机电传动控制12

1、第十二章第十二章 交流传动控制系统交流传动控制系统掌握：掌握： 交流电动机调速特性、特点和使用场合；交流电动机调速特性、特点和使用场合； 交流调速的基本原理和类型；交流调速的基本原理和类型； 各种调速系统的组成和工作原理。各种调速系统的组成和工作原理。)S(pf)S(nn16010交流电动机的转速：交流电动机的转速： 本章将主要介绍异步电动机各种调速系统的基本原理及特性，重点介绍本章将主要介绍异步电动机各种调速系统的基本原理及特性，重点介绍改变频率的各种调速系统。改变频率的各种调速系统。 即改变转差率即改变转差率S；改变极对数改变极对数p；改变频率改变频率f。定子电压、转子电阻、转子电压定子电

2、压、转子电阻、转子电压 当电源电压为正当电源电压为正半周时，触发半周时，触发VS1使之使之导通，电压过零时，导通，电压过零时，VS1自行关断；自行关断； 当电源电压为负当电源电压为负半周时，触发半周时，触发VS2使之使之导通，电压过零时，导通，电压过零时，VS1自行关断；自行关断；触发控制角为：触发控制角为： 如此不断重复，负载上便得到正负对称的交流电压。改如此不断重复，负载上便得到正负对称的交流电压。改变晶闸管控制角的大小，就可以改变负载上交流电压的大小。变晶闸管控制角的大小，就可以改变负载上交流电压的大小。 1). 单相交流调压电路单相交流调压电路 只需要一个脉冲只需要一个脉冲信号，脉冲周

3、期为：信号，脉冲周期为：180012.2 交流调压调速系统交流调压调速系统1、采用晶闸管的交流调压电路、采用晶闸管的交流调压电路 2). 三相交流调压电路三相交流调压电路 将三对反并联的晶闸管（即单将三对反并联的晶闸管（即单相调压电路）分别接至三相负载就相调压电路）分别接至三相负载就构成了一个典型的三相交流调压电构成了一个典型的三相交流调压电路。路。 负载可以是星形连接，也可以负载可以是星形连接，也可以是三角形连接。是三角形连接。 三相负载三相负载Y形连接形连接 单相调压电路单相调压电路 三相交流电压三相交流电压 2、异步电动机调压调速特性、异步电动机调压调速特性 特点如下：特点如下： v 轻

4、载时，外加电压变化很大，转速变化很小。即电动机的转速变化范围不大；轻载时，外加电压变化很大，转速变化很小。即电动机的转速变化范围不大；v 重载时，降低供电电压，转速下降快，甚至停转，引起电动机过热甚至烧坏；重载时，降低供电电压，转速下降快，甚至停转，引起电动机过热甚至烧坏；v 如果要使电动机能在低速段运行，一方面传动系统运行不稳定，另外，随着电如果要使电动机能在低速段运行，一方面传动系统运行不稳定，另外，随着电动机转速的降低会引起转子电流相应增大，可能引起过热而损坏电动机动机转速的降低会引起转子电流相应增大，可能引起过热而损坏电动机。异步电动机调压调速系统异步电动机调压调速系统 为了既能保证低

5、速时的机械特性硬度，又能保证一定的负载能力，为了既能保证低速时的机械特性硬度，又能保证一定的负载能力，一般在调压调速系统里采用转速负反馈构成闭环系统，其控制系统原理一般在调压调速系统里采用转速负反馈构成闭环系统，其控制系统原理框图如图所示。框图如图所示。3. 异步电动机调压调速时的损异步电动机调压调速时的损耗及容量限制耗及容量限制 转差功率：转差功率：传到转子上的电磁功传到转子上的电磁功率与转子轴上产生的机械功率之差叫率与转子轴上产生的机械功率之差叫损耗功率，也叫转差功率。损耗功率，也叫转差功率。SPnnnTnTnTnPPPms 0000955095509550 1) 转差功率的大小由转差率转

6、差功率的大小由转差率S决定；决定； 2) 这个转差功率这个转差功率,它将通过转子导体发热而消耗掉；它将通过转子导体发热而消耗掉； 3) 在调压调速中，如果工作在低速状态，在调压调速中，如果工作在低速状态，S将较大，即转差功率很大将较大，即转差功率很大。 调压调速方法不太适合于长期工作在低速的工作机械，如要用于这调压调速方法不太适合于长期工作在低速的工作机械，如要用于这种机械，电动机容量就要适当选择大一些。种机械，电动机容量就要适当选择大一些。12.4 晶闸管变频调速系统晶闸管变频调速系统1、变频调速的原理、变频调速的原理 CfEUXf/Uf/Ex 因此，若外加电压不变，则磁通随频率改变而改变，

