交流传动控制系统
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电力电子与控制技术在交流传动系统中的应用
电力电子与控制技术在交流传动系统中的应用近年来，电力电子技术及其应用已经成为电力系统中的一个重要领域。
随着电力电子技术的不断进步和应用范围的扩大，交流传动系统中的电力电子和控制技术已经成为电力系统的一个分支，并在现代电力系统中得到广泛应用。
一、电力电子技术在交流传动系统中的作用电力电子技术是将半导体器件和功率电子器件应用到电力传动控制中的技术，它能够改变传统电力传动方式，实现电力传输、转换和控制的精细化。
电力电子技术在电力系统中有很广泛的应用领域，包括了电机控制、变频传动、高压直流输电等。
在交流传动系统中，电力电子技术的主要应用包括了变频传动、静止无功补偿和有源电力滤波。
其中，变频传动技术是电力电子技术在交流传动系统中最重要的应用。
变频传动是一种通过变频器将电机的电源频率转换成不同频率的供电方式，以达到传动控制或节能减排的目的。
通过变频传动技术，电机能够实现速度无级调节、启停平稳等特点，使传动效率和控制性能得到大幅度提升。
二、电力电子在交流传动系统中的发展随着电力电子技术的不断发展，交流传动系统中的电力电子和控制技术也在不断升级。
近年来，交流传动系统中的电力电子装置也逐渐演化为集成化、模块化和智能化等方向。
其中，模块化技术的应用使得传动系统的维护和管理变得更加简单和灵活。
同时，电力电子技术的进步也使得交流传动系统中的特殊需求得到了满足。
比如，高速电机传动在风力发电中的应用，需要电机能够在宽速范围内调节，而电力电子技术的提升使得实现这一目标变得更加容易。
三、电力电子技术应用的优势电力电子技术在交流传动系统中的应用，带来了很多优势。
首先，电机的能效得到了提升，传动过程中的能量损耗降低了，从而提高了整个系统的能源利用效率。
其次，通过电力电子技术的精细化控制，可以避免传统传动方式中将无用的动力平衡掉，从而进一步提高了系统的能效。
最后，电力电子技术提供的高级控制方式，可以保证整个系统的稳定性、可靠性和安全性。
交流传动控制系统 交流拖动控制系统的应用领域
压器
3.固态继电器交流移相调压器
a)SX—JKA、TB-3A和6只单向可控硅组成的三相交流移相调压器
3. 固态继电器交流移相调压器
b)SX—JKT、TB-3A和3只双向可控硅组成的三相交流移相调压器
3.固态继电器交流移相调压器
c)SX—3JK TB-3 3
第6章交流传动控制系统
直流传动系统，因其具有的高精度性，在 很长时间内占据了需要速度调节的大部分应 用领域。 但是，直流电动机因为具有电刷和换向器 因而必须经常检查维修，换向火花使它的应 用环境受到限制，换向能力也限制了直流电 动机的容量和速度等。 随着变流技术和计算机控制技术的发展， 使得采用新型电力电子变换器的高性能交流 调速系统应运而生，交直流拖动按调速性能 分工的格局终于被打破。 目前，需要速度调节的应用，工程师一般 采用交流拖动控制系统。
主要不足： (1)通态压降大(管耗大，需相应散热措施)； (2)有断态漏电流，需要限制最小负载； (3)交/直流不能通用，且；触点组数少； (4)过电流、过电压及电压上升率、电流上升率等指标差。
SSR固体继电器用途
SSR固体继电器目前已广泛应用于计算机外围接口装置，电炉 加热恒温系统，数控机械，遥控系统、工业自动化装置、信号 灯、闪烁器、照明舞台灯光控制系统、仪器仪表、医疗器械、 复印机、自动洗衣机、 自动消防保安系统以及作为电网功网因 素补偿的电力电容切换开关等等，另外在化工、煤矿等需防爆、 防潮、防腐蚀场合中都有大量使用。
1 1 2 1 sin 2 α U 0 [ ( 2U sin t )2 d (t )]2 U [ ( π α )]2 2π α π 2
