第3章_交流电力拖动系统基础_3_调速

1、Date:2022-5-24File:电力拖动基础_第4.1Institute of Power Electronics and Drives电气工程系专业课 电气传动自动控制系统Harbin Institute of Technology3.8 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速掌握基本调速方法掌握基本调速方法Date:2022-5-24File:电力拖动基础_第4.2Institute of Power Electronics and Drives电气工程系专业课 电气传动自动控制系统Harbin Institute of Technology随着电力电子技术、微电子技术、计算机技术

2、以及自动控随着电力电子技术、微电子技术、计算机技术以及自动控制技术的飞速发展，交流调速正在取代直流调速。制技术的飞速发展，交流调速正在取代直流调速。交流调速在工业应用中，大体上有三大领域：交流调速在工业应用中，大体上有三大领域：凡是能用直流调速的场合，都能改用交流调速；凡是能用直流调速的场合，都能改用交流调速；直流调速达不到的，如大容量、高转速、高电压以及直流调速达不到的，如大容量、高转速、高电压以及环境十分恶劣的场合，都能使用交流调速；环境十分恶劣的场合，都能使用交流调速；原来不调速的风机、泵类负载，采用交流调速后，可原来不调速的风机、泵类负载，采用交流调速后，可以大幅度节能。以大幅度节能。

3、 交流电动机主要有交流电动机主要有同步电动机；同步电动机；异步电动机。异步电动机。同步电动机的调速靠改变供电电源的频率改变其同步转速。同步电动机的调速靠改变供电电源的频率改变其同步转速。 Date:2022-5-24File:电力拖动基础_第4.3Institute of Power Electronics and Drives电气工程系专业课 电气传动自动控制系统Harbin Institute of Technology 2 223cosemPE Ij=异步机电磁功率每极转子电势的折算值21114. 44EfK N f=K1: 绕组系数N1:定子每相绕组串联匝数Date:2022-5-24

4、File:电力拖动基础_第4.4Institute of Power Electronics and Drives电气工程系专业课 电气传动自动控制系统Harbin Institute of Technology异步电动机的调速方法异步电动机的调速方法异步电动机的转速为异步电动机的转速为)1 (60)1 (10spfsnn要改变异步电动机的转速，有三大类调速方法：要改变异步电动机的转速，有三大类调速方法：变极调速：改变变极调速：改变定子绕组极对数定子绕组极对数p，以改变同步转速以改变同步转速n0；变频调速：改变供电电源频率变频调速：改变供电电源频率f1，以改变同步转速以改变同步转速n0；改变转

5、差率改变转差率s调速。主要有以下四种：调速。主要有以下四种：转子电路串接电阻调速；转子电路串接电阻调速；改变定子电压调速改变定子电压调速(降压调速降压调速)；电磁滑差离合器调速电磁滑差离合器调速(滑差电机滑差电机/电磁调速异步电动机电磁调速异步电动机)；串级调速串级调速双馈调速（转差功率回馈电网）双馈调速（转差功率回馈电网）Date:2022-5-24File:电力拖动基础_第4.5Institute of Power Electronics and Drives电气工程系专业课 电气传动自动控制系统Harbin Institute of Technology一、变极调速变极调速只用于笼型电动

6、机。变极调速只用于笼型电动机。 变极调速时变极调速时, ,转速几乎是成倍变化的转速几乎是成倍变化的, ,调速的平滑性较差调速的平滑性较差, ,但具但具有较硬的机械特性有较硬的机械特性, ,稳定性好稳定性好, , 可用于恒功率和恒转矩负载可用于恒功率和恒转矩负载. . 改变三相异步电动机的极对数改变三相异步电动机的极对数p p，可以改变同步转速，可以改变同步转速n n1 1，从而，从而使转速得到调节。使转速得到调节。Date:2022-5-24File:电力拖动基础_第4.6Institute of Power Electronics and Drives电气工程系专业课 电气传动自动控制系统H

