電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)(第3版)(陳伯時(shí))第11講

1、第第 5 5 章章 閉環(huán)控制的異步電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)控制的異步電動(dòng)機(jī)變壓調(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) 第第 11 11 講講概概 述述 直流電力拖動(dòng)和交流電力拖動(dòng)在直流電力拖動(dòng)和交流電力拖動(dòng)在1919世紀(jì)先后誕生。世紀(jì)先后誕生。 在在2020世紀(jì)上半葉，鑒于直流拖動(dòng)具有優(yōu)越的調(diào)速性能，世紀(jì)上半葉，鑒于直流拖動(dòng)具有優(yōu)越的調(diào)速性能，高性能可調(diào)速拖動(dòng)都采用直流電機(jī)，而約占電力拖動(dòng)總?cè)莞咝阅芸烧{(diào)速拖動(dòng)都采用直流電機(jī)，而約占電力拖動(dòng)總?cè)萘苛?0%80%以上的不變速拖動(dòng)系統(tǒng)則采用交流電機(jī)。以上的不變速拖動(dòng)系統(tǒng)則采用交流電機(jī)。 交流調(diào)速系統(tǒng)的多種方案雖然早已問(wèn)世，并已獲

2、得實(shí)交流調(diào)速系統(tǒng)的多種方案雖然早已問(wèn)世，并已獲得實(shí)際應(yīng)用，但其性能卻始終無(wú)法與直流調(diào)速系統(tǒng)相匹敵。際應(yīng)用，但其性能卻始終無(wú)法與直流調(diào)速系統(tǒng)相匹敵。 直到直到2020世紀(jì)世紀(jì)60607070年代，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，年代，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，使得采用電力電子變換器的交流拖動(dòng)系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)。使得采用電力電子變換器的交流拖動(dòng)系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)。 直流電機(jī)具有電刷和換相器因而必須經(jīng)常檢查維修、直流電機(jī)具有電刷和換相器因而必須經(jīng)常檢查維修、換向火花使直流電機(jī)的應(yīng)用環(huán)境受到限制、以及換向能力換向火花使直流電機(jī)的應(yīng)用環(huán)境受到限制、以及換向能力限制了直流電機(jī)的容量和速度等缺點(diǎn)日益突出起來(lái)，用交限制了直流電機(jī)的

3、容量和速度等缺點(diǎn)日益突出起來(lái)，用交流可調(diào)拖動(dòng)取代直流可調(diào)拖動(dòng)的呼聲越來(lái)越強(qiáng)烈，流可調(diào)拖動(dòng)取代直流可調(diào)拖動(dòng)的呼聲越來(lái)越強(qiáng)烈，交流拖交流拖動(dòng)控制系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)前電力拖動(dòng)控制的主要發(fā)展方向。動(dòng)控制系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)前電力拖動(dòng)控制的主要發(fā)展方向。 交流拖動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域交流拖動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域主要有三個(gè)方面：主要有三個(gè)方面：v一般性能的節(jié)能調(diào)速一般性能的節(jié)能調(diào)速 v高性能的交流調(diào)速系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)高性能的交流調(diào)速系統(tǒng)和伺服系統(tǒng) v特大容量、極高轉(zhuǎn)速的交流調(diào)速特大容量、極高轉(zhuǎn)速的交流調(diào)速 1. 一般性能的節(jié)能調(diào)速一般性能的節(jié)能調(diào)速 在過(guò)去大量的所謂在過(guò)去大量的所謂“不變速交流拖動(dòng)不變速交流拖動(dòng)”中，風(fēng)中

4、，風(fēng)機(jī)、水泵等通用機(jī)械的容量幾乎占工業(yè)電力拖動(dòng)總機(jī)、水泵等通用機(jī)械的容量幾乎占工業(yè)電力拖動(dòng)總?cè)萘康囊话胍陨?，其中有不少?chǎng)合并不是不需要調(diào)容量的一半以上，其中有不少場(chǎng)合并不是不需要調(diào)速，只是因?yàn)檫^(guò)去的交流拖動(dòng)本身不能調(diào)速，不得速，只是因?yàn)檫^(guò)去的交流拖動(dòng)本身不能調(diào)速，不得不依賴擋板和閥門來(lái)調(diào)節(jié)送風(fēng)和供水的流量，因而不依賴擋板和閥門來(lái)調(diào)節(jié)送風(fēng)和供水的流量，因而把許多電能白白地浪費(fèi)了。如果換成交流調(diào)速系統(tǒng)，把許多電能白白地浪費(fèi)了。如果換成交流調(diào)速系統(tǒng)，把消耗在擋板和閥門上的能量節(jié)省下來(lái)，每臺(tái)風(fēng)機(jī)、把消耗在擋板和閥門上的能量節(jié)省下來(lái)，每臺(tái)風(fēng)機(jī)、水泵平均都可以節(jié)約水泵平均都可以節(jié)約202030%30%以上

