第七章 交 直 交变频调速系统
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交直流调速系统
交直流调速系统简介交直流调速系统是一种广泛应用于电机调速的控制系统。
它通过控制电机输入的电压或电流，实现对电机输出转速的精确控制。
交直流调速系统在工业领域中的应用非常广泛，可以用于机械设备、电梯、风机、泵站等各种场合。
原理交直流调速系统的基本原理是采用电力电子技术，将交流电转换为直流电，并通过控制器对直流电进行调节，再将调节后的直流电供给电机，从而实现对电机的转速控制。
交直流调速系统的核心部件是变频器，它通过改变电压或频率的大小，控制电机的转速。
变频器通常由整流器、滤波器、逆变器和控制器组成。
•整流器：将交流电转换为直流电，通过整流和滤波过程，将交流电的波形变换为平滑的直流电。
•逆变器：将调节后的直流电转换成交流电，逆变器可以改变输出的频率和电压大小，从而实现对电机转速的控制。
•控制器：控制系统的大脑，接收输入的控制信号，根据设定的转速要求对逆变器进行控制。
优势交直流调速系统相比传统的电阻调速和磁阻调速有以下几个优势：1.节能高效：交直流调速系统可以根据负载的需求调节电机的转速，避免了不必要的能耗，提高了能源利用效率。
2.转速范围广：通过控制器的精确调节，交直流调速系统可以实现广范围的转速调节，满足不同应用场景的需求。
3.控制精度高：交直流调速系统具有良好的转速控制性能，可实现对电机的精确控制，提高生产过程的稳定性和产品质量。
4.可靠性强：交直流调速系统采用先进的电力电子技术，具有较高的可靠性和抗干扰能力，可以适应恶劣的工作环境。
5.维护成本低：交直流调速系统的维护成本相对较低，设备运行稳定可靠，减少了维修和更换的频率。
应用领域交直流调速系统广泛应用于各个领域，特别适用于以下场合：1.机械设备：交直流调速系统可以应用于各种机械设备的转速调节，如印刷机、纺织机、切割机等。
2.电梯：交直流调速系统可以实现电梯的平稳起动和停止，提高电梯运行的安全性和舒适性。
3.风机：交直流调速系统可以应用于风机的转速调节，根据风量需求自动调节风机的运行速度，降低能耗。
绪论交直流调速系统
（1）调速范围D
生产机械在额定负载时要求电动机提供的最高转速nmax
与最低转速nmin之比称D为调 速nm范ax围，用D表示。即： 通常视nmax为电动机的额定转nm速in nN 。
（2）静差率S
调速系统在某一转速下稳定运行时，负载由理想空载增
加到规定负载时，所对应的转速降落Δn与理想转速n0 之比，用s表示。即：
2、位置控制系统（调速系统+位置外环）：即随动 （伺服）系统。例如液面位置的控制，雷达方位 角的控制，机械加工中的轨迹控制等。
交直流调速系统
3、张力控制系统（调速系统+张力外环） 例如：加工各种带材和线材的控制
4、多点击同步控制系统（多调速系统+同步控制装 置） 系统中有多个传动点，每个传动点由一个电 动机拖动单元拖动，组成多单元同步控制系统。 系统中个单元应能同时按规定的速比稳速运行， 并有良好的统调、单调性。
0.2电力拖动自动控制系统的分类
1、调速系统：以控制电机速度为目的 2、随动系统：以控制电机转角为目的 3、程序控制系统：以计算机技术实现控制
规律
根据电机是交流还是直流，系统又分为 直流和交流系统。
交直流调速系统
0.3工业上常用的交直流调速系统
1、速度控制系统：即调速控制系统，如发动机的 转速调节
但直流电机换向有火花，交流系统在理论和实践上都比较 成熟，并且从反馈闭环控制的角度来看， 它又是交流调速系统的基础 。
交直流调速系统
4.1直流调速系统发展概况：
1.最早的直流调速系统采用接点控制，通过开关设备切换直 流电动机电枢或磁场回路电阻实现有极调速。
2. 1957年晶闸管问世后，采用晶闸管相控装置的可变直流 电源一直在直流传动中占据主要地位。
交直流调速系统(2024)
13
04
CATALOGUE
交直流调速系统控制策略
2024/1/26
14
直流调速系统控制策略
2024/1/26
转速负反馈控制
01
通过测量电机转速，并将其与设定值进行比较，产生控制信号
以调节电机转速。
电压负反馈控制
02
通过调节电机电枢电压来控制电机转速，实现转速的闭环控制
。
电流截止负反馈控制
03
在电机电枢电流超过一定值时，通过截止电流来限制电机转速
