交流傳動(dòng)及其控制系統(tǒng)— 第一章

1、學(xué)習(xí)主要內(nèi)容：學(xué)習(xí)主要內(nèi)容： 調(diào)壓調(diào)速的基本原理調(diào)壓調(diào)速的基本原理 晶閘管三相調(diào)壓電路晶閘管三相調(diào)壓電路 閉環(huán)控制的調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)及靜特性閉環(huán)控制的調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)及靜特性一調(diào)壓調(diào)速原理一調(diào)壓調(diào)速原理已知電磁轉(zhuǎn)矩方程為已知電磁轉(zhuǎn)矩方程為 ： 由機(jī)械特性方程可知，在電機(jī)參數(shù)不變的由機(jī)械特性方程可知，在電機(jī)參數(shù)不變的情況下，電磁轉(zhuǎn)矩與情況下，電磁轉(zhuǎn)矩與U12成正比，若在一定的成正比，若在一定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩下，負(fù)載轉(zhuǎn)矩下，Te保持不變，保持不變，U1變化會(huì)引起轉(zhuǎn)變化會(huì)引起轉(zhuǎn)差率差率S的變化，而同步轉(zhuǎn)速不變，則電機(jī)的轉(zhuǎn)的變化，而同步轉(zhuǎn)速不變，則電機(jī)的轉(zhuǎn)速速n發(fā)生變化。發(fā)生變化。 機(jī)械特性曲線變化規(guī)律如下圖所示：

2、機(jī)械特性曲線變化規(guī)律如下圖所示： 二、機(jī)械特性二、機(jī)械特性s n風(fēng)機(jī)負(fù)載風(fēng)機(jī)負(fù)載CTmsm0n0UnomU0.7nomU0.5nom恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載改變定子電壓調(diào)速改變定子電壓調(diào)速222112211m ax221112()2() mscRsRXcXmUTc RRXcX 三、調(diào)速范圍三、調(diào)速范圍1、調(diào)速范圍在、調(diào)速范圍在0Sm之間。之間。2 2、與負(fù)載的關(guān)系、與負(fù)載的關(guān)系 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載: : 調(diào)速范圍小調(diào)速范圍小; ;轉(zhuǎn)差率不會(huì)超過(guò)轉(zhuǎn)差率不會(huì)超過(guò)s sm;m; 風(fēng)機(jī)類負(fù)載風(fēng)機(jī)類負(fù)載: : 調(diào)速范圍大一些調(diào)速范圍大一些; ;3、增大調(diào)速范圍的方法、增大調(diào)速范圍的方法（1）增大）增大Sm

3、，即增大，即增大R2（2）構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)）構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)s nT0n0UnomU0.7nomU0.5nomABC10高轉(zhuǎn)子電阻電動(dòng)機(jī)在不同電壓下高轉(zhuǎn)子電阻電動(dòng)機(jī)在不同電壓下的機(jī)械特性的機(jī)械特性特點(diǎn)：特點(diǎn)：1 1、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下調(diào)速范圍載下調(diào)速范圍增大增大, ,但靜差但靜差率太大；率太大；2 2、在堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)、在堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩下工作也不矩下工作也不會(huì)燒壞電機(jī)；會(huì)燒壞電機(jī)；3 3、機(jī)械特性、機(jī)械特性軟軟; ;四調(diào)壓調(diào)速方法四調(diào)壓調(diào)速方法常用的調(diào)壓調(diào)速方法主要有三種：自耦變壓常用的調(diào)壓調(diào)速方法主要有三種：自耦變壓器，飽和電抗器，晶閘管調(diào)壓。器，飽和電抗器，晶閘管調(diào)壓。MWWW飽和電抗器 飽和電抗器