当控制角α从0到π变化时，输出电压有效值U0从U变到0。
3.固态继电器交流移相调压器
a)SX—JKA、TB-3A和6只单向可控硅组成的三相交流移相调压器
3. 固态继电器交流移相调压器
b)SX—JKT、TB-3A和3只双向可控硅组成的三相交流移相调压器
3.固态继电器交流移相调压器
c)SX—3JK TB-3 3
第6章交流传动控制系统
直流传动系统，因其具有的高精度性，在 很长时间内占据了需要速度调节的大部分应 用领域。 但是，直流电动机因为具有电刷和换向器 因而必须经常检查维修，换向火花使它的应 用环境受到限制，换向能力也限制了直流电 动机的容量和速度等。 随着变流技术和计算机控制技术的发展， 使得采用新型电力电子变换器的高性能交流 调速系统应运而生，交直流拖动按调速性能 分工的格局终于被打破。 目前，需要速度调节的应用，工程师一般 采用交流拖动控制系统。
主要不足： (1)通态压降大(管耗大，需相应散热措施)； (2)有断态漏电流，需要限制最小负载； (3)交/直流不能通用，且；触点组数少； (4)过电流、过电压及电压上升率、电流上升率等指标差。
SSR固体继电器用途
SSR固体继电器目前已广泛应用于计算机外围接口装置，电炉 加热恒温系统，数控机械，遥控系统、工业自动化装置、信号 灯、闪烁器、照明舞台灯光控制系统、仪器仪表、医疗器械、 复印机、自动洗衣机、 自动消防保安系统以及作为电网功网因 素补偿的电力电容切换开关等等，另外在化工、煤矿等需防爆、 防潮、防腐蚀场合中都有大量使用。
1 1 2 1 sin 2 α U 0 [ ( 2U sin t )2 d (t )]2 U [ ( π α )]2 2π α π 2
当控制角α从0到π变化时，输出电压有效值U0从U变到0。
地铁车辆交流传动系统检测与保护电路设计
地铁车辆交流传动系统检测 与保护电路设计
同济大学 李洋涛 李玲 赖松
近年 来 ，随 着经 济迅 速发展 ，我 阻 、斩 波调 压的直 流牵 引传动方 式发 故 障 诊 断 ，同 时 也 为 车 辆 的 安 全 运 国城 市现代 化轨道 交通进 入一个 高速 展为 交流传 动方式 。我 国近 年投 入使 行 、维护检 修以及 保养提供 了极 大便
一
检蠢与保护蝼 设计
作 为一个 完备的控 制 系统 ，检 测
般 ，地 铁 车 辆 主 电 路 为 变 压 变 和保护 电路是 必不可 少的 。因为传 动
频（ ＶＶＶＦ） 逆变 器控 制的交 流传动 系 系统控 制的需要 ，必须 对系统 中的 一
些参数 进行检测 ，通过 这些量 值来控 制 各设备 的工作 状态 ，并且在非 正常 情 况下对 主 电路 关键环 节提供 各种保 护动作 ，以确 保列车 的正常运 行 ，提 高 列车 的安全性 。为 了保证交流 传动 系统正 常工作以 及判别 系统是 否处于 正 常工 作状态 ，系统关 键参数 值的监
检测 与保护 电路是 交流 传动控制 统 ，如 图 ｌ 所示 。 系统 重要 组成部 分 ，为了满足 控制过 程 的需要 并保证 系统的 安全可 靠 ，检
测 和保护 电路 的设计 显得尤 为重要 。
本 文主要 是针对 交流传 动控制 系统的 需要 ，给 出交流 传动 主电路的 检测与 保护 电路 设计方 法 。这 个设计 主要选 图１地铁车辆交流传动主电路示意图 取 了适 当的传感 器对相关 信号进 行检
１直流侧检测与保护电路
ＡＤ口输入 电压 一般在０ Ｖ之间 ，而 型号为Ｌ ０ —１０ 。其采集及处理 电 ～５ Ｖ１０ ５ ０