5、的電能，效果是很以上的電能，效果是很可觀的?？捎^的。 但風(fēng)機(jī)、水泵的調(diào)速范圍和對(duì)動(dòng)態(tài)快速性的要但風(fēng)機(jī)、水泵的調(diào)速范圍和對(duì)動(dòng)態(tài)快速性的要求都不高，只需要一般的調(diào)速性能。求都不高，只需要一般的調(diào)速性能。2. 高性能的交流調(diào)速系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)高性能的交流調(diào)速系統(tǒng)和伺服系統(tǒng) 許多在工藝上需要調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械過(guò)去多用直流拖許多在工藝上需要調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械過(guò)去多用直流拖動(dòng)，鑒于交流電機(jī)比直流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、工動(dòng)，鑒于交流電機(jī)比直流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、工作可靠、維護(hù)方便、慣量小、效率高，如果改成交流拖作可靠、維護(hù)方便、慣量小、效率高，如果改成交流拖動(dòng)，顯然能夠帶來(lái)不少的效益。但是，由于交流電機(jī)原動(dòng)，顯

6、然能夠帶來(lái)不少的效益。但是，由于交流電機(jī)原理上的原因，其電磁轉(zhuǎn)矩難以像直流電機(jī)那樣通過(guò)電樞理上的原因，其電磁轉(zhuǎn)矩難以像直流電機(jī)那樣通過(guò)電樞電流施行靈活的實(shí)時(shí)控制。電流施行靈活的實(shí)時(shí)控制。 2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代初發(fā)明了年代初發(fā)明了矢量控制技術(shù)矢量控制技術(shù)，或稱磁場(chǎng)定，或稱磁場(chǎng)定向控制技術(shù)，通過(guò)坐標(biāo)變換，把交流電機(jī)的定子電流分向控制技術(shù)，通過(guò)坐標(biāo)變換，把交流電機(jī)的定子電流分解成轉(zhuǎn)矩分量和勵(lì)磁分量，用來(lái)分別控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和解成轉(zhuǎn)矩分量和勵(lì)磁分量，用來(lái)分別控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁通，就可以獲得和直流電機(jī)相仿的高動(dòng)態(tài)性能，從而磁通，就可以獲得和直流電機(jī)相仿的高動(dòng)態(tài)性能，從而使交流電機(jī)的調(diào)速技術(shù)取得了突

7、破性的進(jìn)展。使交流電機(jī)的調(diào)速技術(shù)取得了突破性的進(jìn)展。 其后，又陸續(xù)提出了其后，又陸續(xù)提出了直接轉(zhuǎn)矩控制直接轉(zhuǎn)矩控制、解耦控制解耦控制等方等方法，形成了一系列可以和直流調(diào)速系統(tǒng)媲美的高性能交法，形成了一系列可以和直流調(diào)速系統(tǒng)媲美的高性能交流調(diào)速系統(tǒng)和交流伺服系統(tǒng)。流調(diào)速系統(tǒng)和交流伺服系統(tǒng)。3. 特大容量、極高轉(zhuǎn)速的交流調(diào)速特大容量、極高轉(zhuǎn)速的交流調(diào)速 直流電機(jī)的換向能力限制了它的容量直流電機(jī)的換向能力限制了它的容量轉(zhuǎn)速積不超過(guò)轉(zhuǎn)速積不超過(guò)10106 6 kWkW r r /min/min，超過(guò)這，超過(guò)這一數(shù)值時(shí)，其設(shè)計(jì)與制造就非常困難了。一數(shù)值時(shí)，其設(shè)計(jì)與制造就非常困難了。 交流電機(jī)沒(méi)有換向器，

8、不受這種限制，交流電機(jī)沒(méi)有換向器，不受這種限制，因此，特大容量的電力拖動(dòng)設(shè)備，如厚板因此，特大容量的電力拖動(dòng)設(shè)備，如厚板軋機(jī)、礦井卷?yè)P(yáng)機(jī)等，以及極高轉(zhuǎn)速的拖軋機(jī)、礦井卷?yè)P(yáng)機(jī)等，以及極高轉(zhuǎn)速的拖動(dòng)，如高速磨頭、離心機(jī)等，都以采用交動(dòng)，如高速磨頭、離心機(jī)等，都以采用交流調(diào)速為宜。流調(diào)速為宜。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 交流電機(jī)主要分為交流電機(jī)主要分為異步電機(jī)異步電機(jī)（即感應(yīng)（即感應(yīng)電機(jī)）和電機(jī)）和同步電機(jī)同步電機(jī)兩大類，每類電機(jī)又有兩大類，每類電機(jī)又有不同類型的調(diào)速系統(tǒng)。不同類型的調(diào)速系統(tǒng)。 現(xiàn)有文獻(xiàn)中介紹的異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)現(xiàn)有文獻(xiàn)中介紹的異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)種類繁多，可按照不同