7、arbin Institute of Technology二、二、变转差率调速变转差率调速1、绕线转子电动机的转子串接电阻调速绕线转子电动机的转子回路串接对称电阻时的机械特性为绕线转子电动机的转子回路串接对称电阻时的机械特性为 从机械特性看，转子串电阻时，从机械特性看，转子串电阻时，同步转速和最大转矩不变，但临界同步转速和最大转矩不变，但临界转差率增大。当恒转矩负载时，电转差率增大。当恒转矩负载时，电机的转速随转子串联电阻的增大而机的转速随转子串联电阻的增大而减小。减小。21emsems TR()RsT 设设 、 、 是转子串联电阻是转子串联电阻 前的量，前的量， 、 、 是串联电阻后的是串联

8、电阻后的量，量， 则转子串接的电阻为：则转子串接的电阻为：mssemTms s emT sRDate:2022-5-24File:电力拖动基础_第4.7Institute of Power Electronics and Drives电气工程系专业课 电气传动自动控制系统Harbin Institute of Technology2、绕线转子电动机的串级调速在绕线转子电动机的转子回路在绕线转子电动机的转子回路串接一个与转子电动势串接一个与转子电动势 同步同步频率的附加电动势频率的附加电动势 。sE2adEadE通过改变通过改变 的幅值和相位，也的幅值和相位，也可实现调速，这就是串级调速。可实现

9、调速，这就是串级调速。Date:2022-5-24File:电力拖动基础_第4.8Institute of Power Electronics and Drives电气工程系专业课 电气传动自动控制系统Harbin Institute of Technology 改变电动机的电压时，机改变电动机的电压时，机械特性为械特性为3、调压调速 调压调速既非恒转矩调速，调压调速既非恒转矩调速，也非恒功率调速，它最适用于也非恒功率调速，它最适用于转矩随转速降低而减小的负载，转矩随转速降低而减小的负载，如风机类负载，也可用于恒转如风机类负载，也可用于恒转矩负载，最不适用恒功率负载。矩负载，最不适用恒功率负载

10、。Date:2022-5-24File:电力拖动基础_第4.9Institute of Power Electronics and Drives电气工程系专业课 电气传动自动控制系统Harbin Institute of Technology三、变频调速三、变频调速通过改变定子供电频率来改变同步转速实现对异通过改变定子供电频率来改变同步转速实现对异步电动机的调速，在调速过程中从高速到低速都可步电动机的调速，在调速过程中从高速到低速都可以保持有限的转差率，因而具有高效率、宽范围和以保持有限的转差率，因而具有高效率、宽范围和高精度的调速性能。可以认为，变频调速是异步电高精度的调速性能。可以认为，变

11、频调速是异步电动机的一种比较合理和理想的调速方法。动机的一种比较合理和理想的调速方法。原理：原理：利用电动机的同步转速随频率变化的特性，利用电动机的同步转速随频率变化的特性，通过改变电动机的供电频率进行调速。保通过改变电动机的供电频率进行调速。保Date:2022-5-24File:电力拖动基础_第4.10Institute of Power Electronics and Drives电气工程系专业课 电气传动自动控制系统Harbin Institute of Technology证证U/f =定值，可以实现恒转矩调速或恒功率调速。定值，可以实现恒转矩调速或恒功率调速。 在进行电机调速时，为

12、了保持电动机的负载能在进行电机调速时，为了保持电动机的负载能力，应保持气隙主磁通力，应保持气隙主磁通m不变，这就要求降低供不变，这就要求降低供电频率的同时降低感应电动势，保持电频率的同时降低感应电动势，保持E1/f1=常数，常数，即保持电动势与频率之比为常数进行控制。即保持电动势与频率之比为常数进行控制。 如果磁通太弱，没有充分利用电机的铁心，是如果磁通太弱，没有充分利用电机的铁心，是一种浪费；如果过分增大磁通，又会使铁心饱和，一种浪费；如果过分增大磁通，又会使铁心饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热从而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热而损坏电机。而损坏电机。 对于直流电机，

