武汉理工大学：《电力拖动自动控制系统》第5章 闭环控制的异步电动机变压调速系统

电力拖动自动控制系统 第2篇 交流拖动控制系统

第 2 篇 电力拖动自动控制系统 交流拖动控制系统

内容提要 概述 ■交流调速系统的主要类型 ■交流变压调速系统 交流变频调速系统 *绕线转子异步电机双馈调速系统 转差功率馈送型调速系统 ■*同步电动机变压变频调速系统

内容提要 ◼ 概述 ◼ 交流调速系统的主要类型 ◼ 交流变压调速系统 ◼ 交流变频调速系统 ◼ *绕线转子异步电机双馈调速系统—— 转差功率馈送型调速系统 ◼ *同步电动机变压变频调速系统

概述 直流电力拖动和交流电力拖动在19世纪先 后诞生。在20世纪上半叶的年代里,鉴于直 流拖动具有优越的调速性能,高性能可调速 拖动都采用直流电机,而约占电力拖动总容 量80%以上的不变速拖动系统则采用交流电 机,这种分工在一段时期内已成为一种举世 公认的格局。交流调速系统的多种方案虽然 早已问世,并已获得实际应用,但其性能却 始终无法与直流调速系统相匹敌

概 述 直流电力拖动和交流电力拖动在19世纪先 后诞生。在20世纪上半叶的年代里，鉴于直 流拖动具有优越的调速性能，高性能可调速 拖动都采用直流电机，而约占电力拖动总容 量80%以上的不变速拖动系统则采用交流电 机，这种分工在一段时期内已成为一种举世 公认的格局。交流调速系统的多种方案虽然 早已问世，并已获得实际应用，但其性能却 始终无法与直流调速系统相匹敌

直到20世纪60~70年代,随着电力电子 技术的发展,使得采用电力电子变换器的 交流拖动系统得以实现,特别是大规模集 成电路和计算机控制的出现,高性能交流 调速系统便应运而生,一直被认为是天经 地义的交直流拖动按调速性能分工的格局 终于被打破了

直到20世纪60~70年代，随着电力电子 技术的发展，使得采用电力电子变换器的 交流拖动系统得以实现，特别是大规模集 成电路和计算机控制的出现，高性能交流 调速系统便应运而生，一直被认为是天经 地义的交直流拖动按调速性能分工的格局 终于被打破了

这时,直流电机具有电刷和换相器因而 必须经常检查维修、换向火花使直流电机 的应用环境受到限制、以及换向能力限制 了直流电机的容量和速度等缺点日益突出 起来,用交流可调拖动取代直流可调拖动 的呼声越来越强烈,交流拖动控制系统已 经成为当前电力拖动控制的主要发展方向

这时，直流电机具有电刷和换相器因而 必须经常检查维修、换向火花使直流电机 的应用环境受到限制、以及换向能力限制 了直流电机的容量和速度等缺点日益突出 起来，用交流可调拖动取代直流可调拖动 的呼声越来越强烈，交流拖动控制系统已 经成为当前电力拖动控制的主要发展方向

交流拖动控制系统的应用领域 主要有三个方面: 般性能的节能调速 高性能的交流调速系统和伺服系统 特大容量、极高转速的交流调速

• 交流拖动控制系统的应用领域 主要有三个方面： ◼ 一般性能的节能调速 ◼ 高性能的交流调速系统和伺服系统 ◼ 特大容量、极高转速的交流调速

1.一般性能的节能调速 在过去大量的所谓“不变速交流拖动” 中,风机、水泵等通用机械的容量几乎占 工业电力拖动总容量的一半以上,其中有 不少场合并不是不需要调速,只是因为过 去的交流拖动本身不能调速,不得不依赖 挡板和阀门来调节送风和供水的流量,因 而把许多电能白白地浪费了

1. 一般性能的节能调速 在过去大量的所谓“不变速交流拖动” 中，风机、水泵等通用机械的容量几乎占 工业电力拖动总容量的一半以上，其中有 不少场合并不是不需要调速，只是因为过 去的交流拖动本身不能调速，不得不依赖 挡板和阀门来调节送风和供水的流量，因 而把许多电能白白地浪费了

般性能的节能调速(续) 如果换成交流调速系统,把消耗在挡板 和阀门上的能量节省下来,每台风机、水 泵平均都可以节约20~30%以上的电能, 效果是很可观的 但风机、水泵的调速范围和对动态快速 性的要求都不高,只需要一般的调速性能

一般性能的节能调速（续） 如果换成交流调速系统，把消耗在挡板 和阀门上的能量节省下来，每台风机、水 泵平均都可以节约 20 ~ 30% 以上的电能， 效果是很可观的。 但风机、水泵的调速范围和对动态快速 性的要求都不高，只需要一般的调速性能

2.高性能的交流调速系统和伺服系统 许多在工艺上需要调速的生产机械过去 多用直流拖动,鉴于交流电机比直流电机 结构简单、成本低廉、工作可靠、维护方 便、惯量小、效率高,如果改成交流拖动, 显然能够带来不少的效益。但是,由于交 流电机原理上的原因,其电磁转矩难以像 直流电机那样通过电枢电流施行灵活的实 时控制

2. 高性能的交流调速系统和伺服系统 许多在工艺上需要调速的生产机械过去 多用直流拖动，鉴于交流电机比直流电机 结构简单、成本低廉、工作可靠、维护方 便、惯量小、效率高，如果改成交流拖动， 显然能够带来不少的效益。但是，由于交 流电机原理上的原因，其电磁转矩难以像 直流电机那样通过电枢电流施行灵活的实 时控制

高性能的交流调速系统和伺服系统(续) 20世纪70年代初发明了矢量控制技术, 或称磁场定向控制技术,通过坐标变换 把交流电机的定子电流分解成转矩分量和 励磁分量,用来分别控制电机的转矩和磁 通,就可以获得和直流电机相仿的高动态 性能,从而使交流电机的调速技术取得了 突破性的进展

20世纪70年代初发明了矢量控制技术， 或称磁场定向控制技术，通过坐标变换， 把交流电机的定子电流分解成转矩分量和 励磁分量，用来分别控制电机的转矩和磁 通，就可以获得和直流电机相仿的高动态 性能，从而使交流电机的调速技术取得了 突破性的进展。 高性能的交流调速系统和伺服系统（续）