9、的角度進(jìn)行分類。種類繁多，可按照不同的角度進(jìn)行分類。按電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法分類按電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法分類常見(jiàn)的交流調(diào)速方法有：常見(jiàn)的交流調(diào)速方法有：降電壓調(diào)速降電壓調(diào)速；轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速；轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速；轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速；轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速；繞線電機(jī)繞線電機(jī)串級(jí)調(diào)速串級(jí)調(diào)速或雙饋電機(jī)調(diào)速；或雙饋電機(jī)調(diào)速；變極對(duì)數(shù)調(diào)速；變極對(duì)數(shù)調(diào)速；變壓變頻調(diào)速變壓變頻調(diào)速等等。等等。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 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

10、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，與轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)差率差率s s成正比。成正比。 PmechPmPs 即 Pm = Pmech+ Ps Pmech= (1 s) Pm Ps=sPm 從能量轉(zhuǎn)換的角度上看，轉(zhuǎn)差功率是否從能量轉(zhuǎn)換的角度上看，轉(zhuǎn)差功率是否增大，是消耗掉還是得到回收，是評(píng)價(jià)調(diào)增大，是消耗掉還是得到回收，是評(píng)價(jià)調(diào)速系統(tǒng)效率高低的標(biāo)志。從這點(diǎn)出發(fā)，可速系統(tǒng)效率高低的標(biāo)志。從這點(diǎn)出發(fā)，可以把以把異步電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)異步電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)分成三類分成三類 。1. 轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng) 這種類型的全部轉(zhuǎn)差功率都轉(zhuǎn)換成熱這種類型的全

11、部轉(zhuǎn)差功率都轉(zhuǎn)換成熱能消耗在轉(zhuǎn)子回路中，上述的第、能消耗在轉(zhuǎn)子回路中，上述的第、三種調(diào)速方法都屬于這一類。在三類三種調(diào)速方法都屬于這一類。在三類異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，這類系統(tǒng)的效率異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，這類系統(tǒng)的效率最低，而且越到低速時(shí)效率越低，它是最低，而且越到低速時(shí)效率越低，它是以增加轉(zhuǎn)差功率的消耗來(lái)?yè)Q取轉(zhuǎn)速的降以增加轉(zhuǎn)差功率的消耗來(lái)?yè)Q取轉(zhuǎn)速的降低的（恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)）?？墒沁@類系統(tǒng)低的（恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)）。可是這類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備成本最低，所以還有一結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備成本最低，所以還有一定的應(yīng)用價(jià)值定的應(yīng)用價(jià)值。 2.轉(zhuǎn)差功率饋送型調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)差功率饋送型調(diào)速系統(tǒng) 在這類系統(tǒng)中，除轉(zhuǎn)子銅損外，大部在這類

12、系統(tǒng)中，除轉(zhuǎn)子銅損外，大部分轉(zhuǎn)差功率在轉(zhuǎn)子側(cè)通過(guò)變流裝置饋出分轉(zhuǎn)差功率在轉(zhuǎn)子側(cè)通過(guò)變流裝置饋出或饋入，轉(zhuǎn)速越低，能饋送的功率越多，或饋入，轉(zhuǎn)速越低，能饋送的功率越多，上述第種調(diào)速方法屬于這一類。無(wú)論上述第種調(diào)速方法屬于這一類。無(wú)論是饋出還是饋入的轉(zhuǎn)差功率，扣除變流是饋出還是饋入的轉(zhuǎn)差功率，扣除變流裝置本身的損耗后，最終都轉(zhuǎn)化成有用裝置本身的損耗后，最終都轉(zhuǎn)化成有用的功率，因此這類系統(tǒng)的效率較高，但的功率，因此這類系統(tǒng)的效率較高，但要增加一些設(shè)備。要增加一些設(shè)備。3. 轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng) 在這類系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)差功率只有轉(zhuǎn)子銅在這類系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)差功率只有轉(zhuǎn)子銅損，而且無(wú)論轉(zhuǎn)速高

