第5章(电力拖动控制系统).ppt

* 5.1.1 交流调速的发展概况 交流调速系统：由交流电动机拖动、电机转速为控制目标的电力拖动自动控制系统 直流电动机优点：调速性能好 直流电动机缺点：体积大、容量小、制造成本高、有机械换向装置，维护困难 20世纪70年代，研究开发高性能的交流调速系统，期望用它来节约能源。 同期，电力电子技术、大规模集成电路、各种控制理论、计算机控制技术的 飞速发展，为交流调速电力拖动的发展创造了有利条件。 交流电动机优点 ：结构简单可靠，维护少，无机械换向火花，制造成本低 5．1 交流调速系统概述 20世纪80年代，原有的交直流调速拖动系统的分工格局被逐渐打破。 目前的许多交流调速系统在装置容量上、动静态性能上、可四象限运 行的要求上，以至在系统制造成本上都可以与直流调速系统相媲美。 第5章 异步电动机调压调速系统 20世纪90年代，交流调速系统已经占到了调速系统的主导地位。 励磁同步电动机 5.1.2交流调速系统的分类 交流电动机 异步电动机 永磁同步电动机 无刷直流电动机及开关磁阻电动机都满足“定子电流的频率与转速有严格比例关系”的条件，所以也把它归入同步电动机。 当电机转子的转速与定子电流的频率有严格比例关系的电动机称同步电动机，无严格比例关系的电动机称异步电动机。 特种同步电动机 无刷直流电动机 开关磁阻电动机 直流无换向器电动机 交流无换向器电动机 定子绕组通入交流电(或周期脉冲电流)的电机，其定子磁动势是一个旋转(或步进旋转)的磁动势。 同步电动机 　交流调速系统的分类 交直交， （单极性脉动电流） 变频调速，自控式 开关磁阻电动机 电压源型 交直交变频 变频调速，自控式 无刷直流电动机 电流源型 ①交直交变频（可控整流＋有源逆变） ②交交变频 变频调速，自控式 无换向器电机 常规意义 同步电动机 同步电动机 ①电流源型 ②电压源型 ①交直交变频 （整流＋无源逆变） ②交交变频 ①变频调速，他控式 ②变频调速，矢量控制 电压源型 交流调压 调压调速 鼠笼式转子 感应电动机 电流源型 ①交直交变频 （整流＋有源逆变） ②交交变频 串级调速（变转差） 绕线式转子 感应电动机 异步电动机 变换器的 电源特性 电力电子变换器 形式 调速原理 电动机类别 5.1.3 异步电动机调速系统的分类 1.异步电动机功率(能量)图 从定子传入转子的电磁功率 总机械功率 转子铜耗 （转差功率） 定义：转差功率 Ps＝ s Pm 2.常见的异步电动机调速类别（按主要特征分类） ①调压调速； ②电磁转差离合器调速； ③绕线转子转子回路串电阻调速； ④串级调速； ⑤变极调速； ⑥变频调速； ⑦定子回路串电抗调速。 3 调速系统按所改变的物理量分类 （1）变频调速 （2）变极调速 （3）变转差率调速 4. 按转差功率Ps 去向分类 （1）转差功率消耗型（系统效率较低） （2）转差功率回馈型（把部份转差功率送回电网） （系统效率稍高） （3）转差功率不变型（系统效率最高） 5.2 异步电动机调压调速系统（交调系统） 该系统使用的电动机一般是鼠笼型异步电动机。 5.2.1 异步电动机调压时的开环机械特性 低转差率电动机调压调速时的 开环机械特性 当电动机拖动恒转矩负载时，尽管电压改变很大，但速度的变化并不大。系统能调速的最大区域只在转差率 之间 当电动机拖动风机、泵类负载时不再受Sm的限制， 异步电动机的固有机械特性方程 风机泵类负载 恒转矩负载 ，为减小损耗，电动机在额定点的转差率一般在0.02~0.06之间，最大转矩时的转差率也较小，在0.15左右 　　异步电动机调压调速时的开环机械特性 高转差率电动机　　 交流力矩电动机 为了能在恒转矩负载下扩大调压调速的范围，这就要求电动机有较大的Sm 可以使用高转差率电动机或者交流力矩电动机，这两类电机通过增大转子电阻使电机的机械特性变软，Sm增大，拓宽了低速运行区 。 交流力矩电动机允许电动机长期堵转及低速运行， Sm等于1，电动机的主要技术参数就是堵转转矩，额定点就是堵转点。 高转差率电动机兼顾了高速及低速的性能，额定转差率一般在0.07~0.13之间， Sm一般在0.5左右，堵转转矩也较大，堵转转矩等于最大转矩。 5.2.2 调压调速主电路 串联分段 电抗器降压 串联飽和 电抗器降压 串联饱和电抗器降压降压调速原理 缺点：需体积庞大且笨重的设备，自电力电子技术发展起来已很少采用。 自耦变压器 调压 现在调压