7、亦即频率降因此，若外加电压不变，则磁通随频率改变而改变，亦即频率降低，则磁通增加；频率增加，磁通降低。低，则磁通增加；频率增加，磁通降低。 显而易见，前者有可能造成电动机的磁路过饱和，从而导致励磁显而易见，前者有可能造成电动机的磁路过饱和，从而导致励磁电流的增加而引起铁心过热。电流的增加而引起铁心过热。 为了解决这一问题，这就要求在变频调速系统中，降频的同时最为了解决这一问题，这就要求在变频调速系统中，降频的同时最好降压，即频率与电压能协调控制。好降压，即频率与电压能协调控制。 2、交、交-直直-交变频调速系统交变频调速系统交流电交流电幅值可调的直流电幅值可调的直流电幅值、频率均可调的交流电幅

8、值、频率均可调的交流电可控整流电路可控整流电路逆变电路逆变电路逆变电路逆变电路整流电路整流电路整流电路整流电路的触发电的触发电路路逆变电路的触发电路逆变电路的触发电路 系统中，晶闸管整流、移相触发电路、脉冲放大器、电压及速度负反馈环节系统中，晶闸管整流、移相触发电路、脉冲放大器、电压及速度负反馈环节的电路和原理与直流调速系统相同。的电路和原理与直流调速系统相同。 脉冲发生器电路：脉冲发生器电路：电压信号电压信号脉冲信号脉冲信号幅值大小幅值大小频率大小频率大小频率频率/电压（电压（F/V）变换器）变换器 ：电压信号电压信号脉冲信号脉冲信号幅值大小幅值大小频率大小频率大小 环行计数器环行计数器:实

9、质是一个脉冲分配器，它把来自频率发生器的脉冲实质是一个脉冲分配器，它把来自频率发生器的脉冲6个（或个（或12个）一组依次分配，经脉冲放大器后，顺序触发逆变器的个）一组依次分配，经脉冲放大器后，顺序触发逆变器的6组组晶闸管来实现逆变。晶闸管来实现逆变。工作原理：工作原理：给定给定脉冲频率脉冲频率逆变器输出电压频率逆变器输出电压频率nF/V的输出的输出整流电路输出整流电路输出逆变器输出电压幅值逆变器输出电压幅值1)、 基频以下调速基频以下调速 vm保持不变，当频率保持不变，当频率f1从额定值从额定值f1N向下调节时，使向下调节时，使E1/f1=常常值，采用电动势频率比为恒值的控制方式。当电动势值较

10、值，采用电动势频率比为恒值的控制方式。当电动势值较高时，忽略定子绕组的漏磁阻抗压降，而认为定子相电压高时，忽略定子绕组的漏磁阻抗压降，而认为定子相电压U1 E1，则得，则得U1 /f1=常值，这是恒压频比的控制方式。常值，这是恒压频比的控制方式。 v低频时，低频时，U1和和E1都较小，定子漏磁阻抗压降所占的份量就都较小，定子漏磁阻抗压降所占的份量就比较显著，不再能忽略。这时，可以人为地把电压比较显著，不再能忽略。这时，可以人为地把电压U1抬高抬高一些，以便近似地补偿定子压降。带定子压降补偿的恒压一些，以便近似地补偿定子压降。带定子压降补偿的恒压频比控制特性示于下图中的频比控制特性示于下图中的b

11、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v在基频以上调速时，频率从在基频以上调速时，频率从f1N向上升高，保持向上升高，保持U1 =U1N ，这将迫使磁通与频率成反比这将迫使磁通与频率成反比地降低，相当于直流电动机地降低，相当于直流电动机弱磁升速的情况。把基频以弱磁升速的情况。把基频以下和基频以上两种情况的控下和基频以上两种情况的控制特性画在一起，如图所示。制特性画在一起，如图所示。在基频以下，磁通恒定，属于在基频以下，磁通恒定，属于“恒转矩调速恒转矩调速”性质，性质，而在基频以上，转速升高时磁通降低，基本上属于而在基频以上，转速升高时磁通降低

12、，基本上属于“恒功率调速恒功率调速”。 3、交、交-交变频调速系统交变频调速系统交流电交流电频率幅值可调的交流电频率幅值可调的交流电1）. 交流调频电路交流调频电路共阴极组共阴极组共阳极组共阳极组分析可知：分析可知：共阴极组整流电路可以把交流电变为正半周的直流电压；共阴极组整流电路可以把交流电变为正半周的直流电压；共阴极组整流电路可以把交流电变为负半周的直流电压；共阴极组整流电路可以把交流电变为负半周的直流电压；直流电压的大小由控制角控制；直流电压的大小由控制角控制； 把共阳极组和共阴极组整流电路组合起来就可构成交流调频调压电路。把共阳极组和共阴极组整流电路组合起来就可构成交流调频调压电路。输入电压输入电压 f1和和2管交替导通管交替导通 频率为频率为 f1、3、4、2 管管顺序导通顺序导通 频率为频率为 f /21、3、1、2、4、2管顺序导通管顺序导通 频率为频率为 f /31、3、1、3、4、2