電力拖動自動控制知識點(diǎn)總結(jié)

1、U -IR根據(jù)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速方程n =Ke"11n 轉(zhuǎn)速(r/min ) ； U 電樞電壓(V) I 電樞電流(A); R 電樞回路總電阻 (0 );一勵(lì)磁磁通(Wb; Ke 由電機(jī)結(jié)構(gòu)決定的電動勢常數(shù)。三種方法調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速：(1)調(diào)節(jié)電樞供電電壓 U；(2)減弱勵(lì)磁磁通(3)改變電樞回路電阻R。第1章 閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)1、常用的可控直流電源 有以下三種旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組一一用交流電動機(jī)和直流發(fā)電機(jī)組成機(jī)組，以獲得可調(diào)的直流電 壓。靜止式可控整流器一一用靜止式的可控整流器，以獲得可調(diào)的直流電壓。直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器一一用恒定直流電源或不控整流電源供電，利用電力電子開關(guān)器件斬波

2、或進(jìn)行脈寬調(diào)制，以產(chǎn)生可變的平均電壓。2、由原動機(jī)(柴油機(jī)、交流異步或同步電動機(jī))拖動直流發(fā)電機(jī)G實(shí)現(xiàn)變流，由G給 需要調(diào)速的直流電動機(jī) M供電，調(diào)節(jié)G的勵(lì)磁電流if即可改變其輸出電壓 U,從而調(diào) 節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n。這樣的調(diào)速系統(tǒng)簡稱G-M系統(tǒng)，國際上通稱 Ward-Leonard系統(tǒng)。3、晶閘管-電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)(簡稱 V-M系統(tǒng)，又稱靜止的 Ward-Leonard系統(tǒng))，4、采用簡單的單管控制時(shí)，稱作直流斬波器，后來逐漸發(fā)展成采用各種脈沖寬度調(diào)制開關(guān) 的電路，脈寬調(diào)制變換器(PWM-Pulse Width Modulation )。PWM系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)(1) 主電路線路簡單，需用的功率器件少；

3、(2) 開關(guān)頻率咼，電流容易連續(xù)，諧波少，電機(jī)損耗及發(fā)熱都較小；(3) 低速性能好，穩(wěn)速精度高，調(diào)速范圍寬，可達(dá)1:10000左右；(4) 若與快速響應(yīng)的電機(jī)配合，貝U系統(tǒng)頻帶寬，動態(tài)響應(yīng)快，動態(tài)抗擾能力強(qiáng)；(5) 功率開關(guān)器件工作在開關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通損耗小，當(dāng)開關(guān)頻率適當(dāng)時(shí)，開關(guān)損耗也不大， 因而裝置效率較高；(6) 直流電源采用不控整流時(shí)，電網(wǎng)功率因數(shù)比相控整流器高。5、晶閘管觸發(fā)和整流裝置的放大系數(shù)和傳遞函數(shù)在動態(tài)過程中，可把晶閘管觸發(fā)與整流裝置看成是一個(gè) 純滯后環(huán)節(jié)，其滯后效應(yīng)是由晶閘 管的失控時(shí)間引起的。傳遞函數(shù)近似成一階慣性環(huán)節(jié)Ws(s)Ks6采用脈沖寬度調(diào)制(PWM的高頻開關(guān)控制方式

4、形成的脈寬調(diào)制變換器-直流電動機(jī)調(diào)速 系統(tǒng)，簡稱直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)，即 直流PWMB速系統(tǒng)。7、PW控制與變換器的數(shù)學(xué)模型PW控制與變換器(簡稱PWM裝置)也可以看成是一個(gè)滯后環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)可以寫成Ws(s)二Ud(s)=K$eJsSKs PWM裝置的放大系數(shù);T s PWMS置的延遲時(shí)間，Ts < TO8、當(dāng)開關(guān)頻率為10kHz時(shí)，T = 0.1ms，在一般的電力拖動自動控制系統(tǒng)中，時(shí)間常數(shù)這么小的滯后環(huán)節(jié)可以近似看成是一個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)，因此,與晶閘管裝置傳遞函數(shù)完全一致Ws(s)KsTsS19、調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制要求(1) 調(diào)速一一在一定的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，分擋地(有級)或

