【導(dǎo)讀】式中s-異步電機(jī)的轉(zhuǎn)差率；0rE繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)在轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)的相電動(dòng)勢(shì)，或稱轉(zhuǎn)子開(kāi)路電動(dòng)勢(shì)，就是轉(zhuǎn)子額定相電壓值。此外，轉(zhuǎn)子頻率2f也與s成正比，21fsf?。式中rR轉(zhuǎn)子繞組每相電阻；0rXs=1時(shí)的轉(zhuǎn)子繞組每相漏抗。此時(shí)轉(zhuǎn)子回路的相電流表達(dá)式為：。當(dāng)電機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，其轉(zhuǎn)子電流Ir與負(fù)載大小有直接關(guān)系。帶有恒定負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL時(shí)，可近似地認(rèn)為不論轉(zhuǎn)速高低轉(zhuǎn)子電流都不會(huì)變，這時(shí)，在不同s值下的式（1-2）和式（1-3）應(yīng)相等。設(shè)在未串入附加電動(dòng)勢(shì)前電動(dòng)機(jī)。原來(lái)在某一轉(zhuǎn)差率S1下穩(wěn)定運(yùn)行。路的合成電動(dòng)勢(shì)增大了，轉(zhuǎn)子電流和電磁轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)增大，由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩未變，減少，直至轉(zhuǎn)差率降低到21ss?電動(dòng)機(jī)便進(jìn)入新的更高轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定狀態(tài)。其數(shù)值，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。這個(gè)調(diào)節(jié)過(guò)程必然在轉(zhuǎn)子側(cè)成功率的傳

　　

【正文】 的二次導(dǎo)數(shù)得： 2 022 16 MdXdMdI ??? 因?yàn)?06MX? 值通常很小，所以 2221ddMdI，故可以將式（ 55）在某工作電流值附近的臨域內(nèi)作泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)，忽略二階無(wú)窮小項(xiàng)及余項(xiàng)，僅取一次近似式得： 39。0 MdM M C I?? （ 5— 6） 39。0L M LM M C I?? （ 5— 7） 1LnLnKTs? dI 0dU 式中 LM ， LI — 負(fù)載轉(zhuǎn)矩和對(duì)應(yīng)的負(fù)載電流值。 經(jīng)過(guò)線形處理后的轉(zhuǎn)矩常數(shù)： 39。 001 61 ()MM d dXC U I???? （ 5— 8） 將式（ 5— 8）和 式（ 5— 7）代入系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式得： 2375L GD dnMM dt?? 式中 2GD — 電動(dòng)機(jī)及負(fù)載的飛輪慣量（飛輪矩 ） 由上式得： 239。 () 375M d L G D dnC I I dt?? （ 5— 9） 對(duì)式（ 5— 9）取拉氏變換后，可得電動(dòng)機(jī)的傳遞函數(shù)為： 239。( ) 1 1( ) ( )375d L jMnsGDI s I s T ssC??? （ 5—10） 式中 239。375jmT GD C? 根據(jù)式（ 5— 11）和式（ 5— 3）可以繪出主電路及電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖 52所示： + + 0dU0dU LI 1LnLnKKs?1LnLnKKs? 1JST 01dUn U? n dI 圖 52 串級(jí)調(diào)速主電路及電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 電流環(huán)的設(shè)計(jì)及其傳遞函數(shù) 由于電流環(huán)的時(shí)間常數(shù)很小，且反應(yīng)迅速，而與轉(zhuǎn)速成正比的轉(zhuǎn)差電勢(shì)卻變化緩慢，所以可忽略轉(zhuǎn)差電勢(shì)的影響，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化后，按典型Ⅰ型系統(tǒng)校正，令 i LnT?? 則電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖 53 所示：則有 i fi VT T T? ?? （ 5— 11） 電流環(huán)開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)： /I i V Ln fi iK K K K K ?? （ 5— 12） 又因 12iIKT?? 得電流調(diào)節(jié)器參數(shù)： 2 ini V Ln fiTK K K T K?? （ 5— 13） 0iR KRi ? （ 5— 14） i i iCR?? （ 5— 15） 0 0 04iiC T R? （ 5— 16） 式中： VK 、 VT — 晶閘管逆變器的靜態(tài)放大倍數(shù)和動(dòng)態(tài)滯后時(shí)間常數(shù)； fiT — 電流反饋回路濾波時(shí)間常數(shù)， 0fiTT? ； fiK — 電流反饋回路的電流放大系數(shù)。 圖 53 電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 速度環(huán)的設(shè)計(jì)及其傳遞函數(shù) 電流環(huán)按典型 Ⅰ型系統(tǒng)校正后，閉環(huán)傳遞函數(shù)為： 121fiiKTs? ?，則速度環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖 54 所示，為使系統(tǒng)具有較好的抗擾動(dòng)性能和跟隨性能，轉(zhuǎn)速環(huán)一般按典型Ⅱ型系統(tǒng)設(shè)計(jì)。令nn hT? ??