秦晓飞系列-现代交流调速技术-第1章 交流调速技术概述.ppt

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1、第1章概述主讲教师：秦晓飞上海理工大学光电学院1.1交流调速技术的应用领域1.1交流调速技术的应用领域工业机器人Delta机器人精密雕铣机木工机械包装机械印刷设备1.1交流调速技术的应用领域注塑机橡胶机械重型移动平台精密连轧设备1.1交流调速技术的应用领域电动汽车电动叉车大型加工中心智能家居电梯拽引医药卫生1.1交流调速技术的应用领域大新精机5轴数控皇冠加工川崎汽车焊接生产线展台NACHI搬运机器人ESTUN搬运机器人1.2交流调速技术发展概况和类型1.2交流调速技术发展概况和类型19世纪交流调速技术诞生20世

2、纪70年代以前直流调速系统占据主导地位20世纪70年代以后随着单机容量和转速要求的提高，直流电机难以胜任；电力电子器件：晶闸管、自关断器件（GTR、GTO、MOSFET、IGBT等）、高压IGBT、IPM；大功率、集成化、模块化。PWM技术：SPWM、电流跟踪PWM、特定谐波消除PWM、SVPWM等。交流机控制技术：1975年Blaschke提出矢量控制原理，1985年M.Depenbrock提出直接转矩控制理论。仿真技术：Matlab、psice、saber等。微控制器技术：单片机、DSP、专用控制IC。重大

3、理论突破！！1.2交流调速技术发展概况和类型系统构成及分类结构：分类：异步电动机、开关磁阻电动机、同步电动机。1.3传统交流调速技术的基本方法1.3传统交流调速技术的基本方法本节以异步电动机为例介绍其传统调速方法。1.3.1变极调速适用于鼠笼电机：因为其转子极对数自动对应定子极对数。图1-1改变定子绕组连接方式改变极对数原理图1.3传统交流调速技术的基本方法常用变极接法：Y-YY和Δ-YY。Y-YY接法1.3传统交流调速技术的基本方法Y-YY接法功率转矩分析假设绕组电流不变，功率因数不变，额定转差不变Y-YY调

4、速属于恒转矩调速1.3传统交流调速技术的基本方法Y-YY接法机械特性分析1.3传统交流调速技术的基本方法Δ-YY接法1.3传统交流调速技术的基本方法Δ-YY接法功率转矩分析假设绕组电流不变，功率因数不变，额定转差不变Δ-YY调速属于近似恒功率调速1.3传统交流调速技术的基本方法Δ-YY接法机械特性分析1.3传统交流调速技术的基本方法1.3.2变频调速适用于几乎所有类型异步电动机。额定转速以下采用恒磁通调速；额定转速以上采用恒功率调速。恒磁通调速协调控制条件:因此又称为恒压频比控制？为什么需同时调电压？1.3传统

5、交流调速技术的基本方法图1-4异步电动机的稳态等效电路1.3传统交流调速技术的基本方法恒磁通调速的转矩特性:恒磁通时，在电流恒定状态下，电磁转矩也恒定。因此恒磁通调速是一种恒转矩调速方式。恒磁通调速的转矩方程:1.3传统交流调速技术的基本方法最大转矩Tm随频率降低而降低。1.3传统交流调速技术的基本方法恒磁通调速的机械特性:低频时电压补偿1.3传统交流调速技术的基本方法恒功率调速当频率上升至额定频率时，电压也升高到了额定电压，再往上升速时（即再调高频率时），由于电机耐压限制、供电电源可提供的电压值限制等因素，定

6、子电压不能再升高，只能保持额定电压。气隙磁通Φm通随转速（频率）升高而降低。因此异步机的恒功率运行区，又叫弱磁调速运行区。与PMSM有重要的区别。1.3传统交流调速技术的基本方法重写转矩特性方程：最大转矩Tm随频率升高而降低。1.3传统交流调速技术的基本方法s较小时，机械特性为近似直线，并且直线斜率（速度下降的速率）随频率升高而平方增加，即机械特性随频率的升高而快速的变软。1.3传统交流调速技术的基本方法恒功率调速的机械特性:1.3传统交流调速技术的基本方法异步机变频调速特性:图1-7异步电机变频调速特性1.3

7、传统交流调速技术的基本方法恒电流变频调速恒电流调速的机械特性与恒磁通调速基本相同，具有恒转矩特性，但其最大转矩比恒磁通调速时小。有兴趣的同学请课下自行推导转矩方程，计算最大转矩，并画出机械特性曲线。此问题可作为期末论文的题目。1.3传统交流调速技术的基本方法1.3.3变转差率调速转子电路串电阻只能应用于绕线式转子异步电动机是一种恒转矩调速方式，有级调速机械特性较软方法简单，但效果不好，电能利用率低定子调压调速既非恒转矩，也非恒功率，无级调速，但调速范围小电能利用率低，功率因数低，低速时发热严重一般只适用于高转差

8、率鼠笼异步电动机1.3传统交流调速技术的基本方法电磁转差离合器调速可应用于任何类型电机，无级调速，调速平滑需增加设备，电能利用率低。1.4交流调速技术的特点及发展趋势1.4交流调速技术的特点及发展趋势与直流调速比较有如下特点：单机容量大；转速高，耐高电压能量强；体积小、质量轻（功率密度大），价格低；结构简单，坚固耐用，转子惯量小；环境适应能力强，尤其鼠笼电机；现代交流调速技术的应用，使