在牵 引传动 系统 中 ，功率 模块 的 采集的 电流值 为交流量 ，所 以还要进 路 与电流信 号 电路完全相 同 ，也 采用 损坏大 多数情 况下都 与过 电流有直接 行偏移转 化将其 变为单 极性 。过流检 图３ Ｎ示方法 ，只是要注意的是霍 尔电 或 间接 的关 系 ，因此 电流检测 与保 护 测及保护 电路 原理 图如图３ Ｎ示 。由主 压 传感 器与 电流 传动 器的不 同使 用方 电路的设 计非 常关键 。虽然 传动主 电 电路 中串入的霍 尔传 感器将采 集到的 法 。 路 中 串联 有熔 断器以 防止过 电流 ，但 直流 电流信号经Ｒｍ转换为电压信号， 是 在过 电流故 障 中，当 出现过 电流 或 经过 电压跟随 器 ，分 成检测 与保护两
同济大学 李洋涛 李玲 赖松
近年 来 ，随 着经 济迅 速发展 ，我 阻 、斩 波调 压的直 流牵 引传动方 式发 故 障 诊 断 ，同 时 也 为 车 辆 的 安 全 运 国城 市现代 化轨道 交通进 入一个 高速 展为 交流传 动方式 。我 国近 年投 入使 行 、维护检 修以及 保养提供 了极 大便
一
检蠢与保护蝼 设计
作 为一个 完备的控 制 系统 ，检 测
般 ，地 铁 车 辆 主 电 路 为 变 压 变 和保护 电路是 必不可 少的 。因为传 动
频（ ＶＶＶＦ） 逆变 器控 制的交 流传动 系 系统控 制的需要 ，必须 对系统 中的 一
些参数 进行检测 ，通过 这些量 值来控 制 各设备 的工作 状态 ，并且在非 正常 情 况下对 主 电路 关键环 节提供 各种保 护动作 ，以确 保列车 的正常运 行 ，提 高 列车 的安全性 。为 了保证交流 传动 系统正 常工作以 及判别 系统是 否处于 正 常工 作状态 ，系统关 键参数 值的监
检测 与保护 电路是 交流 传动控制 统 ，如 图 ｌ 所示 。 系统 重要 组成部 分 ，为了满足 控制过 程 的需要 并保证 系统的 安全可 靠 ，检
测 和保护 电路 的设计 显得尤 为重要 。
本 文主要 是针对 交流传 动控制 系统的 需要 ，给 出交流 传动 主电路的 检测与 保护 电路 设计方 法 。这 个设计 主要选 图１地铁车辆交流传动主电路示意图 取 了适 当的传感 器对相关 信号进 行检
１直流侧检测与保护电路
ＡＤ口输入 电压 一般在０ Ｖ之间 ，而 型号为Ｌ ０ —１０ 。其采集及处理 电 ～５ Ｖ１０ ５ ０
在牵 引传动 系统 中 ，功率 模块 的 采集的 电流值 为交流量 ，所 以还要进 路 与电流信 号 电路完全相 同 ，也 采用 损坏大 多数情 况下都 与过 电流有直接 行偏移转 化将其 变为单 极性 。过流检 图３ Ｎ示方法 ，只是要注意的是霍 尔电 或 间接 的关 系 ，因此 电流检测 与保 护 测及保护 电路 原理 图如图３ Ｎ示 。由主 压 传感 器与 电流 传动 器的不 同使 用方 电路的设 计非 常关键 。虽然 传动主 电 电路 中串入的霍 尔传 感器将采 集到的 法 。 路 中 串联 有熔 断器以 防止过 电流 ，但 直流 电流信号经Ｒｍ转换为电压信号， 是 在过 电流故 障 中，当 出现过 电流 或 经过 电压跟随 器 ，分 成检测 与保护两
交流传动与直流传动优劣的比较
交流传动与直流传动优劣的比较一、交流传动背景介绍1、发展历程电力传动诞生于19世纪，20世纪初被广泛应用于工业、农业、交通运输和日常生活中。
执行机构由直流电动机驱动，则称为直流电气传动系统，执行机构由交流电动机驱动，则称为交流电气传动系统。
20世纪30年代，人们已经认识到变频调速是交流电动机一种最理想的调速方法；60年代，随着电力电子技术的发展和变频调速装置的研制成功，交流调速技术成为电动机调速的发展方向；70年代中期，在世界范围内出现能源危机，节约能源成为人们关注的问题；许多过去不调速的传动装置，如风机、水泵等，也都采用了调速传动；90年代以来，随着大功率电力电子器件和微电子技术的飞速发展，以及现代控制理论和控制技术的应用，交流传动调速技术取得了突破性的进展，逐步具备了调速范围宽、稳速精度高、动态响应快以及可作四象限运行等优良的技术性能。
目前，交流传动已经作为一种完全被肯定的系统，大举进入电气传动调速控制的各个领域。