，當(dāng) h=5 時(shí)系統(tǒng)的抗擾動(dòng)性能和跟隨性最優(yōu) ， 則 速 度 環(huán) 的 開(kāi) 環(huán) 放 大 倍 數(shù) ： 2212NnhK hT??? （ 5— 17） 2n fn iT T T???? （ 5— 18） 得速度調(diào)節(jié)器的參數(shù)： 212n J fi J finfn fnT K T KhK K h K? ??? （ 5— 19） 式中： fnT — 速度反饋回路濾波時(shí)間常數(shù)， 0fn nTT? ； fnK — 速度反饋系數(shù)。 + gifiUK fiU dIdI ( 1)IiKsT s? ?( 1)IiKs T s? ? U控 LI 0dU 圖 54 速度環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 將以上系統(tǒng)各環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)代入，再加上速度、電流給定和反饋的濾波環(huán)節(jié)，就夠成了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如圖 55所示。 圖 55 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 + + fnU dI gnfnUK LI n ( 1)nnnKss?? ?( 1)nnnKss?? ? 121fiiKTs? ?121fiiKTs? ? 1JTs1JTs + + + + n 11onTs? ( 1)nnnKss?? ? 1 1oiTs? ( 1)iiiKss?? ? 1VVKTs? 1LnLnKTs? 1JTs 1fnfnKTs? 1fifiKTs? 01dUn01dUn 圖 56 系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 系統(tǒng)的 調(diào)速特性分析 晶閘管串級(jí)調(diào)速的轉(zhuǎn)速表達(dá)式為： 0010033( ) ( 2 2 )[]3MTd M T d dMddXXU U r r r Inn XUI? ???? ? ? ? ? ??? （ 5— 20） 若令 0dU U U??? （ 5— 21） 033 22MTM T dXXR r r r??? ? ? ? ? ? （ 5— 22） 0013 MddeXUIC n ??? （ 5— 23） 式中 eC — 串級(jí)調(diào)速的等效電勢(shì)系數(shù)。 則式（ 5— 20）可簡(jiǎn)寫(xiě)成如下形式： 1 1 ()den U I Rc ??? （ 5— 24） 此方程式為他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程式形式。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子整流電路 運(yùn)行在第一工作狀態(tài)時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)所具有的調(diào) 速特性，相當(dāng)于他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)變電樞電壓的調(diào)速特性。在串級(jí)調(diào)速中，調(diào)速逆變角 ? 的大小，就改變了 U 值的大小，相當(dāng)于改變了直流電動(dòng)機(jī)電樞的外加直流電壓。串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)當(dāng)中的總電阻 R? 相當(dāng)于直流調(diào)壓調(diào)速的直流電動(dòng)機(jī)電樞回路總電阻，它決定了機(jī)械特性的硬度。由于串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的總電阻 R? 值比較大，故機(jī)械特性比直流電動(dòng)機(jī)特性軟。由式（ 5— 24） 還可知，串級(jí)調(diào)速的等效電勢(shì)系 數(shù) eC 隨著 dI 的增大而減小，這相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)存在著電樞反映的去磁作用。 綜上所述，串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)在轉(zhuǎn)子整流器為第一工作狀態(tài)時(shí)的調(diào)速性能，相當(dāng)于一個(gè)內(nèi)阻較大又有電樞反映的他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)。對(duì)于從零開(kāi)始調(diào)速的系統(tǒng)；當(dāng) min??? 時(shí)，端電壓 U=0，轉(zhuǎn)速 n=0；當(dāng) max 90? ? 時(shí)， maxUU? ， maxnn? 。所以連續(xù)改變 ? 角，便可以改變端電壓 U ，進(jìn)行平滑調(diào)速。故采用晶閘管串級(jí)調(diào)速的異步電動(dòng)機(jī)具有直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能。 在第二工作狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)子整流輸出電壓平衡式變?yōu)椋? 00 3c o s ( 2 )Md d p M dXSU U S r I? ?? ? ? （ 5— 25） 利用式（ 4— 25），可得到串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的異步電 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子整流電路運(yùn)行在第二工作狀態(tài)時(shí)的 ( , )dS f I ?? 與 ( , )dn f I ?? 的表達(dá)式： 003( 2 2 )3c osTM T d dMd p dXU r r r IS XUI? ?? ?? ? ? ??? （ 5— 26） 0010033( c os ) ( 2 2 )[] 3c osMTd p M T d dMd p dXXU U r r r Inn XUI?? ??? ?? ? ? ? ? ??? （ 5— 27） 由式（ 4— 27）可知，串級(jí)調(diào)速系統(tǒng) 中的異步電動(dòng)機(jī)處于第二工作狀態(tài)運(yùn)行 時(shí)，其特性更軟，隨著負(fù)載的增大p?增大，使轉(zhuǎn)速顯著下降。