电力拖动系统的稳态分析.ppt

*4.3电力拖动系统的稳态分析——稳定运行的条件通过前两节的分析，可知电力拖动系统是由电动机与负载两部分组成的，通常把电动机的电磁转矩与转速之间的关系称为机械特性，不同的电动机具有不同性质的机械特性，可以用数学形式表示成n=f(Te)，也可以用图解方法画成机械特性曲线。各种电动机具体的机械特性将在后面各章中阐述，本节将先从电动机一般机械特性与生产机械的负载特性的相互关系着手分析电力拖动系统稳定运行问题。为了便于理解，现分两步来分析和求解问题：1）给出问题的直观解，即首先建立电力拖动系统稳定运行的直观概念。2）从电力拖动系统的运动方程出发，给出这一问题的解析解。第4章电力拖动系统的动力学基础4.3.1电动机机械特性的一般形式考虑到大部分电动机的机械特性都具有或可近似为一线性区段，如图4-9所示。为不失一般性，现假设电动机的机械特性可表示成第4章电力拖动系统的动力学基础（4-8）理想空载转速机械特性曲线斜率4.3.2电力拖动系统稳定运行的概念所谓电力拖动系统稳定运行是指系统在扰动作用下，离开原来的平衡状态，但仍然能够在新的运行条件达到平衡状态，或者在扰动消失之后，能够回到原有的平衡状态。第4章电力拖动系统的动力学基础是否在所有的电动机机械特性与负载转矩特性交点上运行的情况都能够稳定运行呢？请看下面的例子。第4章电力拖动系统的动力学基础比较这两个例子，我们可以直观地发现电力拖动系统能否稳定运行与电动机及其负载特性曲线的形状有关。由上述分析，对于恒转矩负载，如果电动机的机械特性呈下垂曲线，系统是稳定的；反之，则不稳定。进一步分析可知，对于非恒转矩负载，如果电动机机械特性的硬度小于负载特性的硬度，该系统就能稳定运行。第4章电力拖动系统的动力学基础4.3.3电力拖动系统稳定运行的条件从以上分析可以看出，电力拖动系统在电动机机械特性与负载转矩特性的交点上，并不一定都能够稳定运行，也就是说，Te=TL仅仅是系统稳定运行的一个必要条件，而不是充分条件。因此需要进一步分析电动机与负载特性的关系，寻求电力拖动系统稳定运行的条件。根据电力拖动运动方程系统在平衡点稳定运行时应有（4-10）（4-11）第4章电力拖动系统的动力学基础（4-9）如前所述，这种平衡状态仅仅是系统稳定的必要条件，是否稳定还需进一步分析和判断。我们仍用前述图解法的思想方法，当电力拖动系统在平衡点工作时，给系统加一个扰动使转速有一个改变量?n，如果当扰动消失后系统又回到原平衡点工作，即有?n→0，则系统是稳定的。现假定拖动系统在扰动作用下离开了平衡状态A点，此时式（4-9）变成由平衡点条件式（4-10）和式（4-11），上式变为（4-12）第4章电力拖动系统的动力学基础根据微分原理，式（4-12）可近似表示为令为电动机机械特性和负载特性曲线在平衡点的硬度，式（4-13）又可写成（4-13）再令常数，对上式两边取积分，经整理可得第4章电力拖动系统的动力学基础*