13、励磁系统是独立的，只要对对于直流电机，励磁系统是独立的，只要对Date:2022-5-24File:电力拖动基础_第4.11Institute of Power Electronics and Drives电气工程系专业课 电气传动自动控制系统Harbin Institute of Technology对变频调速的基本要求对变频调速的基本要求mmwkNfEU1111144. 4铁心过饱和铁心过饱和0I1cos1fm1fmTZT不变不变2I1I绕组过热绕组过热变频同时要变压变频同时要变压磁回路饱和，严重时将烧毁电机磁回路饱和，严重时将烧毁电机气隙磁气隙磁通在定通在定子绕组子绕组中感应中感应电动势

14、电动势电枢反应有恰当的补偿，电枢反应有恰当的补偿， m保持不变是很容易保持不变是很容易做到的。做到的。Date:2022-5-24File:电力拖动基础_第4.12Institute of Power Electronics and Drives电气工程系专业课 电气传动自动控制系统Harbin Institute of Technology 在交流异步电机中，磁通在交流异步电机中，磁通 m由定子和转子磁势由定子和转子磁势合成产生，要保持磁通恒定就需要费一些周折了。合成产生，要保持磁通恒定就需要费一些周折了。 定子每相电动势定子每相电动势mNs1g44. 4SkNfE （1） 式中：式中：Eg

15、 气隙磁通在定子每相中感应电动势的有效值，气隙磁通在定子每相中感应电动势的有效值，单位为单位为V； 定子频率，单位为定子频率，单位为Hz； 定子每相绕组串联匝数；定子每相绕组串联匝数； 基波绕组系数；基波绕组系数； 每极气隙磁通量，单位为每极气隙磁通量，单位为Wb。 f1NskNs mDate:2022-5-24File:电力拖动基础_第4.13Institute of Power Electronics and Drives电气工程系专业课 电气传动自动控制系统Harbin Institute of Technology1. 基频以下调速基频以下调速 由式（由式（1）可知，只要控制好）可知，

16、只要控制好 Eg 和和 f1 ，便可达，便可达到控制磁通到控制磁通 m 的目的，对此，需要考虑基频的目的，对此，需要考虑基频（额定频率）以下和基频以上两种情况。（额定频率）以下和基频以上两种情况。 1gfE常值常值 （2） 即即采用恒值电动势频率比的控制方式采用恒值电动势频率比的控制方式。恒压频比的控制方式恒压频比的控制方式 绕组中的感应电动势是难以直接控制的，当电动绕组中的感应电动势是难以直接控制的，当电动势值较高时，可以忽略定子绕组的漏磁阻抗压降，势值较高时，可以忽略定子绕组的漏磁阻抗压降，而认为定子相电压而认为定子相电压 Us Eg，Date:2022-5-24File:电力拖动基础_第

17、4.14Institute of Power Electronics and Drives电气工程系专业课 电气传动自动控制系统Harbin Institute of Technology常值1fUs则得则得（3）这是这是恒压频比的控制方式恒压频比的控制方式。 但是，在低频时但是，在低频时 Us 和和 Eg 都较小，定子阻抗压都较小，定子阻抗压降所占的份量就比较显著，不再能忽略。这时，降所占的份量就比较显著，不再能忽略。这时，需要人为地把电压需要人为地把电压 Us 抬高一些，以便抬高一些，以便近似地补偿近似地补偿定子压降定子压降。 带定子压降补偿的恒压频比控制特性示于下图带定子压降补偿的恒压频

18、比控制特性示于下图中的中的 b 线，无补偿的控制特性则为线，无补偿的控制特性则为a 线。线。 2. 基频以上调速基频以上调速 在基频以上调速时，频率应该从在基频以上调速时，频率应该从f1N向上升高，向上升高，但定子电压但定子电压Us 却不可能超过额定电压却不可能超过额定电压Date:2022-5-24File:电力拖动基础_第4.15Institute of Power Electronics and Drives电气工程系专业课 电气传动自动控制系统Harbin Institute of TechnologyOUsf 1图图1 恒压频比控制特性恒压频比控制特性UsNf 1Na 无补偿无补偿

19、b 带定子压降补偿带定子压降补偿 UsN ，最多只能保持，最多只能保持Us = UsN ，这将迫使磁通与频，这将迫使磁通与频率成反比地降低，相当于直流电机弱磁升速的情率成反比地降低，相当于直流电机弱磁升速的情况。况。Date:2022-5-24File:电力拖动基础_第4.16Institute of Power Electronics and Drives电气工程系专业课 电气传动自动控制系统Harbin Institute of Technology 把基频以下和基频以上两种情况的控制特性画把基频以下和基频以上两种情况的控制特性画在一起，如下图所示。在一起，如下图所示。 如果电机在不同转速