2、交流传动电力机车发展综述随着科技的进步，电力机车的发展方向逐渐成为以安全性、实用性、可靠性、灵活性、舒适性越高越好；费用越低越好的发展目标。
但是，不可避免的，存在着地域规范、供电制式、空间、体积、重量、技术水平、工艺水平等限制。
随着电力电子技术、微电子技术、新材料、新工艺等的出现与发展，行业从业者们满足运输的需求，充分利用新技术，利用新材料，采用新工艺从而实现新一代电力机车的发展。
3、交流传动电力机车的组成辅助变频器主变频器及电机驱动模动力制动模通讯模块空气系统模块电子设备图1-1 机车内部构造4、我国交流传动机车的发展现状我国交流传动技术的研究始于70年代初，可以说起步不晚，但国际上80年代初交流传动机车就已经进入商用化，技术日趋成熟。
铁道部主管领导曾指出，我国发展交流传动不要跟在别人后面先KK，后GTO，再IGBT一步一步地走老路绕弯子，应跨过GTO阶段，直接发展IGBT技术，缩短我国与国际上当今先进技术的差距。
交流传动控制系统
此外，交流传动控制系统还能够提高设备的可靠性和稳定性，减少故障和停机时 间，为企业创造更多的经济效益。
交流传动控制系统的历史与发展
早期的交流传动控制系统主要采用模拟电路和控制技术，随 着计算机技术和数字信号处理技术的不断发展，现代的交流 传动控制系统已经逐步实现数字化和智能化。
目前，交流传动控制系统正朝着高效率、高精度、高可靠性 和网络化方向发展，未来还将进一步融合人工智能、物联网 和云计算等先进技术，实现更加智能化和自动化的控制。
其他领域
总结词
除了上述领域外，交流传动控制系统还广泛 应用于电梯、压缩机、泵等机械设备中，提 高设备的运行效率和节能效果。
详细描述
在电梯中，交流传动控制系统用于控制电梯 的运行速度和平衡状态，提高电梯的安全性 和舒适度。在压缩机和泵等机械设备中，交 流传动控制系统可以实现精确的速度和压力
控制，提高设备的运行效率和节能效果。
02 交流传动控制系统的基本原理
CHAPTER
交流电机的工作原理
交流电机的基本结构
交流电机的调速原理
交流电机主要由定子和转子组成，通 过磁场相互作用实现能量的转换。
通过改变交流电的频率或相位，可以 改变旋转磁场的转速，从而实现对交 流电机的调速。
交流电机的旋转原理
当交流电通过定子绕组时，产生旋转 磁场，该磁场与转子相互作用，使转 子旋转。
维护保养
交流传动控制系统的维护保养相对复杂，需要专业技术人员进行 故障排查和维修。
对未来的展望
技术发展
随着电力电子技术和控制理论的不断进步，交流传动控制系统的性 能将得到进一步提升，实现更加精确、快速和智能的控制。
应用领域拓展
随着环保和节能要求的提高，交流传动控制系统将在更多领域得到 应用，如电动汽车、可再生能源等领域。
交流传动控制系统的历史与发展
早期的交流传动控制系统主要采用模拟电路和控制技术，随 着计算机技术和数字信号处理技术的不断发展，现代的交流 传动控制系统已经逐步实现数字化和智能化。
目前，交流传动控制系统正朝着高效率、高精度、高可靠性 和网络化方向发展，未来还将进一步融合人工智能、物联网 和云计算等先进技术，实现更加智能化和自动化的控制。
其他领域
总结词
除了上述领域外，交流传动控制系统还广泛 应用于电梯、压缩机、泵等机械设备中，提 高设备的运行效率和节能效果。
详细描述
在电梯中，交流传动控制系统用于控制电梯 的运行速度和平衡状态，提高电梯的安全性 和舒适度。在压缩机和泵等机械设备中，交 流传动控制系统可以实现精确的速度和压力
控制，提高设备的运行效率和节能效果。
02 交流传动控制系统的基本原理
CHAPTER
交流电机的工作原理
交流电机的基本结构
交流电机的调速原理
交流电机主要由定子和转子组成，通 过磁场相互作用实现能量的转换。
通过改变交流电的频率或相位，可以 改变旋转磁场的转速，从而实现对交 流电机的调速。