技术展望
探讨交直流调速系统未来的发展趋势和技术创新方向，如高性能控制 算法、智能化控制技术等。
2024/1/26
25
07
CATALOGUE
交直流调速系统应用与展望
2024/1/26
26
应用领域与案例分析
2024/1/26
工业生产
交直流调速系统在工业生产中广泛应用于电机驱动、自动化生产线、工业机器人等领域，通过精确控制电机的速度和 转矩，提高生产效率和产品质量。
确保系统的安全性、稳定性和经济性 ，提高系统的动态响应和静态精度， 降低能耗和噪音。
2024/1/26
23
设计步骤与方法
方案选择
根据需求选择合适的交直流调 速方案，如直流调速、交流变 频调速等。
系统仿真
利用仿真软件对系统进行建模 和仿真，验证设计的正确性和 可行性。
需求分析
明确系统需求，包括调速范围 、精度、动态响应等指标。
2024/1/26
调速系统的定义
调速系统是一种能够改变电动机转速的控制系统，通过调整 电动机的输入电压、频率等参数，实现对电动机转速的精确 控制。
调速系统的分类
根据电动机类型不同，调速系统可分为直流调速系统和交流 调速系统两大类。其中，直流调速系统具有调速范围广、静 差率小等优点，而交流调速系统则具有结构简单、维护方便 等特点。
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直流调速系统控制策略
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转速负反馈控制
01
通过测量电机转速，并将其与设定值进行比较，产生控制信号
以调节电机转速。
电压负反馈控制
02
通过调节电机电枢电压来控制电机转速，实现转速的闭环控制
。
电流截止负反馈控制
03
在电机电枢电流超过一定值时，通过截止电流来限制电机转速
技术展望
探讨交直流调速系统未来的发展趋势和技术创新方向，如高性能控制 算法、智能化控制技术等。
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交直流调速系统应用与展望
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应用领域与案例分析
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工业生产
交直流调速系统在工业生产中广泛应用于电机驱动、自动化生产线、工业机器人等领域，通过精确控制电机的速度和 转矩，提高生产效率和产品质量。
确保系统的安全性、稳定性和经济性 ，提高系统的动态响应和静态精度， 降低能耗和噪音。
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设计步骤与方法
方案选择
根据需求选择合适的交直流调 速方案，如直流调速、交流变 频调速等。
系统仿真
利用仿真软件对系统进行建模 和仿真，验证设计的正确性和 可行性。
需求分析
明确系统需求，包括调速范围 、精度、动态响应等指标。
2024/1/26
调速系统的定义
调速系统是一种能够改变电动机转速的控制系统，通过调整 电动机的输入电压、频率等参数，实现对电动机转速的精确 控制。
调速系统的分类
根据电动机类型不同，调速系统可分为直流调速系统和交流 调速系统两大类。其中，直流调速系统具有调速范围广、静 差率小等优点，而交流调速系统则具有结构简单、维护方便 等特点。
《交直流调速系统的运行与维护》电子教案 第二篇 交流篇 模块七 变频调速系统
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项目一 变频器的基本组成
• 任务二 滤波电路
• 交流电经过整流后，转换成直流电，但此时的直流电 有 很 多 交 流 成 分 ， 因 此 需 要 经 过 滤波 ， 电 解 电 容 （ 图 ７ －２） 就 起 了 滤 波 作 用 。 实 际 使 用 的 变 频 器 的 电 容 上 会 并 联 小 容 量 的 电容 ， 主 要 是 为 了 吸 收 短 时 间 的 干 扰 电 压。
上一页 下一Βιβλιοθήκη 返回项目一 变频器的基本组成
• 任务三 逆变电路