20、时所带的负载都能使电流如果电机在不同转速时所带的负载都能使电流达到额定值，即都能在允许温升下长期运行，则达到额定值，即都能在允许温升下长期运行，则转矩基本上随磁通变化。在基频以下，磁通恒定转矩基本上随磁通变化。在基频以下，磁通恒定时转矩也恒定，电磁转矩时转矩也恒定，电磁转矩 T = Km I 。在调压调速。在调压调速范围内，励磁磁通不变，容许的输出转矩也不变，范围内，励磁磁通不变，容许的输出转矩也不变，属于属于“恒转矩调速恒转矩调速”性质，而在基频以上，在弱性质，而在基频以上，在弱磁调速范围内，转速越高，磁通越弱，容许输出磁调速范围内，转速越高，磁通越弱，容许输出转矩减小，而容许输出转矩与转速

21、的乘积则不变，转矩减小，而容许输出转矩与转速的乘积则不变，即容许功率不变，为即容许功率不变，为“恒功率调速方式恒功率调速方式”。Date:2022-5-24File:电力拖动基础_第4.17Institute of Power Electronics and Drives电气工程系专业课 电气传动自动控制系统Harbin Institute of Technologyf1N图图2 异步电机变压变频调速的控制特性异步电机变压变频调速的控制特性 恒转矩调速恒转矩调速UsUsNmNm恒功率调速恒功率调速mUsf1O异步电动机的变压变频调速是进行分段控制的：异步电动机的变压变频调速是进行分段控制的：基

22、频以下基频以下，采取恒磁恒压频比控制方式；，采取恒磁恒压频比控制方式；基频以上基频以上，采取恒压弱磁升速控制方式。，采取恒压弱磁升速控制方式。Date:2022-5-24File:电力拖动基础_第4.18Institute of Power Electronics and Drives电气工程系专业课 电气传动自动控制系统Harbin Institute of TechnologyT N nNnmax变电压调速变电压调速弱磁调速弱磁调速UNUP PTUnO两种调速方式两种调速方式Date:2022-5-24File:电力拖动基础_第4.19Institute of Power Electron

23、ics and Drives电气工程系专业课 电气传动自动控制系统Harbin Institute of Technology a) a) 基频以下基频以下(U(U1 1/f/f1 1= =恒量恒量) b) ) b) 基频以上基频以上(U(U1 1= =恒量恒量) ) 图三相异步电动机变频调速时的机械特性图三相异步电动机变频调速时的机械特性 Date:2022-5-24File:电力拖动基础_第4.20Institute of Power Electronics and Drives电气工程系专业课 电气传动自动控制系统Harbin Institute of Technology2212212

24、1)()(321212sLLsRsRRsUpT恒压恒频正弦波供电时异步电动机的机械特性恒压恒频正弦波供电时异步电动机的机械特性（4） 特性分析特性分析 当当s很小时，可忽略上式分母中含很小时，可忽略上式分母中含s各项，则各项，则sRsUpT2s1213 也就是说，当也就是说，当s很小时，转矩近似与很小时，转矩近似与s成正比，成正比，机械特性机械特性T=f（s）是一段直线，见图）是一段直线，见图3。异步电动机电压频率协调控制时的机械特性异步电动机电压频率协调控制时的机械特性（5） Date:2022-5-24File:电力拖动基础_第4.21Institute of Power Electron

25、ics and Drives电气工程系专业课 电气传动自动控制系统Harbin Institute of Technology 当当 s 接近于接近于1时，可忽略式（时，可忽略式（4）分母中的）分母中的R2 ，则，则 sLLRsRUpT2112s1)(32212121（6） 即即s接近于接近于1时转矩近似与时转矩近似与s成反比，这时，成反比，这时， T= f（s）是对称于原点的一段双曲线。是对称于原点的一段双曲线。 机械特性机械特性 当当 s 为以上两段的中间数值时，机械特性从直线为以上两段的中间数值时，机械特性从直线段逐渐过渡到双曲线段，如图段逐渐过渡到双曲线段，如图3所示。所示。Date:

26、2022-5-24File:电力拖动基础_第4.22Institute of Power Electronics and Drives电气工程系专业课 电气传动自动控制系统Harbin Institute of Technology 机械特性机械特性smnn0sT010TTmaxTmax图图3 恒压恒频时异步电机的机械特性恒压恒频时异步电机的机械特性Date:2022-5-24File:电力拖动基础_第4.23Institute of Power Electronics and Drives电气工程系专业课 电气传动自动控制系统Harbin Institute of Technology基频以

27、下电压基频以下电压-频率协调控制时的机械特性频率协调控制时的机械特性 由式（由式（4）机械特性方程式可以看出，对于同一）机械特性方程式可以看出，对于同一组转矩组转矩T和转速和转速n（或转差率（或转差率s）的要求，电压）的要求，电压Us和频率和频率 1可以有多种配合。可以有多种配合。 在在Us和和 1的不同配合下机械特性也是不一样的，的不同配合下机械特性也是不一样的，因此可以有不同方式的电压频率协调控制。因此可以有不同方式的电压频率协调控制。1.恒压频比控制（恒压频比控制（Us/ 1） 为了近似地保持气隙磁通不变，以便充分利用电为了近似地保持气隙磁通不变，以便充分利用电机铁心，发挥电机产生转矩的

28、能力，在基频以下机铁心，发挥电机产生转矩的能力，在基频以下须采用恒压频比控制。这时，同步转速自然要随须采用恒压频比控制。这时，同步转速自然要随频率变化。频率变化。 Date:2022-5-24File:电力拖动基础_第4.24Institute of Power Electronics and Drives电气工程系专业课 电气传动自动控制系统Harbin Institute of Technology 在式（在式（5）所表示的机械特性近似直线段上，可以）所表示的机械特性近似直线段上，可以导出导出 2113s2UpTRs（9） 带负载时的转速降落为带负载时的转速降落为 10260spsnn（8

29、） pn26010 （7） 由此可见，当由此可见，当Us/ 1为恒值时，对于同一转矩为恒值时，对于同一转矩T，s 1是基本不变的，因而是基本不变的，因而 n也是基本不变的。这就也是基本不变的。这就是说，在恒压频比的条件下改变频率是说，在恒压频比的条件下改变频率Date:2022-5-24File:电力拖动基础_第4.25Institute of Power Electronics and Drives电气工程系专业课 电气传动自动控制系统Harbin Institute of Technology 1时，机械特性基本上是平行下移，如图时，机械特性基本上是平行下移，如图4所示。所示。它们和直流他

30、励电机变压调速时的情况基本相似。它们和直流他励电机变压调速时的情况基本相似。 所不同的是，当转矩增大到最大值以后，转速再所不同的是，当转矩增大到最大值以后，转速再降低，特性就折回来了。而且频率越低时最大转降低，特性就折回来了。而且频率越低时最大转矩值越小。矩值越小。221121max)(1232111sLLRRUpT（10） 可见最大转矩可见最大转矩Tmax是随着的是随着的 1降低而减小的。频降低而减小的。频率很低时，率很低时，Tmax太小将限制电机的带载能力，太小将限制电机的带载能力，Date:2022-5-24File:电力拖动基础_第4.26Institute of Power Elec

31、tronics and Drives电气工程系专业课 电气传动自动控制系统Harbin Institute of Technology采用定子压降补偿，适当地提高电压采用定子压降补偿，适当地提高电压Us，可以增，可以增强带载能力，见图强带载能力，见图4。TOnN0n03n02n01nN1111213131211N1图图4 恒压频比控制时变频调速的机械特性恒压频比控制时变频调速的机械特性补偿定子压降补偿定子压降后的特性后的特性Date:2022-5-24File:电力拖动基础_第4.27Institute of Power Electronics and Drives电气工程系专业课 电气传动自