13、低，轉(zhuǎn)差功率基本損，而且無(wú)論轉(zhuǎn)速高低，轉(zhuǎn)差功率基本不變，因此效率更高，上述的第、不變，因此效率更高，上述的第、兩種調(diào)速方法屬于此類。其中變極對(duì)數(shù)兩種調(diào)速方法屬于此類。其中變極對(duì)數(shù)調(diào)速是有級(jí)的，應(yīng)用場(chǎng)合有限。只有變調(diào)速是有級(jí)的，應(yīng)用場(chǎng)合有限。只有變壓變頻調(diào)速應(yīng)用最廣，可以構(gòu)成高動(dòng)態(tài)壓變頻調(diào)速應(yīng)用最廣，可以構(gòu)成高動(dòng)態(tài)性能的交流調(diào)速系統(tǒng)，取代直流調(diào)速；性能的交流調(diào)速系統(tǒng)，取代直流調(diào)速；但在定子電路中須配備與電動(dòng)機(jī)容量相但在定子電路中須配備與電動(dòng)機(jī)容量相當(dāng)?shù)淖儔鹤冾l器，相比之下，設(shè)備成本當(dāng)?shù)淖儔鹤冾l器，相比之下，設(shè)備成本最高。最高。 同步電機(jī)的調(diào)速同步電機(jī)的調(diào)速 同步電機(jī)沒(méi)有轉(zhuǎn)差，也就沒(méi)有轉(zhuǎn)差功同步電

14、機(jī)沒(méi)有轉(zhuǎn)差，也就沒(méi)有轉(zhuǎn)差功率，所以同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)只能是轉(zhuǎn)差功率，所以同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)只能是轉(zhuǎn)差功率不變型（恒等于率不變型（恒等于0 0）的，而同步電機(jī)轉(zhuǎn)子）的，而同步電機(jī)轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)又是固定的，因此只能靠變壓變頻極對(duì)數(shù)又是固定的，因此只能靠變壓變頻調(diào)速，沒(méi)有像異步電機(jī)那樣的多種調(diào)速方調(diào)速，沒(méi)有像異步電機(jī)那樣的多種調(diào)速方法。法。 在同步電機(jī)的變壓變頻調(diào)速方法中，在同步電機(jī)的變壓變頻調(diào)速方法中，從頻率控制的方式來(lái)看，可分為從頻率控制的方式來(lái)看，可分為他控變頻他控變頻調(diào)速調(diào)速和和自控變頻調(diào)速自控變頻調(diào)速兩類兩類。 自控變頻調(diào)速自控變頻調(diào)速利用轉(zhuǎn)子磁極位置的檢測(cè)利用轉(zhuǎn)子磁極位置的檢測(cè)信號(hào)來(lái)控制變壓變頻

15、裝置換相，類似于直流信號(hào)來(lái)控制變壓變頻裝置換相，類似于直流電機(jī)中電刷和換向器的作用，因此有時(shí)又稱電機(jī)中電刷和換向器的作用，因此有時(shí)又稱作無(wú)換向器電機(jī)調(diào)速，或作無(wú)換向器電機(jī)調(diào)速，或無(wú)刷直流電機(jī)調(diào)速無(wú)刷直流電機(jī)調(diào)速。 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)是一種特殊型式的同步是一種特殊型式的同步電機(jī)，有其獨(dú)特的比較簡(jiǎn)單的調(diào)速方法，在電機(jī)，有其獨(dú)特的比較簡(jiǎn)單的調(diào)速方法，在小容量交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中很有發(fā)展前途。小容量交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中很有發(fā)展前途。第第5章章 閉環(huán)控制的異步電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)控制的異步電動(dòng)機(jī)變壓調(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)v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)

16、速電路v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v閉環(huán)控制的變壓調(diào)速系統(tǒng)及靜特性閉環(huán)控制的變壓調(diào)速系統(tǒng)及靜特性v閉環(huán)變壓調(diào)速系統(tǒng)的近似動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖閉環(huán)變壓調(diào)速系統(tǒng)的近似動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖5.1 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 變壓調(diào)速是異步電機(jī)調(diào)速方法中比較簡(jiǎn)變壓調(diào)速是異步電機(jī)調(diào)速方法中比較簡(jiǎn)便的一種。便的一種。 由電力拖動(dòng)原理可知，由電力拖動(dòng)原理可知，當(dāng)異步電機(jī)等效當(dāng)異步電機(jī)等效電路的參數(shù)不變時(shí)，在相同的轉(zhuǎn)速下，電電路的參數(shù)不變時(shí)，在相同的轉(zhuǎn)速下，電磁轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方成正比，因此，磁轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方成正比，因此，改變定子外加電壓就可以改變機(jī)械特性的改變定子外加

17、電壓就可以改變機(jī)械特性的函數(shù)關(guān)系，從而改變電機(jī)在一定負(fù)載轉(zhuǎn)矩函數(shù)關(guān)系，從而改變電機(jī)在一定負(fù)載轉(zhuǎn)矩下的轉(zhuǎn)速。下的轉(zhuǎn)速。 過(guò)去改變交流電壓的方法多用過(guò)去改變交流電壓的方法多用自耦變自耦變壓器或帶直流磁化繞組的飽和電抗器壓器或帶直流磁化繞組的飽和電抗器，自自從電力電子技術(shù)興起以后，這類比較笨重從電力電子技術(shù)興起以后，這類比較笨重的電磁裝置就被晶閘管交流調(diào)壓器取代了。的電磁裝置就被晶閘管交流調(diào)壓器取代了。 目前，交流調(diào)壓器一般用目前，交流調(diào)壓器一般用三對(duì)晶閘管三對(duì)晶閘管反并聯(lián)或三個(gè)雙向晶閘管反并聯(lián)或三個(gè)雙向晶閘管分別串接在三相分別串接在三相電路中，主電路接法有多種方案，用相位電路中，主電路接法有多種方