交流电机的旋转原理
当交流电通过定子绕组时，产生旋转 磁场，该磁场与转子相互作用，使转 子旋转。
维护保养
交流传动控制系统的维护保养相对复杂，需要专业技术人员进行 故障排查和维修。
对未来的展望
技术发展
随着电力电子技术和控制理论的不断进步，交流传动控制系统的性 能将得到进一步提升，实现更加精确、快速和智能的控制。
应用领域拓展
随着环保和节能要求的提高，交流传动控制系统将在更多领域得到 应用，如电动汽车、可再生能源等领域。
PCS7控制系统在我公司纸机上的应用
提高 生产 效率 。
２ Ｐ Ｓ Ｃ ７控 制 系 统 能 达 到 的 控 制 精 度 Ｐ Ｓ Ｃ ７控 制 系 统 应 用 了 机 电 一 体 化 技 术 、 抗 干 扰 技 术 和 网 络 通 讯 技 术 ， 时 ， 制 系 统 采 用 磁 同 控 场 定 向 闭 环 控 制 …… 矢 量 控 制 （ 量 控 制 是 一 种 矢 模仿 直流 电机 控制 ， 以转 子 磁 场 方 向 ， 以矢 量 变 换
我公 司在 ２０ ０ ２年 上 马 了“ 产 １ ２万 吨 特 种 年 ． 张力 的控 制可 以减 少纸 张的断 头 ， 高无 头辊 率 ， 提
薄 页纸” 目， 控 制 系 统 为 ＳＥ 项 其 Ｉ ＭＥ ＮＳ公 司 的
Ｐ Ｓ Ｃ ７纸 机 交 流 传 动 控 制 系 统 ， 制 系 统 对 纸 机 控
４ ３ 通 讯 特 点 ．
（ 接 第 ４ 页） 上 ９
Ｓ ｍ ｅ Ｅｘ ｅ ｉ ｎ ｅ ｏ ｔ Ｉ ｐｒ ｖ ｎｇ Ｇｒ ｄ ａ ｉ ｎ Ｄｅ ｉ ｎ ｎ ａ ｈ ｎ ｏ ｐ ｒ ｅ ｃ ｓ Ａｂ ｕ ｍ ｏ ｉ ａ ｕ ｔｏ ｓ ｇ ｉ ｇ Ｔｅ ｃ ｉ ｇ
ｏ ｉｈ ｎ ｕ ｔｙＣ ｅ ｓｒ ｎ ｉｅｒｎ ａｏ ｆＬ ｇ ｔＩ ｄ ｓｒ ｈ ｍｉｔｙＥ ｇｎ ｅｉｇＭ ｊ ｒ
运行 起着 重 要 作用 ， 西 门子 Ｐ Ｓ 就 Ｃ ７系统 介 绍 控 制 系统在 我公 司纸 机上 的应用 。
１ 传 动 系 统 对 纸 页 性 能 的 影 响 对 于 造 纸 来 说 ， 成 纸 页 物 理 特 性 的 关 键 是 形
纸机 各分 部每个 传 动点 的速度稳 定性 。从 纸浆 上
和 辅 助 补 充 的 工 艺 功 能 之 间 分 离 式 结 构 （ 售 后 在
城轨车辆交流传动系统简析
速 断 路 器 、滤波 电抗 器 Ｖ Ｖ￣ 变 器和 异 步 电动 机等 装置 构成 。城 轨车 辆 ＶＦ ＿ 交流 传动 系 统 的组成 因生产 厂 家 的不 同及 用户 要 求 的不 同而 不相 同，这 里 以六节 编组 的 四动两 拖 （ ｃＭＭ ＭＭ Ｔ ）城 轨车 辆为 例 ，简要 探讨 交流 传 Ｔ＋ ＋＋ ＋＋ ｃ
线路 接触 器Ｌ １ Ｂ 闭合 ，牵 引主 电路通 过充 电电阻Ｃ Ｒ对 滤波 电容 器Ｆ 充 电， ＨＥ ｃ 当 滤波 电容 器两 端 电 压达 到 电网 电压 的 ８％以上 ，充 电结束 ，线路 接 触 器 ０ Ｌ２ｊ ，短接充 电 电阻ＣＲ Ｂ ｝合 ｊ Ｇ ，列 车启动 。 ２交淀 传动 系统 牵 引和 电制动 特性 牵 引工况 时 异步 电机 作为 电动 机将 逆 变器提 供 的 电能转 化 为动 能 ，转 差频 率 （ ｓ ｆ ）大 于零 。车辆 由静 止 状态 开始 起 动 、加速 的控制 大致 可 经历 三 个模 式 ：恒转 矩控 制 、恒功 率控 制 、 自然 特性 区 。 模式一 （ 恒转 矩控 制 ） ：恒 转 矩控 制在 控制 转 差频 率 的同 时，慢 慢提 高 逆变 频 率 ｆ ，使其 值与 速 度相 符 合 。当速 度 逐渐 的增 加 ，异 步 电机 转子 ｉ 的实 际旋 转频 率 ｆ 随之增 加 。若 要 保持 转差 频 率ｆ 恒定 ， 则要 增加 逆变 频 Ⅲ ｓ