32、动控制系统Harbin Institute of Technology恒恒Eg/ 1控制控制 下图再次绘出异步电机的稳态等效电路，图中几下图再次绘出异步电机的稳态等效电路，图中几处感应电动势的意义如下：处感应电动势的意义如下： Eg 气隙（或互感）磁通在定子每相绕组中的气隙（或互感）磁通在定子每相绕组中的感应电动势；感应电动势； Es 定子全磁通在定子每相绕组中的感应电动定子全磁通在定子每相绕组中的感应电动势；势； Er 转子全磁通在转子绕组中的感应电动势转子全磁通在转子绕组中的感应电动势（折合到定子边）。（折合到定子边）。特性分析特性分析 如果在电压频率协调控制中，恰当地提高如果在电压频率协

33、调控制中，恰当地提高Date:2022-5-24File:电力拖动基础_第4.28Institute of Power Electronics and Drives电气工程系专业课 电气传动自动控制系统Harbin Institute of Technology图图5 异步电动机稳态等效电路和感应电动势异步电动机稳态等效电路和感应电动势 Us 1R1L1L2LmR2 /sI1I0I2 异步电动机等效电路异步电动机等效电路EgEsErDate:2022-5-24File:电力拖动基础_第4.29Institute of Power Electronics and Drives电气工程系专业课 电

34、气传动自动控制系统Harbin Institute of Technology电压电压Us的数值，使它在克服定子阻抗压降以后，的数值，使它在克服定子阻抗压降以后，能维持能维持Eg/ 1为恒值（基频以下），则由式（为恒值（基频以下），则由式（1）可知，无论频率高低，每极磁通可知，无论频率高低，每极磁通 m均为常值。均为常值。 由等效电路可以看出由等效电路可以看出 221222g2LsREI（11）代入电磁转矩关系式，得代入电磁转矩关系式，得2 2122 12122122133222g222gLsRRsEpsRLsREpT（12） Date:2022-5-24File:电力拖动基础_第4.30In

35、stitute of Power Electronics and Drives电气工程系专业课 电气传动自动控制系统Harbin Institute of Technology 利用与前相似的分析方法，当利用与前相似的分析方法，当s很小时，可忽略很小时，可忽略式（式（12）分母中含）分母中含 s 项，则项，则 sRsEpT2g1213（13） 这表明机械特性的这一段近似为一条直线。这表明机械特性的这一段近似为一条直线。 当当s 接近于接近于1时，可忽略式（时，可忽略式（12）分母中的）分母中的R22项，则项，则 sLsREpT22g132 121（14） s 值为上述两段的中间值时，机械特性在

36、直线和值为上述两段的中间值时，机械特性在直线和双曲线之间逐渐过渡，整条特性与恒压频比特性双曲线之间逐渐过渡，整条特性与恒压频比特性相似。相似。Date:2022-5-24File:电力拖动基础_第4.31Institute of Power Electronics and Drives电气工程系专业课 电气传动自动控制系统Harbin Institute of Technology 但是，对比式（但是，对比式（4）和式（）和式（12）可以看出，恒）可以看出，恒Eg/ 1特性分母中含特性分母中含s 项的参数要小于恒项的参数要小于恒 Us/ 1特性特性中的同类项，也就是说，中的同类项，也就是说，s

37、 值要更大一些才能使该值要更大一些才能使该项占有显著的份量，从而不能被忽略，因此恒项占有显著的份量，从而不能被忽略，因此恒Eg/ 1特性的线性段范围更宽。特性的线性段范围更宽。 将式（将式（12）对）对s 求导，并令求导，并令dT/ds = 0，可得恒，可得恒Eg/ 1控制特性在最大转矩时的转差率和最大转矩控制特性在最大转矩时的转差率和最大转矩122mLRs（15） 21max1232gLEpT（16） Date:2022-5-24File:电力拖动基础_第4.32Institute of Power Electronics and Drives电气工程系专业课 电气传动自动控制系统Harbi