• 在交—直—交变压变频器中，按照中间直流环节的直 流 电 源 性 质 的 不 同 ， 逆 变 器 可 以 分成 电 压 源 型 和 电 流 源 型两类，两种类型的实际区别在于直流环节采用怎样 的 滤 波 器 。 图 ７ －７ 所 示 为 电 压 源 型 和 电 流 源 型 逆 变 器 的示意图。
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项目一 变频器的基本组成
• ＰＷＭ 变 压 变 频 器 常 用 的 全 控 型 功 率 开 关 器 件 有 Ｐ － Ｍ ＯＳＦＥＴ （ 小 容 量 ） 、 ＩＧＢＴ （ 中 、 小容 量 ） 、 ＧＴＯ （ 大 、 中 容 量 ） 和 替 代 ＧＴＯ 的 电 压 控 制 器 件 ， 如 ＩＧ ＢＴ、 ＩＧＥＴ 等 。 受 到 开 关 器件 额 定 电 压 和 电 流 的 限 制，对于特大容量电动机的变压变频调速仍只好采用 半 控 型 的 晶 闸 管（ ＳＣＲ） ， 即 用 可 控 整 流 器 调 压 、 六 拍 逆 变 器 调 频 的 交 — 直 — 交 变 压 变 频 器 ， 如 图 ７ －３ 所 示。
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项目一 变频器的基本组成
• 常用的交—交变频器输出的每一相都是一个由正、反 两 组 晶 闸 管 可 控 整 流 装 置 反 并 联 的可 逆 电 路 。 正 、 反 两 组按一定周期相互切换，在负载上就获得交变的输出 电 压 ｕ ０ ， ｕ ０ 的 幅 值决 定 于 各 组 可 控 整 流 装 置 的 控 制 角 α， ｕ ０ 的 频 率 决 定 于 正 、 反 两 组 整 流 装 置 的 切 换 频 率 。 如果 控 制 角 α 一 直 不 变 ， 则 输 出 平 均 电 压 是 方 波 ， 如 图 ７ －５ （ ｂ） 所 示 。 要 获 得 正 弦 波 输 出 ，就 必 须 在 每一组整流装置导通期间不断改变其控制角。例如， 在 正 向 组 导 通 的 半 个 周 期 中 ，使 控 制 角 α 由 π／２ （ 对 应 于 平 均 电 压 ｕ ０ ＝０） 逐 渐 减 小 到 ０ （ 对 应 于 ｕ ０ 最 大 ） ， 然 后 再 逐 渐增 加 到 π／２ （ ｕ ０ 再 变 为 ０） ， 如 图 ７ －６ 所 示 。 当 α 角 按 正 弦 规 律 变 化 时 ， 半 周 中 的 平 均 输 出电 压 即 为 图 中 虚 线 所 示 的 正 弦 波 。 对 反 向 组 负 半 周的控制也是这样的。
项目一 变频器的基本组成
• 任务二 滤波电路
• 交流电经过整流后，转换成直流电，但此时的直流电 有 很 多 交 流 成 分 ， 因 此 需 要 经 过 滤波 ， 电 解 电 容 （ 图 ７ －２） 就 起 了 滤 波 作 用 。 实 际 使 用 的 变 频 器 的 电 容 上 会 并 联 小 容 量 的 电容 ， 主 要 是 为 了 吸 收 短 时 间 的 干 扰 电 压。
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• 任务三 逆变电路
• 在交—直—交变压变频器中，按照中间直流环节的直 流 电 源 性 质 的 不 同 ， 逆 变 器 可 以 分成 电 压 源 型 和 电 流 源 型两类，两种类型的实际区别在于直流环节采用怎样 的 滤 波 器 。 图 ７ －７ 所 示 为 电 压 源 型 和 电 流 源 型 逆 变 器 的示意图。
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项目一 变频器的基本组成
• ＰＷＭ 变 压 变 频 器 常 用 的 全 控 型 功 率 开 关 器 件 有 Ｐ － Ｍ ＯＳＦＥＴ （ 小 容 量 ） 、 ＩＧＢＴ （ 中 、 小容 量 ） 、 ＧＴＯ （ 大 、 中 容 量 ） 和 替 代 ＧＴＯ 的 电 压 控 制 器 件 ， 如 ＩＧ ＢＴ、 ＩＧＥＴ 等 。 受 到 开 关 器件 额 定 电 压 和 电 流 的 限 制，对于特大容量电动机的变压变频调速仍只好采用 半 控 型 的 晶 闸 管（ ＳＣＲ） ， 即 用 可 控 整 流 器 调 压 、 六 拍 逆 变 器 调 频 的 交 — 直 — 交 变 压 变 频 器 ， 如 图 ７ －３ 所 示。