18、案，用相位控制改變輸出電壓?？刂聘淖冚敵鲭妷?。Y型接法型接法0負(fù)載abca)uaubuciaUa0VT1VT2VT3型接法型接法負(fù)載b)abcuaubucia 交流變壓調(diào)速系統(tǒng)可控電源交流變壓調(diào)速系統(tǒng)可控電源M3TVC利用晶閘管交流調(diào)利用晶閘管交流調(diào)壓器變壓調(diào)速壓器變壓調(diào)速TVC雙向晶閘雙向晶閘管交流調(diào)壓器管交流調(diào)壓器 圖圖5-1 利用晶閘管交流調(diào)壓器變壓調(diào)速利用晶閘管交流調(diào)壓器變壓調(diào)速 控制方式控制方式TVC的的變壓控制方式變壓控制方式n電路結(jié)構(gòu)：電路結(jié)構(gòu)：采用晶閘管采用晶閘管反并聯(lián)供電反并聯(lián)供電方式，實(shí)現(xiàn)方式，實(shí)現(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)可逆和制動(dòng)?？赡婧椭苿?dòng)。圖圖5-2 采用晶閘管反并聯(lián)的異

19、步電動(dòng)機(jī)可逆和制動(dòng)電路采用晶閘管反并聯(lián)的異步電動(dòng)機(jī)可逆和制動(dòng)電路 可逆和制動(dòng)控制可逆和制動(dòng)控制v 反向運(yùn)行方式反向運(yùn)行方式 圖圖5-25-2所示為所示為采用晶閘管反并聯(lián)的異步電采用晶閘管反并聯(lián)的異步電動(dòng)機(jī)可逆和制動(dòng)電路動(dòng)機(jī)可逆和制動(dòng)電路，其中，晶閘管，其中，晶閘管1 16 6控控制電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)運(yùn)行，反轉(zhuǎn)時(shí)，可由晶閘管制電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)運(yùn)行，反轉(zhuǎn)時(shí)，可由晶閘管 1 1，4 4 和和 7 710 10 提供逆相序電源，同時(shí)也可提供逆相序電源，同時(shí)也可用于反接制動(dòng)。用于反接制動(dòng)。v制動(dòng)運(yùn)行方式制動(dòng)運(yùn)行方式 當(dāng)需要能耗制動(dòng)時(shí)，可以根據(jù)制動(dòng)電當(dāng)需要能耗制動(dòng)時(shí)，可以根據(jù)制動(dòng)電路的要求選擇某幾個(gè)晶閘管不對(duì)稱地工作，

20、路的要求選擇某幾個(gè)晶閘管不對(duì)稱地工作，例如讓例如讓1 1，2 2，6 6 三個(gè)器件導(dǎo)通，其余均關(guān)三個(gè)器件導(dǎo)通，其余均關(guān)斷，就可使定子繞組中流過(guò)半波直流電流，斷，就可使定子繞組中流過(guò)半波直流電流，對(duì)旋轉(zhuǎn)著的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生制動(dòng)作用。必對(duì)旋轉(zhuǎn)著的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生制動(dòng)作用。必要時(shí)，還可以在制動(dòng)電路中串入電阻以限要時(shí)，還可以在制動(dòng)電路中串入電阻以限制制動(dòng)電流。制制動(dòng)電流。5.2 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 根據(jù)電機(jī)學(xué)原理，在下述三個(gè)假定條件下：根據(jù)電機(jī)學(xué)原理，在下述三個(gè)假定條件下：v忽略空間和時(shí)間諧波，忽略空間和時(shí)間諧波，v忽略磁飽和，忽略磁飽和，v忽略鐵損忽略鐵損， 異

21、步電機(jī)的穩(wěn)態(tài)等效電路示于圖異步電機(jī)的穩(wěn)態(tài)等效電路示于圖5-35-3。 異步電動(dòng)機(jī)等效電路異步電動(dòng)機(jī)等效電路圖圖5-3 異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)等效電路異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)等效電路 Us1RsLlsLlrLmRr /sIsI0IrLm 參數(shù)定義數(shù)定義Rs、Rr 定子每相電阻和折合到定子側(cè)的定子每相電阻和折合到定子側(cè)的 轉(zhuǎn)子每相電阻；轉(zhuǎn)子每相電阻；Lls、Llr 定子每相漏感和折合到定子側(cè)的定子每相漏感和折合到定子側(cè)的 轉(zhuǎn)子每相漏感；轉(zhuǎn)子每相漏感；Lm定子每相繞組產(chǎn)生氣隙主磁通的等效定子每相繞組產(chǎn)生氣隙主磁通的等效 電感，即勵(lì)磁電感；電感，即勵(lì)磁電感； Us、 1 定子相電壓和供電角頻率；定子相電壓和供電角頻