38、n Institute of Technology 值得注意的是，在式（值得注意的是，在式（16）中，当）中，当Eg/ 1 为恒值为恒值时，时，Tmax恒定不变，如下图所示，其稳态性能优恒定不变，如下图所示，其稳态性能优于恒于恒Us/ 1控制的性能。控制的性能。 这正是恒这正是恒Eg/ 1控制中补偿定子压降所追求的目标。控制中补偿定子压降所追求的目标。恒恒Er/ 1控制控制 如果把电压频率协调控制中的电压再进一步提如果把电压频率协调控制中的电压再进一步提高，把转子漏抗上的压降也抵消掉，得到恒高，把转子漏抗上的压降也抵消掉，得到恒 Er/ 1控制，那么，机械特性会怎样呢？由此可写控制，那么，机械

39、特性会怎样呢？由此可写出出 sREI2rr/（17） Date:2022-5-24File:电力拖动基础_第4.33Institute of Power Electronics and Drives电气工程系专业课 电气传动自动控制系统Harbin Institute of Technology 机械特性曲线机械特性曲线TOnN0n03n02n01nN1111213131211N1Temax恒恒 Eg / 1 控制时变频调速的机械特性控制时变频调速的机械特性Date:2022-5-24File:电力拖动基础_第4.34Institute of Power Electronics and Dri

40、ves电气工程系专业课 电气传动自动控制系统Harbin Institute of Technology代入电磁转矩基本关系式，得代入电磁转矩基本关系式，得 121221332r22rRsEpsRsREpT（18） 现在，不必再作任何近似就可知道，这时的机现在，不必再作任何近似就可知道，这时的机械特性完全是一条直线，见图械特性完全是一条直线，见图6。 显然，恒显然，恒 Er / 1 控制的稳态性能最好，可以获得控制的稳态性能最好，可以获得和直流电机一样的线性机械特性。这正是高性能和直流电机一样的线性机械特性。这正是高性能交流变频调速所要求的性能。交流变频调速所要求的性能。 现在的问题是，怎样控

41、制变频装置的电压和频率现在的问题是，怎样控制变频装置的电压和频率才能获得恒定的才能获得恒定的 Er / 1 呢？呢？Date:2022-5-24File:电力拖动基础_第4.35Institute of Power Electronics and Drives电气工程系专业课 电气传动自动控制系统Harbin Institute of Technology0s10T 几种电压频率协调控制方式的特性比较几种电压频率协调控制方式的特性比较图图6 不同电压频率协调控制方式时的机械特性不同电压频率协调控制方式时的机械特性恒恒 Er / 1 控制控制恒恒 Eg / 1 控制控制恒恒 Us / 1 控制控

42、制ab cDate:2022-5-24File:电力拖动基础_第4.36Institute of Power Electronics and Drives电气工程系专业课 电气传动自动控制系统Harbin Institute of Technology 按照式（按照式（1）电动势和磁通的关系，可以看出，）电动势和磁通的关系，可以看出，当频率恒定时，电动势与磁通成正比。在式（当频率恒定时，电动势与磁通成正比。在式（1）中，气隙磁通的感应电动势中，气隙磁通的感应电动势 Eg 对应于气隙磁通幅对应于气隙磁通幅值值 m ，那么，转子全磁通的感应电动势，那么，转子全磁通的感应电动势 Er 就应就应该对应

43、于转子全磁通幅值该对应于转子全磁通幅值 rm ： rmNs1r44.4skNfE（19） 由此可见，只要能够按照转子全磁通幅值由此可见，只要能够按照转子全磁通幅值 rm=Constant 进行控制，就可以获得恒进行控制，就可以获得恒Er/ 1了。了。这正是矢量控制系统所遵循的原则。这正是矢量控制系统所遵循的原则。4几种协调控制方式的比较几种协调控制方式的比较 （1）恒压频比）恒压频比（Us/ 1= Constant）控制最容）控制最容Date:2022-5-24File:电力拖动基础_第4.37Institute of Power Electronics and Drives电气工程系专业课 电气传动自动控制系统Harbin Institute of Technology易实现，它的变频机械特性基本上是平行下移，易实现，它的变频机械特性基本上是平行下移，硬度也较好，能够满足一般的调速要求，但低速硬度也较好，能够满足一般的调速要求，但低速带载能力有些差强人意，须对定子压降实行补偿。带载能力有些差强人意，须对定子压降实行补偿