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项目一 变频器的基本组成
• 常用的交—交变频器输出的每一相都是一个由正、反 两 组 晶 闸 管 可 控 整 流 装 置 反 并 联 的可 逆 电 路 。 正 、 反 两 组按一定周期相互切换，在负载上就获得交变的输出 电 压 ｕ ０ ， ｕ ０ 的 幅 值决 定 于 各 组 可 控 整 流 装 置 的 控 制 角 α， ｕ ０ 的 频 率 决 定 于 正 、 反 两 组 整 流 装 置 的 切 换 频 率 。 如果 控 制 角 α 一 直 不 变 ， 则 输 出 平 均 电 压 是 方 波 ， 如 图 ７ －５ （ ｂ） 所 示 。 要 获 得 正 弦 波 输 出 ，就 必 须 在 每一组整流装置导通期间不断改变其控制角。例如， 在 正 向 组 导 通 的 半 个 周 期 中 ，使 控 制 角 α 由 π／２ （ 对 应 于 平 均 电 压 ｕ ０ ＝０） 逐 渐 减 小 到 ０ （ 对 应 于 ｕ ０ 最 大 ） ， 然 后 再 逐 渐增 加 到 π／２ （ ｕ ０ 再 变 为 ０） ， 如 图 ７ －６ 所 示 。 当 α 角 按 正 弦 规 律 变 化 时 ， 半 周 中 的 平 均 输 出电 压 即 为 图 中 虚 线 所 示 的 正 弦 波 。 对 反 向 组 负 半 周的控制也是这样的。
交直流调速系统(第3版)
交直流调速系统（第3版）
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01 思维导图
03 目录分析 05 精彩摘录
目录
02 内容摘要 04 读书笔记 06 作者介绍
思维导图
关键字分析思维导图
运行
变频
方式
岗位 器
原理
装置
交直流
系统
器 系统
通用
第版
变频器
调速
功能
动机
运行
欧陆
内容摘要
本书以自动化领域交直流调速职业岗位所要求的知识和技能为主线，以训练学生构建调速系统的工程能力为 目标，遵循从浅入深、层层递进的方式介绍了直流调速简介、单闭环直流调速系统、双闭环直流调速系统及数字 直流调速装置；交流调速介绍目前应用较广的交流异步电动机调速及变频原理、三菱变频器的运行方式与功能、 变频器常用控制电路、西门子MM440变频器的操作运行。
7.1变频器的基本控制电路 7.2变频器的工频切换电路 7.3 PLC控制的变频器电路 7.4变频器的恒压变频供水系统 7.5通用变频器的选择 7.6变频器外围电器的选择 7.7变频器的布线
8.1西门子MM440变频器的接线图及操作面板 8.2变频器的功能参数设置与面板运行操作 8.3变频器的外端子控制运行 8.4变频器的多段速控制运行
3.1双闭环调速系统的构成 3.2双闭环调速系统的静特性分析 3.3双闭环调速系统的启动过程分析 3.4双闭环调速系统的动态性能 3.5双闭环直流调速系统实训
4.1数字直流调速系统概述 4.2欧陆590系列直流调速装置工作原理 4.3欧陆590C直流调速装置的端子接线图及端子功能 4.4欧陆590C直流调速装置的操作面板及参数 4.5欧陆590C直流调速装置参数设定及运行实训
第五章交流异步电动 机调速及变频原理
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装置
交直流
系统
器 系统
通用
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调速
功能
动机
运行
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本书以自动化领域交直流调速职业岗位所要求的知识和技能为主线，以训练学生构建调速系统的工程能力为 目标，遵循从浅入深、层层递进的方式介绍了直流调速简介、单闭环直流调速系统、双闭环直流调速系统及数字 直流调速装置；交流调速介绍目前应用较广的交流异步电动机调速及变频原理、三菱变频器的运行方式与功能、 变频器常用控制电路、西门子MM440变频器的操作运行。
7.1变频器的基本控制电路 7.2变频器的工频切换电路 7.3 PLC控制的变频器电路 7.4变频器的恒压变频供水系统 7.5通用变频器的选择 7.6变频器外围电器的选择 7.7变频器的布线