4、是利用直流磁化飽和電抗器是利用直流磁化電流控制鐵心的飽和程度電流控制鐵心的飽和程度, ,來(lái)改來(lái)改變串接在定子回路中的交流電抗變串接在定子回路中的交流電抗, ,從而調(diào)節(jié)電機(jī)繞組上的電壓。鐵從而調(diào)節(jié)電機(jī)繞組上的電壓。鐵心飽和時(shí)心飽和時(shí), ,交流電抗小交流電抗小, ,加在電機(jī)加在電機(jī)定子上的電壓高；不飽和時(shí)定子上的電壓高；不飽和時(shí), ,交交流電抗大流電抗大, ,因此加在定子上的電因此加在定子上的電壓低壓低, ,通過(guò)改變直流磁化電流通過(guò)改變直流磁化電流, ,實(shí)實(shí)現(xiàn)調(diào)壓調(diào)速?，F(xiàn)調(diào)壓調(diào)速。1.2 晶閘管三相交流調(diào)壓電路晶閘管三相交流調(diào)壓電路一、晶閘管調(diào)壓調(diào)速原理一、晶閘管調(diào)壓調(diào)速原理tua.相位控制相位控

5、制晶閘管在每個(gè)電源電壓晶閘管在每個(gè)電源電壓波形周期的選定時(shí)刻將波形周期的選定時(shí)刻將電機(jī)電源接通電機(jī)電源接通.不同的不同的控制角就可以得到不同控制角就可以得到不同的輸出電壓波形的輸出電壓波形,從而從而起到調(diào)壓的作用起到調(diào)壓的作用.1.2 晶閘管三相交流調(diào)壓電路晶閘管三相交流調(diào)壓電路tutPtOb.通斷控制通斷控制 晶閘管起著開關(guān)的作用晶閘管起著開關(guān)的作用,它把負(fù)載與電源按它把負(fù)載與電源按一定的頻率接通與關(guān)斷一定的頻率接通與關(guān)斷,晶閘管的控制角一般為晶閘管的控制角一般為零零,可以連續(xù)導(dǎo)通幾個(gè)周期可以連續(xù)導(dǎo)通幾個(gè)周期,晶閘管在控制脈沖消晶閘管在控制脈沖消失后自然關(guān)斷失后自然關(guān)斷.1.2 晶閘管三相交

6、流調(diào)壓電路晶閘管三相交流調(diào)壓電路二、晶閘管三相調(diào)壓主電路二、晶閘管三相調(diào)壓主電路1、三相全波、三相全波Y聯(lián)接主電路構(gòu)成聯(lián)接主電路構(gòu)成1.2 晶閘管三相交流調(diào)壓電路晶閘管三相交流調(diào)壓電路2、三相全波、三相全波Y聯(lián)接主電路工作規(guī)律聯(lián)接主電路工作規(guī)律 各個(gè)晶閘管按照如下規(guī)律觸發(fā)：電機(jī)正各個(gè)晶閘管按照如下規(guī)律觸發(fā)：電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)晶匝管的觸發(fā)順序?yàn)檗D(zhuǎn)時(shí)晶匝管的觸發(fā)順序?yàn)閂T1VT2VT3VT4VT5VT6VT1，各管觸發(fā)脈沖相差各管觸發(fā)脈沖相差60；同相相反連接的兩；同相相反連接的兩晶閘管晶閘管VT1VT4之間觸發(fā)脈沖互差之間觸發(fā)脈沖互差180；不同相但連接方向相同的晶閘管不同相但連接方向相同的晶閘管VT1

7、VT3VT5之間和之間和VT4VT6VT2之間互差之間互差1201.2 晶閘管三相交流調(diào)壓電路晶閘管三相交流調(diào)壓電路3、三相全波、三相全波Y聯(lián)接調(diào)壓電路與負(fù)載關(guān)系聯(lián)接調(diào)壓電路與負(fù)載關(guān)系 當(dāng)所帶的負(fù)載是感性負(fù)載時(shí)，電流滯后電壓一個(gè)當(dāng)所帶的負(fù)載是感性負(fù)載時(shí)，電流滯后電壓一個(gè)負(fù)載阻抗角負(fù)載阻抗角，調(diào)壓電路輸出電壓不僅與觸發(fā)角，調(diào)壓電路輸出電壓不僅與觸發(fā)角有關(guān)，有關(guān)，而且與阻抗角而且與阻抗角有關(guān)（分析所用波形如書中圖所示）。有關(guān)（分析所用波形如書中圖所示）。當(dāng)當(dāng)時(shí)，晶閘管起調(diào)壓作用，當(dāng)時(shí)，晶閘管起調(diào)壓作用，當(dāng)時(shí)，同一相的時(shí)，同一相的另一晶閘管觸發(fā)脈沖到來(lái)時(shí)，原已導(dǎo)通的晶閘管尚未另一晶閘管觸發(fā)脈沖到來(lái)時(shí)

