理n7.

57、2 7.2 異步機變壓變頻調速異步機變壓變頻調速的機械特性的機械特性n7.3 7.3 * *電力電子變壓變頻器電力電子變壓變頻器的主要類型的主要類型n7.4 7.4 變壓變頻調速系統(tǒng)中變壓變頻調速系統(tǒng)中的的PWMPWM技術技術n7.5 7.5 基于異步電動機穩(wěn)態(tài)基于異步電動機穩(wěn)態(tài)模型的變壓變頻調速模型的變壓變頻調速n7.6 7.6 異步電動機的動態(tài)數(shù)異步電動機的動態(tài)數(shù)學模型和坐標變換學模型和坐標變換n7.7 7.7 基于動態(tài)模型按轉子基于動態(tài)模型按轉子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)n7.87.8基于動態(tài)模型按定子基于動態(tài)模型按定子磁鏈控制的直接轉矩控制磁鏈控制的直接轉矩控制系統(tǒng)系

58、統(tǒng)nQ1 Q1 恒壓恒頻正弦波供電恒壓恒頻正弦波供電時異步機的機械特性時異步機的機械特性nQ2 Q2 基頻以下恒壓頻比調基頻以下恒壓頻比調速的機械特性速的機械特性nQ3 Q3 基頻以上變頻調速的基頻以上變頻調速的機械特性機械特性nQ4 Q4 基頻以下的電壓補償基頻以下的電壓補償控制控制nQ5 Q5 恒流正弦波供電時的恒流正弦波供電時的機械特性機械特性第第7 7章章籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)籠型異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)53n在基頻以下運行時，在基頻以下運行時，采用采用恒壓頻比恒壓頻比的控制的控制方法具有方法具有控制簡便控制簡便的的優(yōu)點。優(yōu)點。n但但負載的變化負載的變化時定子時定子壓降不同，

59、將導致壓降不同，將導致磁磁通改變通改變，須采用，須采用定定子壓降補償控制子壓降補償控制。n根據(jù)定子電流的大小根據(jù)定子電流的大小改變定子電壓，以改變定子電壓，以保持磁通恒定保持磁通恒定。OOU Us sf f 1 1基頻以下恒壓頻比控制特性基頻以下恒壓頻比控制特性U UsNsNf f 1N1Na a 無補償無補償 b b 帶定子壓降補償帶定子壓降補償 11slssgURjLIE基頻以下變頻調速的核心原理：保持磁通恒定基頻以下變頻調速的核心原理：保持磁通恒定54再次繪出異步電動機的再次繪出異步電動機的T型穩(wěn)態(tài)等效電路。為了使型穩(wěn)態(tài)等效電路。為了使參考極性與電動狀態(tài)下的實際極性相吻合，感應電參考極性

60、與電動狀態(tài)下的實際極性相吻合，感應電動勢采用電壓降的表示方法，由高電位指向低電位。動勢采用電壓降的表示方法，由高電位指向低電位。U Us s 1 1R Rs sL LlslsL Llr lrL LmmR Rr r /s sI Is sI I0 0I Ir rE Eg gE Es sE Er r圖圖6-5 異步電動機異步電動機T型穩(wěn)態(tài)等效電路和感應電動勢型穩(wěn)態(tài)等效電路和感應電動勢 l 三種磁通和感應電動勢（折算后）三種磁通和感應電動勢（折算后）55異步電動機異步電動機T型穩(wěn)態(tài)等型穩(wěn)態(tài)等效電路和感應電動勢效電路和感應電動勢 l 三種磁通和感應電動勢（折算后）三種磁通和感應電動勢（折算后）n定子全磁