我 国早 期 的城轨 列车 多 为 国产直 流传 动 电动 车组 ，采 用 凸轮 调阻 或斩 波 调 阻的 牵 引控制 方 式 ，牵 引 电机 为直 流 电机 。而 近几 年 建设 的 城轨 项 目
均 采用 了进 口交流 传 动 电动 车组 ，牵 引 控制 方 式为Ｖ Ｖ 逆 变器 控制 ，牵 引 ＶＦ 电机 为异 步 电机 。与直 流传 动 系 统相 比，交 流传 动 系统 具 有恒 功速 度 范 围
电子教案《交直流传动控制系统》第版钱平biao
交直流传动控制系统的基本控制策略 ，如开环控制、闭环控制、PID控制 、模糊控制等。
实验和实践环节，包括电机性能实验 、控制系统仿真实验、传动系统设计 实践等。
教学方法
01理论讲授
通过课堂讲授、板书推导等方 式，系统介绍交直流传动控制 系统的基本原理和理论知识。
实验教学
开设多个实验项目，让学生在 实践中掌握交直流传动控制系
制、模糊控制等。
熟悉传动控制系统的设计方法 ，包括控制器设计、电机选型
、传动装置设计等。
培养学生解决电气工程领域实 际问题的能力，提高其独立思
考和创新意识。
课程内容
交直流电机的基本原理和性能分析， 包括电机的结构、工作原理、运行特 性等。
传动控制系统的设计方法，涉及控制 器设计、电机选型、传动装置设计等 方面。
04
课程总结与展望
课程总结
知识体系完整
本课程全面介绍了交直流传动控制系统的基本原理、控制策略及工 程设计方法，使学生对该领域的知识体系有了完整的认识。
理论结合实际
通过实例分析和实验操作，使学生深入理解了交直流传动控制系统 的实际运行状况，增强了学生理论联系实际的能力。
教学方法多样
采用了讲授、讨论、实验等多种教学方法，激发了学生的学习兴趣 和主动性，提高了教学效果。
节能高效等特点。
发展历程
随着电力电子技术和控制理论的 不断进步，交流传动控制系统从 最初的简单开环控制发展到现在 的复杂闭环控制，性能得到极大
提升。
基本组成
交流传动控制系统主要由交流电 动机、电力电子变换器、控制器
和传感器等部分组成。
交流电动机的控制策略
矢量控制
通过坐标变换将三相交流电动机 的定子电流分解为励磁分量和转 矩分量，分别进行控制，以实现
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7.4 电磁转差离合器调速系统
32
7.4.1调速系统的组成及原理
1、调速系统的组成
由三部分组成：如图7-22所示 1）笼型异步电动机 2）电磁转差离合器 3）可控硅整流电源
7.4 电磁转差离合器调速系统
33
7.4.1调速系统的组成及原理
2、转差离合器的结构原理
1）转差离合器的结构组成
（1）主动部分，由铁磁材料制成的圆筒， 称为电枢。由笼型转子异步电动机带动，以 恒速n1旋转。
7.3交流异步电机的变频调速系统
20
7.3.2 变频器的结构类型及原理
1、变频器的基本类型
间接变频——将工频交流整流器直流逆变器可控频率的交流，又称为交－直－交变频。
直接变频——将工频交流一次变换为可控频率交流，没有中间直流环节，即所谓的交－交变 频。
7.3交流异步电机的变频调速系统
21
7.3.2 变频器的结构类型及原理 2、变频器的基本结构 交－直－交变频器
2、变频器的基本结构 交－直－交变频器 1）按中间直流电路分类 采用电抗器作为无功功率缓冲环节，称为电流型变频器；
特点：直流侧电流恒定，极性可变，能实现回馈制动。
7.3交流异步电机的变频调速系统
24
7.3.2 变频器的结构类型及原理 2、变频器的基本结构 交－直－交变频器 2）按电压频率控制方式分类 （1）用可控整流器调压、逆变器调频的交—直—交变频器
7.3交流异步电机的变频调速系统
25
7.3.2 变频器的结构类型及原理 2、变频器的基本结构 交－直－交变频器 2）按电压频率控制方式分类 （2）用斩波器调压的交—直—交变频器