5、平滑地(無級) 調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速；(2) 穩(wěn)速 以一定的精度在所需轉(zhuǎn)速上穩(wěn)定運(yùn)行，在各種干擾下不允許有過大的轉(zhuǎn)速波 動，以確保產(chǎn)品質(zhì)量；(3) 加、減速一一頻繁起、制動的設(shè)備要求加、減速盡量快，以提高生產(chǎn)率；不宜經(jīng)受劇 烈速度變化的機(jī)械則要求起，制動盡量平穩(wěn)。10、調(diào)速范圍：生產(chǎn)機(jī)械要求電動機(jī)提供的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比叫做調(diào)速范圍，用字 母D表示，即 D -nmaxnmin靜差率：當(dāng)系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，負(fù)載由理想空載增加到額定值時(shí)所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落 nN，與理想空載轉(zhuǎn)速n0之比，稱作靜差率s，即nN = n0 - nN s =玉11、調(diào)速范圍和靜差率這兩項(xiàng)指標(biāo)并不是彼此孤立的，必須同時(shí)提才有意義。

6、調(diào)速系統(tǒng)的靜差率指標(biāo)應(yīng)以最低速時(shí)所能達(dá)到的數(shù)值為準(zhǔn)。DnNs：nn(1 _ s)一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍，是指在最低速時(shí)還能滿足所需靜差率的轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍12、系統(tǒng)特性比較(1) 閉環(huán)系統(tǒng)靜性可以比開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性硬得多。g | =如c 1 + K(2) 如果比較同一的開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)，則閉環(huán)系統(tǒng)的靜差率要小得多。亦=s°p1 + K（3）當(dāng)要求的靜差率一定時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)可以大大提高調(diào)速范圍（4）要取得上述三項(xiàng)優(yōu)勢，閉環(huán)系統(tǒng)必須設(shè)置放大器Dd =(1 + K)D°p閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可以獲得比開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)硬得多的穩(wěn)態(tài)特性，從而在保證一定靜差率的要求下，能夠提高調(diào)速范圍，為此所需付出的代價(jià)

7、是，須增設(shè)電壓放大器以及檢測與反饋裝置。13、反饋控制規(guī)律（1.）被調(diào)量有靜差：只用比例放大器的反饋控制系統(tǒng)，其被調(diào)量仍是有靜差的。【閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)K值越大，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能越好。然而，Kp二常數(shù)，穩(wěn)態(tài)速差就只能一卻不可能消除。】Ce（I K）（2.）反饋控制系統(tǒng)的作用是：抵抗擾動，服從給定反饋控制系統(tǒng)所能抑制的只是被反饋環(huán)包圍的前向通道上的擾動?？箶_性能是反饋控制系統(tǒng)最突出的特征之一。（3）系統(tǒng)的精度依賴于給定和反饋檢測的精度。反饋控制系統(tǒng)的規(guī)律是：一方面能夠有效地抑制一切被包在負(fù)反饋環(huán)內(nèi)前向通道上的擾動 作用；另一方面，則緊緊地跟隨著給定作用，對給定信號的任何變化都是唯命是從的。14