8、，原已導(dǎo)通的晶閘管尚未關(guān)斷，則另一晶閘管觸發(fā)脈沖不能立刻起作用，若脈關(guān)斷，則另一晶閘管觸發(fā)脈沖不能立刻起作用，若脈沖寬度不夠，當(dāng)原已導(dǎo)通的晶閘管電流過(guò)零而關(guān)斷時(shí)，沖寬度不夠，當(dāng)原已導(dǎo)通的晶閘管電流過(guò)零而關(guān)斷時(shí)，另一晶閘管觸發(fā)脈沖已消失，則形成另一晶閘管觸發(fā)脈沖已消失，則形成“單相半波整流單相半波整流”現(xiàn)象，所以要采用寬脈沖或雙脈沖觸發(fā)，當(dāng)原已導(dǎo)通現(xiàn)象，所以要采用寬脈沖或雙脈沖觸發(fā)，當(dāng)原已導(dǎo)通的晶閘管電流過(guò)零而關(guān)斷時(shí)，另一晶閘管觸發(fā)脈沖仍的晶閘管電流過(guò)零而關(guān)斷時(shí)，另一晶閘管觸發(fā)脈沖仍存在，以避免上述現(xiàn)象的出現(xiàn)。存在，以避免上述現(xiàn)象的出現(xiàn)。a)三相分支雙向控制繞組聯(lián)結(jié)WWWWWW特點(diǎn)特點(diǎn):需要三對(duì)

9、晶閘管反并聯(lián)需要三對(duì)晶閘管反并聯(lián),成本比較高成本比較高;繞組中有三次諧波電流流過(guò)繞組中有三次諧波電流流過(guò),諧波分量比較高諧波分量比較高;1.3 其他常用三相交流調(diào)壓電路其他常用三相交流調(diào)壓電路1.3 其他常用三相交流調(diào)壓電路其他常用三相交流調(diào)壓電路特點(diǎn)特點(diǎn): 需要三個(gè)晶閘管和三個(gè)二極管需要三個(gè)晶閘管和三個(gè)二極管,可降低成本可降低成本;各相各相波形不對(duì)稱波形不對(duì)稱,有偶次諧波存在有偶次諧波存在;只適用于小容量裝置只適用于小容量裝置;b)三相分支單向控制繞組Y聯(lián)結(jié)WWWWWW1.3 其他常用三相交流調(diào)壓電路其他常用三相交流調(diào)壓電路WWWWWWWWWc)三相零點(diǎn)聯(lián)結(jié)單向控制特點(diǎn)特點(diǎn):電路簡(jiǎn)單電路簡(jiǎn)單

10、,成本低成本低;可以減少電網(wǎng)浪涌沖擊可以減少電網(wǎng)浪涌沖擊;有奇有奇次諧波存在次諧波存在;運(yùn)行效率低運(yùn)行效率低;適用于小容量電機(jī)適用于小容量電機(jī);1.4 閉環(huán)控制的閉環(huán)控制的 調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)及其靜調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)及其靜 特性特性 異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速時(shí)異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速時(shí), ,采用普通電機(jī)時(shí)調(diào)采用普通電機(jī)時(shí)調(diào)速范圍窄速范圍窄, ,而采用高轉(zhuǎn)子電阻電機(jī)雖然可以增而采用高轉(zhuǎn)子電阻電機(jī)雖然可以增加調(diào)速范圍加調(diào)速范圍, ,但是機(jī)械特性變軟但是機(jī)械特性變軟, ,靜差率有太大靜差率有太大, ,采用開環(huán)控制很難解決這個(gè)問題采用開環(huán)控制很難解決這個(gè)問題. . 對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載性質(zhì)的負(fù)載對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載性質(zhì)的負(fù)載, ,調(diào)速范圍調(diào)