8.1西门子MM440变频器的接线图及操作面板 8.2变频器的功能参数设置与面板运行操作 8.3变频器的外端子控制运行 8.4变频器的多段速控制运行
3.1双闭环调速系统的构成 3.2双闭环调速系统的静特性分析 3.3双闭环调速系统的启动过程分析 3.4双闭环调速系统的动态性能 3.5双闭环直流调速系统实训
4.1数字直流调速系统概述 4.2欧陆590系列直流调速装置工作原理 4.3欧陆590C直流调速装置的端子接线图及端子功能 4.4欧陆590C直流调速装置的操作面板及参数 4.5欧陆590C直流调速装置参数设定及运行实训
第五章交流异步电动 机调速及变频原理
交直流调速系统分解
2、静止式可控整流器（V-M系统）
图1-3 晶闸管-直流调速系统（V-M系统）
u2 ua d1
ub uc
一、电阻负载（α =00）
t1 t2 t3 t4 t5 t6
wt
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VT1VT3VT5 d1
ud
T ia
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a
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负 b c载
ud
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VT4VT6VT2 d2
uVT1
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直流电机调速系统的基本结构
要求较高的闭环直流调速系统一般都通过放大 装置进行控制。如果改变if的方向，则U的极性 和n的转向都跟着改变，因此G-M系统的可逆运 行是很容易的。
图1-1旋转变流机组供电的直流调速系统（G-M系统） 这种由机组供电的直流调速系统需要旋转变流机组，设备多、
体积大、效率低、安装需打地基、运行有噪音、维护不方便。为 了克服这些缺点，在20世纪50年代开始采用静止变流装置来代替 旋转变流机组，直流调速系统进入了由静止变流装置供电的时代。
交直流调速系统
学习目的和要求
1．了解调速系统的作用 2．熟悉生产机械对调速系统提出的调速技术指标要求 3．了解调速系统与生产机械的负载特性合理匹配的基本概念 4．掌握各种常用的调速系统的基本组成环节、调速原理、特 点及适用场所及其选用
交通系统
1、什么是调速及调速系统
将调节电动机转速，以适应生产要求的过程就称 之为调速；用于完成这一功能的自动控制系统就 被称为是调速系统。
对直流调速系统的要求
各类不同的生产机械，由于其具体的生产工艺过 程不同，对控制系统的性能要求也是不同的。但归纳 起来有以下三个方面。 调速 在一定的范围内实现有级或无级地调节转速。 调速系统的转向若要求正、反转，则为可逆调速系统， 若只要求单向运转，则为不可逆调速系统。 稳速 以一定的精度与要求的转速上稳定运行，尽可 能不受外部或内部扰动的影响，以确保产品质量。
交流调速系统..课件
VS
详细描述
模糊控制策略通过将专家的知识和经验转 化为模糊规则，对系统的输入和输出进行 模糊化处理，并根据模糊逻辑进行决策。 这种控制策略能够处理不确定性和非线性 问题，但可能存在计算量大和鲁棒性不足 的问题。
控制策略的比较与选择
总结词
根据系统特性和应用需求，选择合适的控制 策略。
详细描述
在交流调速系统的实际应用中，需要根据电 机的类型、系统的性能要求、控制精度和动 态响应等要求，选择合适的控制策略。同时 ，需要对各种控制策略的优缺点进行比较， 以实现最佳的控制效果。
系统维护保养与故障排除
故障诊断
根据故障现象，分析可能的原因。
故障排除
根据诊断结果，采取相应措施排除故障。
预防措施
对故障进行分析，采取预防措施，避免类似故障再次发生。
系统性能测试与评估
要点一
转速控制精度
测试系统转速控制的准确性。
要点二
调速范围
测试系统调速范围是否满足要求。
系统性能测试与评估
• 稳定性：测试系统在各种工况下的稳定性。
02
交流调速系统的种类与特点
变频器调速系统
01
02
03
种类
交-直-交变频器、交-交变 频器
特点
调速范围宽、动态响应快 、运行效率高、节能效果 好、易于实现自动控制和 过程控制
应用领域
广泛应用于各行业的风机 、水泵、压缩机等通用机 械的调速和节能运行