8、、 為了解決反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的起動和堵轉(zhuǎn)時(shí)電流過大的問題，系統(tǒng)中必須有自動限制 電樞電流的環(huán)節(jié)。如果采用某種方法，當(dāng)電流大到一定程度時(shí)才接入電流負(fù)反饋以限制電流，而電流正常時(shí) 僅有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋起作用控制轉(zhuǎn)速。這種方法叫做電流截止負(fù)反饋，簡稱截流反饋。15、帶比例放大器的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)可以近似看作是一個(gè)三階線性系統(tǒng)。16、閉環(huán)系統(tǒng)伯德圖特征：（1）中頻段以-20dB/dec的斜率穿越OdB線，而且這一斜率能覆蓋足夠的頻帶寬度，則系 統(tǒng)的穩(wěn)定性好。（2） 截止頻率（或稱剪切頻率） Wc越高，則系統(tǒng)的快速性越好。（3）低頻段的斜率陡、 增益高，說明系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度高。（4）高頻段衰減越快，及高頻特性負(fù)

9、分貝值越低，說明系統(tǒng) 抗高頻噪聲干擾的能力越強(qiáng)。17、采用比例積分調(diào)節(jié)器的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是無靜差調(diào)速系統(tǒng)。積分控制可以使系統(tǒng)在無靜差的情況下保持恒速運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)無靜差調(diào)速。比例調(diào)節(jié)器的輸出只取決于輸入偏差量的現(xiàn)狀；而積分調(diào)節(jié)器的輸出則包含了輸入偏差量 的全部歷史。PI調(diào)節(jié)器的輸出電壓由比例和積分兩部分相加而成比例積分控制綜合了比例控制和積分控制兩種規(guī)律的優(yōu)點(diǎn)，又克服了各自的缺點(diǎn)，揚(yáng)長避 短，互相補(bǔ)充。比例部分能迅速響應(yīng)控制作用，積分部分則最終消除穩(wěn)態(tài)偏差。Un*18、無靜差調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算，可以按式（1-67）二 U nmax很簡單，在理想情況下，穩(wěn)態(tài)時(shí)Un = 0，因而 Un =n max

10、直接計(jì)算轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)19、電流正反饋的作用又稱作電流補(bǔ)償控制。無靜差的條件是：根據(jù)電流反饋系數(shù)的大小，可以決定補(bǔ)償?shù)膹?qiáng)弱分為全補(bǔ)償、 欠補(bǔ)償和 過補(bǔ)償。由于補(bǔ)償控制是一種參數(shù)配合控制，因此一般采用欠補(bǔ)償。由被調(diào)量負(fù)反饋構(gòu)成的反饋控制和由擾動量正反饋構(gòu)成的補(bǔ)償控制，是性質(zhì)不同的兩種控 制規(guī)律。在實(shí)際調(diào)速系統(tǒng)中，很少單獨(dú)使用電流正反饋補(bǔ)償控制，只是在電壓（或轉(zhuǎn)速）負(fù)反饋系 統(tǒng)的基礎(chǔ)上，加上電流正反饋補(bǔ)償，作為減少靜差的補(bǔ)充措施。只有電流正反饋的調(diào)速系統(tǒng)的臨界穩(wěn)定條件正是其靜特性的全部償條件。過補(bǔ)償系統(tǒng)是不 穩(wěn)定的。電流正反饋可以用來補(bǔ)償一部分靜差， 以提高調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。但是， 不能指望電流

11、正反饋來實(shí)現(xiàn)無靜差，因?yàn)檫@時(shí)系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到了穩(wěn)定的邊緣。第2 章轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)和調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法1、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出限幅電壓U*im決定了電流給定電壓的最大值；電流調(diào)節(jié)器ACM輸出限幅電壓UCm限制了電力電子變換器的最大輸出電壓 Udm。2、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作中，當(dāng)兩個(gè)調(diào)節(jié)器都不飽和時(shí)，各變量之間有下列關(guān)系Un =U ： n = ： n°U；二5Id 八1乩Ud0_Cen IdR _CeU：/： IdLRKs比例環(huán)節(jié)的輸出量總是正比于其輸入量，而 PI調(diào)節(jié)器則不然，其輸出量在動態(tài)過程中決定于輸入量的積分，達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)，輸入為零，輸出量的穩(wěn)態(tài)值與輸入無關(guān)，而是