7.3交流异步电机的变频调速系统
26
7.3.2 变频器的结构类型及原理 2、变频器的基本结构 交－直－交变频器 2）按电压频率控制方式分类 （3）用PWM逆变器同时调压调频的交—直—交变频器
7.2交流异步电机的变压调速系统
11
7.2.1 交流调压电路
2、晶闸管交流调压电路
2）三相交流闸管调压电路
如图7-2 由5对反并联晶闸管构成的三相异步电动机可逆和制动调压 电路；
正转运行：由晶闸管l～6控制；
7.2交流异步电机的变压调速系统
12
7.2.1 交流调压电路
2、晶闸管交流调压电路
2）三相交流闸管调压电路
2）代替一般生产机械的“直流调速”； ① 可降低系统成本、提供运行可靠性； ② 可满足特殊工作环境（如防爆）下的调速控制；
7.1 概述
4
7.1.2 交流传动控制系统的应用领域
1、一般性能的节能调速和按工艺要求调速
2、高性能的交流调速系统和伺服系统
随着电力电子技术的发展，交流电动机控制理论的突破，特别是大规模集成电路和计算机控制 的出现，使高性能交流调速系统应运而生。
7.3交流异步电机的变频调速系统
22
7.3.2 变频器的结构类型及原理
2、变频器的基本结构 交－直－交变频器 1）按中间直流电路分类 采用电容器作为无功功率缓冲环节，称为电压型变频器；
特点：直流侧电压恒定，极性固定，不能实现回馈制动。
7.3交流异步电机的变频调速系统
23
7.3.2 变频器的结构类型及原理
3）转差功率不变型调速系统 采用同步转速调速，s 不变，转差功率不变；如第1类中的变极和变频调速。系统效率最高。
7.1 概述
8
7.1.3 交流传动控制系统的类型 2、调速系统的类型
本章主要介绍三种交流调速系统： ① 定子调压调速； ② 变频调速； ③ 转差离合器调速；
7.2交流异步电机的变压调速系统
控制原理
(U g U f ) Uc U1 (TLa , na ) 当U g一定， n na 一定
7.2交流异步电机的变压调速系统
17
7.2.3 变压调速控制系统的典型应用 1、软启动器
软启动概念： 可按规定的启动电流及加速度进行调速启动。
主要目的：降低启动电压，减小启动电流对电网的冲击；控制启动加速度，减小设备的 机械冲击，实现平滑启动；
2、变频器的基本结构
交－交变频器 1）工作原理图 由两组可控整流装置反向并联组 成。
2）变频器输出电压U0 U0的波形 若控制角为定值，U0为方波。 若按正弦波调制，U0为正弦波输出。
U0
正组通 反组通
T
7.3交流异步电机的变频调速系统
30
7.3.3 变频器的应用特点
1）交－ 直－交变频器
（1）技术原理可直接引用成熟的直流可逆调速技术和经验。 （2）变频器多一个中间直流环节，转换效率低，但输出交流电的频率可任意。 （3）功率因数高、谐波极低，对电网的不良影响小； （4）系统较复杂、占地面积大； （5）过载能力低。 适用范围：主要是中小功率、转速较高、负载较平稳的场合。
2）交流传动系统
可分：交流异步和交流同步传动系统；
特点：电机结构简单、可靠、造价低；但电磁作用关系复杂；
随着电力电子技术的发展，交流电动机控制理论的突破，目前交流传动已成为电力传动的主要发 展方向。
7.1 概述
3
7.1.2 交流传动控制系统的应用领域
1、一般性能的节能调速和按工艺要求调速
1）用于传统的“不变速交流拖动”； 如：风机、水泵等通用机械，通过电机调速实现节能控制；
7.3交流异步电机的变频调速系统
27
7.3.2 变频器的结构类型及原理
2、变频器的基本结构
交－交变频器 三相交—交变频器，由三组可逆整 流器组成。 如图7-12所示。
变频器中单相主电路：
与晶闸管直流可逆拖动的主电路相同，由两组反并联的 晶闸管相控变流器组成的。
图7-12
7.3交流异步电机的变频调速系统
正转运行：由晶闸管l～6控制； 反转运行：由1，4和7～10提供逆相序电源，同时也可用于反接制动。