22、率； s 轉(zhuǎn)差率。轉(zhuǎn)差率。電流公式電流公式由圖可以導(dǎo)出由圖可以導(dǎo)出(5-1) 式中式中2r1s212r1ssrllLCLsRCRUImsm1s1s111LLLjLjRCll 在一般情況下，在一般情況下，L Lm mL Ll l1 1，則，則，C C1 1 1 1這相這相當(dāng)于將上述假定條件的第當(dāng)于將上述假定條件的第條改為忽略鐵條改為忽略鐵損和勵(lì)磁電流。這樣，電流公式可簡(jiǎn)化成損和勵(lì)磁電流。這樣，電流公式可簡(jiǎn)化成(5-2)2rs212rssrsllLLsRRUII 轉(zhuǎn)矩公式轉(zhuǎn)矩公式令電磁功率令電磁功率 P Pm m = 3 = 3I Ir r2 2 R Rr r / /s s 同步機(jī)械角轉(zhuǎn)速同步機(jī)械

23、角轉(zhuǎn)速 m1m1 = = 1 1/ /n np p式中式中n np p極對(duì)數(shù)，則異步電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩為極對(duì)數(shù)，則異步電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩為（5-3）2rs212rs1r2spr2 r1p1mme/33llLLsRRsRUnsRInPT 式（式（5 - 35 - 3）就是異步電機(jī)的機(jī)械特性）就是異步電機(jī)的機(jī)械特性方程式。它表明，當(dāng)轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)差率一定時(shí)，方程式。它表明，當(dāng)轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)差率一定時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方成正比電磁轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方成正比。 這樣，不同電壓下的機(jī)械特性便如圖這樣，不同電壓下的機(jī)械特性便如圖5-45-4所示，圖中，所示，圖中，U UsN sN 表示額定定子電壓。表示額定定子電壓。

24、異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性TeOnn0TemaxsmTLUsN0.7UsNABCFDE0.5UsN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)載特性圖圖5-4 異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)不同電壓下的機(jī)械特性不同電壓下的機(jī)械特性最大轉(zhuǎn)矩公式最大轉(zhuǎn)矩公式 將式（將式（5-35-3）對(duì)）對(duì)s s求導(dǎo)，并令求導(dǎo)，并令d dT Te e/d/ds s=0=0，可，可求出對(duì)應(yīng)于最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的靜差率和最大轉(zhuǎn)求出對(duì)應(yīng)于最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的靜差率和最大轉(zhuǎn)矩矩（5-4）（5-5）2rs212srm)(llLLRRs2rs212ss12spmaxe)(23llLLRRUnT 由圖由圖5-45-4可見(jiàn)，帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載工

25、作時(shí)，可見(jiàn)，帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載工作時(shí)，普通籠型異步電機(jī)變電壓時(shí)的穩(wěn)定工作點(diǎn)普通籠型異步電機(jī)變電壓時(shí)的穩(wěn)定工作點(diǎn)為為A A、B B、C C，轉(zhuǎn)差率，轉(zhuǎn)差率s s的變化范圍不超過(guò)的變化范圍不超過(guò)0 0 s sm m，調(diào)速范圍有限。如果帶風(fēng)機(jī)類負(fù)載運(yùn)，調(diào)速范圍有限。如果帶風(fēng)機(jī)類負(fù)載運(yùn)行，則工作點(diǎn)為行，則工作點(diǎn)為D D、E E、F F，調(diào)速范圍可以大，調(diào)速范圍可以大一些。一些。 為了能在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下擴(kuò)大調(diào)速范圍，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，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)子有較高的電阻值，這樣的電就要求電機(jī)轉(zhuǎn)子有較高的電阻值，這樣的電機(jī)在變電壓時(shí)

26、的機(jī)械特性繪于圖機(jī)在變電壓時(shí)的機(jī)械特性繪于圖5-55-5。 顯然，帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)的變壓調(diào)速范圍顯然，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)，這種電增大了，堵轉(zhuǎn)工作也不致燒壞電機(jī)，這種電機(jī)又稱作交流力矩電機(jī)。機(jī)又稱作交流力矩電機(jī)。 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TeOnn0UsN0.7UsNABCTL0.5UsN恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性圖圖5-5 5-5 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 5.3 閉環(huán)控制的變壓調(diào)速系統(tǒng)及其靜特性閉環(huán)控制的變壓調(diào)速系統(tǒng)及其靜特性 采用普通異步電機(jī)的