12、由它后面環(huán) 節(jié)的需要決定的。后面需要PI調(diào)節(jié)器提供多么大的輸出值， 它就能提供多少，直到飽和為止。3、起動過程分析在起動過程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR經(jīng)歷了不飽和、飽和、退飽 和三種情況【1】電流上升階段（0t1 ）。在這一階段中，ASR很快進(jìn) 入并保持飽和狀態(tài)，而 ACF一般不飽和?！?】恒流升速階段（t1t2），是起動過程中的主要階段。 為了保證電流環(huán)的主要調(diào)節(jié)作用，在起動過程中ACR是不應(yīng)飽 和的，電力電子裝置UPE的最大輸出電壓也須留有余地，這些都是設(shè)計(jì)時(shí)必須注意的 系統(tǒng)的加速度恒定，轉(zhuǎn)速呈線性增長。【3】第川 階段轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段（12以后）在這最后的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段內(nèi)，ASR和ACR都不 飽和，

13、ASR起主導(dǎo)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)作用，而 ACF則力圖使Id盡快地跟隨其給定值 U1 ，或者說， 電流內(nèi)環(huán)是一個(gè)電流隨動子系統(tǒng)。4、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動過程 有以下三個(gè)特點(diǎn)：（1）飽和非線性控制；（2）轉(zhuǎn)速超調(diào)；（3）準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制5、在雙閉環(huán)系統(tǒng)中，由電網(wǎng)電壓波動引起的轉(zhuǎn)速動態(tài)變化會比單閉環(huán)系統(tǒng)小得多。6雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用（1）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是調(diào)速系統(tǒng)的主導(dǎo)調(diào)節(jié)器， 它使轉(zhuǎn)速n很快地跟隨給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)時(shí)可減小轉(zhuǎn)速誤差，如果采用PI調(diào)節(jié)器，則可實(shí)現(xiàn)無靜差。（2）對負(fù)載變化起抗擾作用。（3）其輸出限幅值決定電機(jī)允許的最大電流。電流調(diào)節(jié)器的作用（1）作為內(nèi)環(huán)的調(diào)節(jié)器，在外環(huán)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)

14、過程中，它的作用是使電流緊緊跟隨 其給定電壓（即外環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出量）變化。（2）對電網(wǎng)電壓的波動起及時(shí)抗擾的作用。（3）在轉(zhuǎn)速動態(tài)過程中，保證獲得電機(jī)允許的最大電流，從而加快動態(tài)過程。（4）當(dāng)電機(jī)過載甚至堵轉(zhuǎn)時(shí)，限制電樞電流的最大值，起快速的自動保護(hù)作用。一旦故障消失，系統(tǒng)立即自動恢復(fù) 正常。這個(gè)作用對系統(tǒng)的可靠運(yùn)行來說是十分重要的。7、【1】跟隨性能指標(biāo)：常用的階躍響應(yīng)跟隨性能指標(biāo)有tr 上升時(shí)間；匚一超調(diào)量; t s 調(diào)節(jié)時(shí)間?！?】抗擾性能指標(biāo)標(biāo)志著控制系統(tǒng)抵抗擾動的能力。常用的抗擾性能指標(biāo)有 Cmax動態(tài)降落；tv 恢復(fù)時(shí)間。一般來說，調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)指標(biāo)以抗擾性能為主，而隨動系統(tǒng)的動

15、態(tài)指標(biāo)則以跟隨性能為主。8、在階躍輸入下的I型系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)是無差的；但在斜坡輸入下則有恒值穩(wěn)態(tài)誤差，且與 K值成反比；在加速度輸入下穩(wěn)態(tài)誤差為：。因此，I型系統(tǒng)不能用于具有加速度輸入的隨動系統(tǒng)。9、典型I型系統(tǒng)在跟隨性能上可以做到超調(diào)小，但抗擾性能稍差，典型U型系統(tǒng)的超調(diào) 量相對較大，抗擾性能卻比較好。這是設(shè)計(jì)時(shí)選擇典型系統(tǒng)的重要依據(jù)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則: “先內(nèi)環(huán)后外環(huán)”電流的閉環(huán)控制改造了控制對象，加快了電流的跟隨作用，這是局部閉環(huán)（內(nèi)環(huán)）控制的 一個(gè)重要功能。外環(huán)的響應(yīng)比內(nèi)環(huán)慢，這是按上述工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)多環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。這樣做，雖然 不利于快速性，但每個(gè)控制環(huán)本身都是穩(wěn)定的，對系統(tǒng)的組