11、速范圍D D要要求在求在2 2以上時(shí)以上時(shí), ,往往采用帶轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的閉環(huán)系往往采用帶轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)統(tǒng), ,要求不高時(shí)也有采用定子電壓負(fù)反饋的要求不高時(shí)也有采用定子電壓負(fù)反饋的. .一一般采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所般采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示示.1、原理、原理1.4 閉環(huán)控制的閉環(huán)控制的 調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)及其靜調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)及其靜 特性特性ASRMTGnUN*+轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)原理圖GTTVC1.4 閉環(huán)控制的閉環(huán)控制的 調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)及其靜調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)及其靜 特性特性2.靜特性靜特性 如果系統(tǒng)所帶負(fù)載如果系統(tǒng)所帶負(fù)載T TL L在在A A點(diǎn)運(yùn)點(diǎn)運(yùn)行，當(dāng)負(fù)載增大引

12、起轉(zhuǎn)速下降時(shí)，行，當(dāng)負(fù)載增大引起轉(zhuǎn)速下降時(shí)，反饋控制作用能提高定子電壓，反饋控制作用能提高定子電壓，從而運(yùn)行到一條新的機(jī)械特性，從而運(yùn)行到一條新的機(jī)械特性，相應(yīng)工作點(diǎn)為相應(yīng)工作點(diǎn)為A A；同理當(dāng)負(fù)載降低同理當(dāng)負(fù)載降低時(shí)，反饋使得定子電壓降低，對(duì)時(shí)，反饋使得定子電壓降低，對(duì)應(yīng)工作點(diǎn)為應(yīng)工作點(diǎn)為A A”。將將A A，A A，A A連接起連接起來(lái)，就得到閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性。來(lái)，就得到閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性。Tn1*n2*n3*轉(zhuǎn)速反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)靜特性轉(zhuǎn)速反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)靜特性s n0n0UnomU0.7nomU0.5nom10AAAU1N時(shí)開環(huán)機(jī)械特性時(shí)開環(huán)機(jī)械特性Un2*時(shí)閉環(huán)機(jī)械特性時(shí)閉環(huán)機(jī)械特性Un

13、3*時(shí)閉環(huán)機(jī)械特性時(shí)閉環(huán)機(jī)械特性Un1*時(shí)閉環(huán)機(jī)械特性時(shí)閉環(huán)機(jī)械特性TLTLTL” 改變給定改變給定信號(hào)信號(hào)Un*,靜特靜特性平行上下移性平行上下移動(dòng)動(dòng),從而達(dá)到從而達(dá)到調(diào)速的目的調(diào)速的目的.1.4 閉環(huán)控制的閉環(huán)控制的 調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)及其靜調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)及其靜 特性特性3.閉環(huán)控制下調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖閉環(huán)控制下調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖 根據(jù)調(diào)壓調(diào)速閉環(huán)系統(tǒng)的原理根據(jù)調(diào)壓調(diào)速閉環(huán)系統(tǒng)的原理,可畫出可畫出異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖ASRnUn*轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖KSn=f(u1,Te)-TLu1ucta圖中圖中,Ks=u1/u

14、ct為晶閘管交流調(diào)壓器和觸發(fā)裝置為晶閘管交流調(diào)壓器和觸發(fā)裝置的放大系數(shù)的放大系數(shù);a=un/n為轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)為轉(zhuǎn)速反饋系數(shù);ASR為采用為采用PI調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器;1.4 閉環(huán)控制的閉環(huán)控制的 調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)及其靜調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)及其靜 特性特性參數(shù)確定：參數(shù)確定： 穩(wěn)態(tài)時(shí)穩(wěn)態(tài)時(shí)un*=un=an,Te=TL,根據(jù)根據(jù)un*/a和和TL就可以由異步電機(jī)的機(jī)械特性就可以由異步電機(jī)的機(jī)械特性,求出所需的求出所需的u1和和uct.1.5 調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用舉例調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用舉例1、主電路構(gòu)成與、主電路構(gòu)成與22節(jié)中相同，在此圖略節(jié)中相同，在此圖略2、工作模式有三種：、工作模式有三種： a 啟動(dòng)電壓加速斜波控制啟動(dòng)電壓加速斜波控制 b 限流控制限流控制 c