27、變電壓調(diào)速時(shí)，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，采用高轉(zhuǎn)子電阻的力矩電調(diào)速范圍很窄，采用高轉(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，機(jī)可以增大調(diào)速范圍，但機(jī)械特性又變軟，因而當(dāng)負(fù)載變化時(shí)靜差率很大（見(jiàn)圖因而當(dāng)負(fù)載變化時(shí)靜差率很大（見(jiàn)圖5-55-5），），開(kāi)環(huán)控制很難解決這個(gè)矛盾。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)速范圍大于調(diào)速范圍大于D=2D=2時(shí)，往往采用帶轉(zhuǎn)速反饋時(shí)，往往采用帶轉(zhuǎn)速反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)（見(jiàn)圖的閉環(huán)控制系統(tǒng)（見(jiàn)圖5-6a5-6a）。）。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

28、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 -Ucn2. 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 圖圖5-6b5-6b所示的是閉環(huán)控制變壓調(diào)速系所示的是閉環(huán)控制變壓調(diào)速系統(tǒng)的靜特性。當(dāng)系統(tǒng)帶負(fù)載在統(tǒng)的靜特性。當(dāng)系統(tǒng)帶負(fù)載在A A點(diǎn)運(yùn)行時(shí)，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，從而在右邊一條機(jī)械用能提高定子電壓，從而在右邊一條機(jī)械特性上

29、找到新的工作點(diǎn)特性上找到新的工作點(diǎn)AA。同理，當(dāng)負(fù)載。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)AA。 按照反饋控制規(guī)律，將按照反饋控制規(guī)律，將AA、A A、A A 連接連接起來(lái)便是閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性。盡管異步電機(jī)的開(kāi)起來(lái)便是閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性。盡管異步電機(jī)的開(kāi)環(huán)機(jī)械特性和直流電機(jī)的開(kāi)環(huán)特性差別很大，但環(huán)機(jī)械特性和直流電機(jī)的開(kāi)環(huán)特性差別很大，但是在不同電壓的開(kāi)環(huán)機(jī)械特性上各取一個(gè)相應(yīng)的是在不同電壓的開(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)便得到閉環(huán)系統(tǒng)靜特性，這樣工作點(diǎn)，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

30、電機(jī)是完全一致的。的分析方法對(duì)兩種電機(jī)是完全一致的。 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PIPI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。改變給定信號(hào)，則靜特性平行地上下移動(dòng)，達(dá)到改變給定信號(hào)，則靜特性平行地上下移動(dòng)，達(dá)到調(diào)速的目的。調(diào)速的目的。 變壓調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)變壓調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn) 異步電機(jī)閉環(huán)變壓調(diào)速系統(tǒng)不同于直異步電機(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：流電機(jī)閉環(huán)變壓調(diào)速系統(tǒng)的地方是：靜特靜特性左右兩邊都有極限，

31、不能無(wú)限延長(zhǎng)，它性左右兩邊都有極限，不能無(wú)限延長(zhǎng)，它們是額定電壓們是額定電壓U UsN sN 下的機(jī)械特性和最小輸出下的機(jī)械特性和最小輸出電壓電壓U Usmin smin 下的機(jī)械特性下的機(jī)械特性。 當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，如果電壓調(diào)節(jié)到極限當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，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。作點(diǎn)只能沿著極限開(kāi)環(huán)特性變化。3. 系統(tǒng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)靜態(tài)結(jié)構(gòu) Ksn=f(Us,Te) ASRU*nUnUcUs-TLn圖圖5-7 異步電機(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)圖根據(jù)圖5-6a5-6a

32、所示的原理圖，可以畫(huà)出靜態(tài)結(jié)所示的原理圖，可以畫(huà)出靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如圖構(gòu)圖，如圖5-75-7所示。圖中：所示。圖中：K Ks s = =U Us s/ /U Uc c 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)； = =U Un n/ /n n 為轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)；為轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)；ASRASR采用采用PIPI調(diào)節(jié)器；調(diào)節(jié)器；n n = =f f ( (U Us s, , T Te e ) )是式（是式（5-35-3）所表達(dá)的異步電機(jī)）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)。機(jī)械特性方程式，它是一個(gè)非線性函數(shù)。 穩(wěn)態(tài)時(shí)，穩(wěn)態(tài)時(shí)， U Un n* * = =

33、 U Un n = = n n T Te e = = T TL L 根據(jù)負(fù)載需要的根據(jù)負(fù)載需要的n n 和和T TL L 可由式（可由式（5-35-3）計(jì)算出或用機(jī)械特性圖解法求出所需的計(jì)算出或用機(jī)械特性圖解法求出所需的U Us s 以及相應(yīng)的以及相應(yīng)的U Uc c。5.4 閉環(huán)變壓調(diào)速系統(tǒng)的近似動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖閉環(huán)變壓調(diào)速系統(tǒng)的近似動(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。由圖繪出動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。由圖5-75-7的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖可以得到動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如圖可以得到動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如圖5-85-8所示。所示。 其中有些環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)可以直接寫(xiě)其中有些環(huán)節(jié)