能耗制动：根据制动电路要求，选择几个晶闸管构成直流励磁电路。 如：可选1，2，6导通，其余关断，得半波直流电流；
7.2交流异步电机的变压调速系统
14
7.2.2 闭环控制的变压调速系统及其静特性 1、定子调压调速 基本原理：
9
7.2.1 交流调压电路
1、传统的定子调压方法
1）定子串带直流磁化绕组的饱和电抗器； 2）串自耦变压器调压；
7.2交流异步电机的变压调速系统
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7.2.1 交流调压电路
2、晶闸管交流调压电路 1）单相交流晶闸管调压电路 如图7-1所示
a) 一对晶闸管反并联单相调压电路； b) 一个双向晶闸管单相调压电路；
如图7-2 由5对反并联晶闸管构成的三相异步电动机可逆和制动调压 电路；
正转运行：由晶闸管l～6控制； 反转运行：由1，4和7～10提供逆相序电源，同时也可用于反接制动。
7.2交流异步电机的变压调速系统
13
7.2.1 交流调压电路
2、晶闸管交流调压电路
2）三相交流闸管调压电路
如图7-2 由5对反并联晶闸管构成的三相异步电动机可逆和制动调压 电路；
7.1 概述
7
7.1.3 交流传动控制系统的类型 2、调速系统的类型
1）转差功率消耗型调速系统 采用转差率调速，而且转差功率全部转变成热能消耗在转子回路中，如上述第2类中的①、②、 ④三种方法，系统效率最低。
2）转差功率馈送型调速系统 采用转差率调速，但大部分转差功率能回馈利用，如上述第2类中的③转子串级调速。系统的效 率较高。
在额定工况下， P2大，p相对很小，效率较高N=0.75～0.95； 一般最大效率max发生在(0.7～1.1) P2N 的范围内；
轻载运行时， P2小，p相对较高， 很低； 采用轻载降压运行，可减小损耗p 达到节能运行；
7.3交流异步电机的变频调速系统
19
7.3.1 调频调速的基本方法
机械特性
7.3交流异步电机的变频调速系统
31
7.3.3 变频器的应用特点
2）交－交变频器
（1）技术原理可直接引用成熟的直流可逆调速技术和经验。 （2）每相对应一套正反可控硅桥，元器件数量较多； （3）输出电流近似于三相正弦，附加损耗小，转矩脉动小。 （4）输出电压基于电源波形的区段组成，其输出频率不能高于电网频率的1/3～1/2。当电源频率为50Hz时， 最大频率不超过20Hz。 （5）驱动电机属普通电机，价格便宜，但是转速低。 适用范围：大功率(500kw或1000kw以上)、低速(600r/min以下)的场合，如扎钢机、球磨机、水泥回转窑等。
主要应用：高精密数控加工设备、工业自动化及交通运输、军事装备等领域。
7.1 概述
5
7.1.2 交流传动控制系统的应用领域
1、一般性能的节能调速和按工艺要求调速
2、高性能的交流调速系统和伺服系统
3、特大容量、极高转速的交流调速
直流电动机受换向能力限制，容量转速积不超过
106 kW r / min
交流电动机没有换向问题，因此特大容量的电力拖动设备，一般都采用交流调速系统。 如：厚板轧机、矿井卷扬机等大功率设备，以及高速磨头、离心机等高速运转设备。
28
7.3.2 变频器的结构类型及原理
2、变频器的基本结构
交－交变频器 1）工作原理图 由两组可控整流装置反向并联组 成。
2）变频器输出电压U0 U0的幅值——由各组整流器的控制角控制。
U0的频率——由正反两组整流器的切换频率 f 控制。
U0
正组通 反组通
T
7.3交流异步电机的变频调速系统
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7.3.2 变频器的结构类型及原理
T
K U12 f1
R22
sR2 (sX 20 )2
n1
60 f1 p
sm
2
R2 f1 LL 2
调频的基本方法
Tm
K