16、成和調(diào)試工作非常有利。10、恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，按照電力拖動原理，在不同轉(zhuǎn)速下長期運(yùn)行時(shí)，為了充分利用電機(jī)， 都應(yīng)使電樞電流達(dá)到其額定值 I 于是，由于電磁轉(zhuǎn)矩 Te = Km；I d，在調(diào)壓調(diào)速范圍內(nèi)， 因?yàn)閯?lì)磁磁通不變，容許的轉(zhuǎn)矩也不變，稱作“ 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式”。 恒功率調(diào)速方式而在弱 磁調(diào)速范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速越高，磁通越弱，容許的轉(zhuǎn)矩不得不減少，轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的乘積則不變，即 容許功率不變，是為“恒功率調(diào)速方式”。第3 章直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)字控制1、微機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是離散化和數(shù)字化：離散化：為了把模擬的連續(xù)信號輸入計(jì)算機(jī)，必須首先在具有一定周期的采樣 時(shí)刻對它們進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，形成一連串的脈沖信

17、號，即離散的模擬信號，這就是離散化數(shù)字化：采樣后得到的離散信號本質(zhì)上還是模擬信號，還須經(jīng)過數(shù)字量化，即 用一組數(shù)碼（如二進(jìn)制碼）來逼近離散模擬信號的幅值，將它轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，這就是 數(shù)字化。2、故障保護(hù)中斷優(yōu)先級別最高，電流調(diào)節(jié)中斷次之，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)中斷級別最低。3、 由光電式旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生與被測轉(zhuǎn)速成正比的脈沖， 測速裝置將輸入脈沖轉(zhuǎn)換為以數(shù)字 形式表示的轉(zhuǎn)速值。脈沖數(shù)字（P/D）轉(zhuǎn)換方法:（1）M法一脈沖直接計(jì)數(shù)方法；M法測速只適用于高速段（2）T法一脈沖時(shí)間計(jì)數(shù)方法；T法測速適用于低速段。（3）M/T法一脈沖時(shí)間混合計(jì)數(shù)方法。M/T法測速可在較寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，具有較 高的測速精度。5、數(shù)字控

18、制器不僅能夠?qū)崿F(xiàn)模擬控制器的數(shù)字化，而且可以突破模擬控制器只能完成線 性控制規(guī)律的局限，完成 各類非線性控制、自適應(yīng)控制乃至智能控制等等，大大拓寬了控制規(guī) 律的實(shí)現(xiàn)范疇。智能控制特點(diǎn)：控制算法不依賴或不完全依賴于對象模型，因而系統(tǒng)具有較強(qiáng)的魯棒性和對環(huán)境的適應(yīng)性。第4 章可逆調(diào)速系統(tǒng)和位置隨動系統(tǒng)1、V-M系統(tǒng)的可逆線路 有兩種方式：電樞反接可逆線路一一電樞反接反向過程快，但需要 較大容量的晶閘管裝置；勵(lì)磁反接可逆線路一一勵(lì)磁反接反向過程慢，控制相對復(fù)雜，但所需 晶閘管裝置容量小。每一類線路又可用不同的換向方式：接觸器切換線路一一適用于不經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械；晶閘管開關(guān)切換線路一一適用于中、小