34、的傳遞函數(shù)可以直接寫(xiě)出來(lái)，只有異步電機(jī)傳遞函數(shù)的推導(dǎo)須費(fèi)出來(lái)，只有異步電機(jī)傳遞函數(shù)的推導(dǎo)須費(fèi)一番周折。一番周折。 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖圖5-8 5-8 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 MAMA異步電機(jī)異步電機(jī) FBSFBS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)Us(s) 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ASRASR常用常用PIPI調(diào)節(jié)器，用以消除調(diào)節(jié)器，用以消除靜差并改善動(dòng)態(tài)性能，其傳遞函數(shù)為靜差并改善動(dòng)態(tài)性能，其傳遞函數(shù)為ssK

35、sWnnnASR1)( 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)系原則上是非線輸出關(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)，性的，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)，正如在動(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)和整流裝置直流調(diào)速系統(tǒng)中的晶閘管觸發(fā)和整流裝置那樣。傳遞函數(shù)可寫(xiě)成那樣。傳遞函數(shù)可寫(xiě)成1)(ssVGTsTKsW 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 T Ts s = 3.3ms = 3.3ms 對(duì)其他型式的調(diào)壓電路則須另行考慮

36、。對(duì)其他型式的調(diào)壓電路則須另行考慮。sc31T 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)節(jié)考慮到反饋濾波作用，測(cè)速反饋環(huán)節(jié)FBSFBS的傳遞函數(shù)可寫(xiě)成的傳遞函數(shù)可寫(xiě)成1)(onFBSsTsW 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)微分方程描述的，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。確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

37、求出一種近似的傳遞函數(shù)。一種近似的傳遞函數(shù)。（1）異步電機(jī)近似的線性機(jī)械特性）異步電機(jī)近似的線性機(jī)械特性 由式（由式（5-35-3）已知電磁轉(zhuǎn)矩為）已知電磁轉(zhuǎn)矩為（5-35-3）當(dāng)當(dāng) s s 很小時(shí)，可以認(rèn)為很小時(shí)，可以認(rèn)為2rs212rs1r2spe)()(/3llLLsRRsRUnTsRRrssRLLllrrs1)(且 后者相當(dāng)于忽略異步電機(jī)的漏感電磁后者相當(dāng)于忽略異步電機(jī)的漏感電磁慣性。在此條件下，慣性。在此條件下，（5-65-6） 這是在上述條件下異步電機(jī)近似的線這是在上述條件下異步電機(jī)近似的線性機(jī)械特性。性機(jī)械特性。sURnT2sr1pe3（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

38、 A為近似線性機(jī)械特性上的一個(gè)穩(wěn)為近似線性機(jī)械特性上的一個(gè)穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)，則在態(tài)工作點(diǎn)，則在A A點(diǎn)上點(diǎn)上（5-75-7） 在在A A點(diǎn)附近有微小偏差時(shí)，點(diǎn)附近有微小偏差時(shí)，T Te e= =T TeAeA+ + T Te e，U Us s = =U UsAsA + + U Us s ，而，而 s s = =s sA A + + s s，代入式，代入式（5-65-6）得）得A2sAr1peA3sURnT（3）微偏線性化）微偏線性化 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（5-8）)()(3A2ssAr1peeAssUURnTT)2(32sA

39、sAsAA2sAr1peeAsUUsUsURnTT 從式（從式（5-85-8）中減去式（）中減去式（5-75-7），得），得（5-95-9） )2(32sAsAsAr1pesUUsURnT1s 已知轉(zhuǎn)差率已知轉(zhuǎn)差率 ，其中，其中 1 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(5-10)11s 將式（將式（5-105-10）代入式（）代入式（5-95-9），得），得（5-115-11） 式（式（5-115-11）就是在穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)附近微偏）就是在穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)附近微偏量量 T Te e與與 U Us s和和 間的關(guān)系。間的關(guān)系。)2(312sAsAsAr1peUUsURnT 帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式為方程式為 按上面相同的方法處理，可得在穩(wěn)態(tài)按上面相同的方法處理，可得在穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)工作點(diǎn)A A附近的微偏量運(yùn)動(dòng)方程式為附近的微偏量運(yùn)動(dòng)方程式為（5-12）tnJTTddpLetnJTTd)(dpLe 將式（將式（5-115-11）和（）和（5-125-12）的微偏量關(guān)系）的微偏量關(guān)系畫(huà)在一起，即得異步電機(jī)在忽略電磁