串级调速系统
工作原理
通过改变电机转子回路电 阻来调节电机转子电流， 进而改变电机转速
行。
系统软件设计
控制算法选择
选择适合的控制系统算法，如PID控制、模 糊控制等。
软件架构设计
交交变频同步电机调速系统
交交变频同步电机调速系统冶金部自动化研究院交流调速工程开发中心一九九四年八月目录一、前言二、交交变频同步电机调速传动的发展概述三、交交变频器四、同步电机五、同步电机矢量控制系统1.同步电机矢量控制原理2.坐标变换单元3.同步电机矢量控制系统结构4.位置检测器5.电流控制系统6.磁通观测器7.同步电机功率因数控制8.同步电机全数字控制系统一、前言直流电动机调速性能好且方便，因而在要求调速的传动中一直占统治地位，由于直流电机存在换向器、电刷、升高片等部件，使其在单机大容量、高过载能力、低转动惯量以及维护简单化等方面受到了限制，已不能满足生产机械向大型化的发展。
随着电力电子学、微电子技术以及现代控制理论的迅速发展，在大功率调速传动领域已出现交流传动取代直流传动的趋势。
对于大容量低速运转的生产机械，例如：轧钢机、矿井提升机以及水泥球磨机传动，交交变频同步电机调速是一种十分理想的传动方式，它不仅有与直流传动同样优越的调速性能，还有很多直流传动所不及的优点。
1. 由于同步电机不受整流子换向火花的限制，电机具有比直流机大得多的过载能力。
2. 电机在整个调速过程中，甚至在堵转状态，可始终维持其最大转矩，对于矿井提升机传动是一个突出的优点。
3. 效率高，节能效果显著，比直流传动效率高3-4％。
以西门子公司为宝钢热连轧机R2粗轧机13000KW电机提出的传动方案为例,交流比直流年节电628万度/年, 折合52万元/年。
4. 体积小, 重量轻, 转动惯量小。
湘潭钢铁厂750轧机改为交流传动后, 电机容量加大40%, 而转动惯量GD2 仅为直流机的1/6。
GD2 的大幅度减少使系统得到更快的动态性能, 加快了轧机的轧制节奏,提高了产量，如湘潭钢铁厂电机改造后综合经济效益提高了30%。
5. 维护简单, 可靠性高。
电机可直接安装在轧机旁, 无需主电室。
同步电机变频调速与异步电机变频调速相比较, 功率因数高，可实现功率因数为1的运行。
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图7-3 满足Φm恒定条件的I1=f（ωs）函数
7.1.3 转差频率控制的转速闭环变频 调速系统
图7-4 转差频率控制的转速闭环电流型变频调速系统结构原理图
7.2 谐振型交-直-交变频调速系统
? 1．谐振直流环节变频器供电的异步电动 机磁场定向控制系统
由于，U1 ? U1M ? jU1T
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图7-14 解耦电路框图
7.5 永磁同步电动机矢量控制的交 -直-交变频调速系统
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? 7.5.1 概述
? 在分析永磁同步电动机矢量控制时，假设不考虑磁路 饱和效应，将永久磁铁等效为一个恒流源励磁，采用 固定转子d、q坐标系统，设转子电流空间矢量 ir=Irf= 常数
? 转子上没有阻尼绕组，在使用表面磁铁型永磁同步电 动机时，电机气隙较大，磁极的凸极效应可以忽略不 计，因此直轴励磁电感等于交轴励磁电感 Lmd=Lmq=Lm。 因为气隙较大，同步电感 Ls=Lsσ+Lm也较小，电枢反应 也可以忽略不计，由磁铁产生磁通与定子绕组相交链 的磁链，就等于励磁磁链空间矢量。
7-17 永磁电动机弱磁范围内 运行时电流矢量图
永磁同步电动机电压方程式为
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将ψF代入上式，得
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图7-6 逻辑控制电路
图7-7 逻辑控制电路的输出波形
2．谐振直流环节变频器供电的无换 向器异步电动机调速系统
图7-8 谐振直流环节变频器供电的无换向器异步电动机调速系统原理图
7.3 PWM 控制的交-直-交变频调速系统
7.4 异步电动机矢量控制的交-直交变频调速系统
1．电流型逆变器利用电流模型法的矢量控制系统
? ?