19、功率的可逆系統(tǒng)；兩組晶閘管反并聯(lián)線路一一適用 于各種可逆系統(tǒng)。2、環(huán)流的定義：采用兩組晶閘管反并聯(lián)的可逆 V-M系統(tǒng)，如果兩組裝置的整流電壓同時(shí)出現(xiàn)，便會產(chǎn)生 不流過負(fù)載而直接在兩組晶閘管之間流通的短路電流，稱作環(huán)流（1）靜態(tài)環(huán)流一一兩組可逆線路在一定控制角下穩(wěn)定工作時(shí)出現(xiàn)的環(huán)流，其中又有兩類:直流平均環(huán)流一一由晶閘管裝置輸出的直流平均電壓所產(chǎn)生的環(huán)流稱作直流平均環(huán)流。瞬 時(shí)脈動環(huán)流一一兩組晶閘管輸出的直流平均電壓差為零，但因電壓波形不同，瞬時(shí)電壓差仍會 產(chǎn)生脈動的環(huán)流，稱作瞬時(shí)脈動環(huán)流。（2）動態(tài)環(huán)流一一僅在可逆V-M系統(tǒng)處于過渡過程中出現(xiàn)的環(huán)流。3、由于V-M系統(tǒng)中晶閘管的單向?qū)щ娦?，需?/p>

20、設(shè)置可逆線路來使電動機(jī)反向運(yùn)行或制動, 主要的可逆線路有電樞反接可逆線路；勵(lì)磁反接可逆線路；兩組晶閘管反并聯(lián)是大功率傳動系統(tǒng)的主要供電方式。在兩組晶閘管反并聯(lián)線路中，會出現(xiàn)環(huán)流，為此，需要采取措施抑制環(huán)流 設(shè)置環(huán)流電抗器；采取:=1配合控制方式；采取封鎖觸發(fā)脈沖的方式，使兩組晶閘管 不能同時(shí)工作。根據(jù)控制環(huán)流方式，直流可逆調(diào)速系統(tǒng)分為：有環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)；無環(huán)流可 逆調(diào)速系統(tǒng)。1、 交流拖動控制系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)前電力拖動控制的主要發(fā)展方向。應(yīng)用領(lǐng)域一般性能的節(jié)能調(diào)速；高性能的交流調(diào)速系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)；特大容量、極高轉(zhuǎn)速的交 流調(diào)速交流電機(jī)主要分為 異步電機(jī)（即感應(yīng)電機(jī)）和 同步電機(jī)兩大類2、常見的

21、交流調(diào)速方法有：降電壓調(diào)速；轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速；轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速；繞線電機(jī)串級調(diào)速或雙饋電機(jī)調(diào)速；變極對數(shù)調(diào)速；變壓變頻調(diào)速等等?！?】從能量轉(zhuǎn)換的角度上把 異步電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) 分成三類。轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)這種類型的全部轉(zhuǎn)差功率都轉(zhuǎn)換成熱能消耗在轉(zhuǎn)子回路中，上 述的第、三種調(diào)速方法都屬于這一類。在三類異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，這類系統(tǒng)的效率 最低，而且越到低速時(shí)效率越低，它是以增加轉(zhuǎn)差功率的消耗來換取轉(zhuǎn)速的降低的（恒轉(zhuǎn)矩負(fù) 載時(shí)）?？墒沁@類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備成本最低，所以還有一定的應(yīng)用價(jià)值。轉(zhuǎn)差功率饋送型調(diào)速系統(tǒng)在這類系統(tǒng)中，除轉(zhuǎn)子銅損外，大部分轉(zhuǎn)差功率在轉(zhuǎn)子側(cè)通過變 流裝置饋出或饋入，轉(zhuǎn)速越低，能饋