稳态运行时， s很小， ωs也很小， T
这是一条过原点的直线 。
?
K
m?
2 m
?s
r2'
? 由此可见，当s很小时，如能保持气隙磁通
Φm不变，电磁转矩 T基本上与转差角频率 ωs成正比，如同他励直流电动机的电磁转 矩与电枢电流成正比一样。因此，可以通
过控制转差角频率从来控制异步电动机的 电磁转矩。
7.5.2 永磁同步电动机的电磁转矩
图7-15 永磁电动机、电流、磁链空间矢量图
? ? T ?
3 2 pN Lm I rf isq
?
3 2
pN?
F isq
?
3 2 pN Lm Irf
is
sin
? s ??r
7.5.3 永磁同步电动机转子磁链定向 矢量控制
图7-16 永磁电动机基速范围内 运行时电流矢量图
1 2
m1N1K N1 pN
? 忽略铁损耗时．三相异步电动机的稳态等 效电路见图7-1。
图7-1 忽略铁损耗的异步电动机稳态等效电路
? 折算到定子侧的转子相电流
I
' 2
?
E1
?
? ? ?
? ?
r2' s
2
? ? ?
?
? 1L'2?
2
sE1
? ? r2'2 ?
s?
L'
1 2?
2
定子每相感应电动势
cos ? 2 ?
m1
N12
K
N1
p
N
当气隙磁通 Φm为常数，且电机参数 —定时。电磁转 矩T是转差角频率 ωs的函数。
图7-2 恒磁通时的 T ? f ?? s ?曲线
? 令 转差dT角/dω频s=率0，可? s求m ?得Lr对'22'? 应? L于r22? 最大转矩 Tm的
?
相应的最大转距为
Tm
?
K
?2
mm
2L'2?
E1 ?
2? f1N1KN1?m ?1 2?来自1N1KN 1?
m
r2'
s
?
r2'
? ? ?
? ?
r2' s
2
? ? ?
?
?
L'
1 2?
2
? ? r2'2 ? s? 1 L'2? 2
? 经整理，并且定义转差角频率 ωs=sω1得
? ? T
?
K
m?
2 m
r2'2
?
? sr2' ? s L'2?
2
Km
?
1 2
7.1.2 Φm恒定对定子电流的控制要求
? 可以通过控制定子电流 I1，来保持I0 (即Φm) 恒定。
?
??
I1
?
I0 ?
I
' 2
?
?
I0 ?
? E1
j? 1Lm
?
?
?
I
' 2
?
? E1
r2' s
?
j? 1L'2?
?
消去
I
' 2
，得
?
I1
?
?
I0
r2'
? j? s (L m ? L'2? r2' ? j? s L'2?
2．电流型逆变器利用电压模型法的 矢量控制系统
3．电压型逆变器转矢量控制系统
在 M 、 T 坐标系中，在复平面上用复数写出与电动机
子电压有关的方程为 ? 1 ? L1i1 ? Mi2
? 2 ? Mi1 ? L2i2
U1 ? i1r1 ? P? 1 ? j??1 1
U1 ? i1r1 ? PL1i1 ? PMi2 ? j? 1L1i1 ? j? 1Mi2
第七章 交-直-交变频调速系统
7.1.1 转差频率控制的基本思想
? 转差频率控制系统是一种模拟控制拖动转 矩，近似保持控制过程中磁通恒定的转速 闭环变频调速方案，理论上可以获得与直 流电动机闭环调速系统相似的调速性能。
? 三相异步电动机的电磁转矩可以表示为
T
?
Cm' ?
m
I
' 2
cos? 2
Cm' ?