22、送的功率越多，上述第種調(diào)速方法屬于這一類。無論是 饋出還是饋入的轉(zhuǎn)差功率，扣除變流裝置本身的損耗后，最終都轉(zhuǎn)化成有用的功率，因此這類 系統(tǒng)的效率較高，但要增加一些設(shè)備。轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)在這類系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)差功率只有轉(zhuǎn)子銅損，而且無論轉(zhuǎn)速高低，轉(zhuǎn) 差功率基本不變，因此效率更高，上述的第、兩種調(diào)速方法屬于此類。其中變極對數(shù)調(diào)速 是有級的，應(yīng)用場合有限。只有變壓變頻調(diào)速應(yīng)用最廣，可以構(gòu)成高動態(tài)性能的交流調(diào)速系統(tǒng)， 取代直流調(diào)速；但在定子電路中須配備與電動機(jī)容量相當(dāng)?shù)淖儔鹤冾l器，相比之下，設(shè)備成本 最咼?！?】在同步電機(jī)的變壓變頻調(diào)速方法中，從頻率控制的方式來看，可分為他控變頻調(diào)速和自控變頻調(diào)速兩類

23、。3、當(dāng)轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)差率一定時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方成正比。直接起動； 降壓起動只適用于中、大容量電動機(jī)空載（或輕載）起動的場合。星 -三角 （Y- ）起動定子串電阻或電抗起動；自耦變壓器（又稱起動補(bǔ)償器）降壓起動。 軟起動的功 能同樣也可以用于制動，用以實(shí)現(xiàn)軟停車。4、盡管異步力矩電機(jī)的機(jī)械特性很軟，但由系統(tǒng)放大系數(shù)決定的閉環(huán)系統(tǒng)靜特性卻可以 很硬。第6 章 籠型異步電機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng) （VVVF系統(tǒng)）轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)1、 異步電機(jī)的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)一般簡稱為變頻調(diào)速系統(tǒng)。在調(diào)速時(shí)轉(zhuǎn)差功率不隨轉(zhuǎn)速而 變化，調(diào)速范圍寬。2、三相異步電機(jī)定子每相電動JE4.44f,NskNs %Eg 氣

24、隙磁通在定子每相中感應(yīng)電動勢的有效值，單位為V；fl 定子頻率，單位為Hz;Ns-定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)；kNs 基波繞組系數(shù)；門仃每極氣隙磁通量，單位為 Wb3. 基頻以下調(diào)速恒壓頻比的控制方式土 常值向上升高，但定子電壓 Us卻不可能超過額定電基頻以上調(diào)速，頻率應(yīng)該從f1N壓USN，最多只能保持US = UsN，這將迫使磁通與頻率成反比地降低，相當(dāng)于直流電機(jī)弱磁 升速的情況。在基頻以下，磁通恒定時(shí)轉(zhuǎn)矩也恒定，屬于“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速”性質(zhì)，而在基頻以上，轉(zhuǎn)速升 高時(shí)轉(zhuǎn)矩降低，基本上屬于“恒功率調(diào)速”。基頻以下電壓-頻率協(xié)調(diào)控制時(shí)的機(jī)械特性：恒壓頻比控制（Us甩1）；恒Eg /1控制；恒Er /1控制

25、（1）恒壓頻比（Us /1 = Con sta nt ）控制最容易實(shí)現(xiàn)，它的變頻機(jī)械特性基本上是平行下移，硬度也較好，能夠滿足一般的調(diào)速要求，但低速帶載能力有些差強(qiáng)人意，須對定子壓 降實(shí)行補(bǔ)償。（2） 恒Eg / 控制是通常對恒壓頻比控制實(shí)行電壓補(bǔ)償?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，可以在穩(wěn)態(tài)時(shí)達(dá)到Grm =Constant，從而改善了低速性能。但機(jī)械特性還是非線性的，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的能力仍受到限制。（3） 恒Er /" 控制可以得到和直流他勵(lì)電機(jī)一樣的線性機(jī)械特性，按照轉(zhuǎn)子全磁通 "rm 恒定進(jìn)行控制，即得Er / 1 = Con sta nt而且，在動態(tài)中也盡可能保持 / rm恒定是矢量控制 系統(tǒng)的目

26、標(biāo)，當(dāng)然實(shí)現(xiàn)起來是比較復(fù)雜的。4、從整體結(jié)構(gòu)上看，電力電子變壓變頻器可分為交 -直-交和交-交兩大類。在交-直-交變壓變頻器中，按照中間直流環(huán)節(jié)直流電源性質(zhì)的不同，逆變器可以分成電壓源型和電流源型兩類，兩種類型的實(shí)際區(qū)別在于直流環(huán)節(jié)采用怎樣的濾波器5、SPWM控制方式：如果在正弦調(diào)制波的半個(gè)周期內(nèi)，三角載波只在正或負(fù)的一種極性范圍內(nèi)變化，所得到的SPWM波也只處于一個(gè)極性的范圍內(nèi)，叫做 單極性控制方式。如果在正弦 調(diào)制波半個(gè)周期內(nèi)，三角載波在正負(fù)極性之間連續(xù)變化， 則SPW波也是在正負(fù)之間變化，叫做 雙極性控制方式。6如果對準(zhǔn)這一目標(biāo)，把逆變器和交流電動機(jī)視為一體，按照跟蹤圓形旋轉(zhuǎn)磁場來控制

27、逆變器的工作，其效果應(yīng)該更好。這種控制方法稱作“磁鏈跟蹤控制”，下面的討論將表明，磁鏈的軌跡是交替使用不同的電壓空間矢量得到的，所以又稱“電壓空間矢量PWMSVPWJSpaceVector PWM）控制”。在一個(gè)周期內(nèi)，6個(gè)磁鏈空間矢量呈放射狀，矢量的尾部都在0點(diǎn)，其頂端的運(yùn)動軌跡也就是6個(gè)電壓空間矢量所圍成的正六邊形。在實(shí)際系統(tǒng)中，應(yīng)該盡量減少開關(guān)狀態(tài)變化時(shí)引起的開關(guān)損耗，因此不同開關(guān)狀態(tài)的順序必須遵守下述原則：每次切換開關(guān)狀態(tài)時(shí)，只切換一個(gè)功率開關(guān)器件，以滿足最小開關(guān)損耗。7、SVPW控制模式有以下特點(diǎn)：1）逆變器的一個(gè)工作周期分成6個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)相當(dāng) 于常規(guī)六拍逆變器的一拍。為了使電動

28、機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場逼近圓形，每個(gè)扇區(qū)再分成若干個(gè)小區(qū)間 TO，TO越短，旋轉(zhuǎn)磁場越接近圓形，但TO的縮短受到功率開關(guān)器件允許開關(guān)頻率的制約。 2）在每個(gè)小區(qū)間內(nèi)雖有多次開關(guān)狀態(tài)的切換， 但每次切換都只涉及一個(gè)功率開關(guān)器件， 因而開 關(guān)損耗較小。3）每個(gè)小區(qū)間均以零電壓矢量開始，又以零矢量結(jié)束。4）利用電壓空間矢量直接生成三相PWM波,計(jì)算簡便。5）采用SVPW控制時(shí)，逆變器輸出線電壓基波最大值為直流側(cè) 電壓，這比一般的SPW逆變器輸出電壓提高了 15%8、任何電力拖動自動控制系統(tǒng)都服從于基本運(yùn)動方程式T二J d_!調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能就是控制轉(zhuǎn)矩的能力。e°np dt9、 在s值很小的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行范圍內(nèi)，如果能夠保持氣隙磁通>m不變，異步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩就近似與轉(zhuǎn)差角頻率 s成正比?？刂妻D(zhuǎn)差頻率就代表控制轉(zhuǎn)矩，這就是轉(zhuǎn)差頻率護(hù)制的基本概 念。&10、轉(zhuǎn)差頻率控制的規(guī)律是:(1) 在s w sm的范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)矩 Te基本上與s成正比，條件是氣隙磁通不變。(2)