【導(dǎo)讀】式中s-異步電機的轉(zhuǎn)差率；0rE繞線轉(zhuǎn)子異步電機在轉(zhuǎn)子不動時的相電動勢，或稱轉(zhuǎn)子開路電動勢，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時的轉(zhuǎn)子繞組每相漏抗。此時轉(zhuǎn)子回路的相電流表達(dá)式為：。當(dāng)電機處于電動狀態(tài)時，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，可近似地認(rèn)為不論轉(zhuǎn)速高低轉(zhuǎn)子電流都不會變，這時，在不同s值下的式（1-2）和式（1-3）應(yīng)相等。設(shè)在未串入附加電動勢前電動機。原來在某一轉(zhuǎn)差率S1下穩(wěn)定運行。路的合成電動勢增大了，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?電動機便進(jìn)入新的更高轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定狀態(tài)。其數(shù)值，就可以實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。這個調(diào)節(jié)過程必然在轉(zhuǎn)子側(cè)成功率的傳

　　

【正文】 的二次導(dǎo)數(shù)得： 2 022 16 MdXdMdI ??? 因為 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)作泰勒級數(shù)展開，忽略二階無窮小項及余項，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)矩和對應(yīng)的負(fù)載電流值。 經(jīng)過線形處理后的轉(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)的運動方程式得： 2375L GD dnMM dt?? 式中 2GD — 電動機及負(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） 對式（ 5— 9）取拉氏變換后，可得電動機的傳遞函數(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機的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖 52所示： + + 0dU0dU LI 1LnLnKKs?1LnLnKKs? 1JST 01dUn U? n dI 圖 52 串級調(diào)速主電路及電動機的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖 電流環(huán)的設(shè)計及其傳遞函數(shù) 由于電流環(huán)的時間常數(shù)很小，且反應(yīng)迅速，而與轉(zhuǎn)速成正比的轉(zhuǎn)差電勢卻變化緩慢，所以可忽略轉(zhuǎn)差電勢的影響，經(jīng)過簡化后，按典型Ⅰ型系統(tǒng)校正，令 i LnT?? 則電流環(huán)的動態(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)和動態(tài)滯后時間常數(shù)； fiT — 電流反饋回路濾波時間常數(shù)， 0fiTT? ； fiK — 電流反饋回路的電流放大系數(shù)。 圖 53 電流環(huán)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖 速度環(huán)的設(shè)計及其傳遞函數(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。令nn hT? ??，當(dāng) h=5 時系統(tǒng)的抗擾動性能和跟隨性最優(yōu) ， 則 速 度 環(huán) 的 開 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)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)動態(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)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如圖 55所示。 圖 55 系統(tǒng)動態(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 — 串級調(diào)速的等效電勢系數(shù)。 則式（ 5— 20）可簡寫成如下形式： 1 1 ()den U I Rc ??? （ 5— 24） 此方程式為他勵直流電動機的機械特性方程式形式。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子整流電路 運行在第一工作狀態(tài)時，異步電動機串級調(diào)速系統(tǒng)所具有的調(diào) 速特性，相當(dāng)于他勵直流電動機變電樞電壓的調(diào)速特性。在串級調(diào)速中，調(diào)速逆變角 ? 的大小，就改變了 U 值的大小，相當(dāng)于改變了直流電動機電樞的外加直流電壓。串級調(diào)速系統(tǒng)當(dāng)中的總電阻 R? 相當(dāng)于直流調(diào)壓調(diào)速的直流電動機電樞回路總電阻，它決定了機械特性的硬度。由于串級調(diào)速系統(tǒng)的總電阻 R? 值比較大，故機械特性比直流電動機特性軟。由式（ 5— 24） 還可知，串級調(diào)速的等效電勢系 數(shù) eC 隨著 dI 的增大而減小，這相當(dāng)于直流電動機存在著電樞反映的去磁作用。 綜上所述，串級調(diào)速系統(tǒng)在轉(zhuǎn)子整流器為第一工作狀態(tài)時的調(diào)速性能，相當(dāng)于一個內(nèi)阻較大又有電樞反映的他勵直流電動機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)。對于從零開始調(diào)速的系統(tǒng)；當(dāng) min??? 時，端電壓 U=0，轉(zhuǎn)速 n=0；當(dāng) max 90? ? 時， 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。故采用晶閘管串級調(diào)速的異步電動機具有直流電動機的調(diào)速性能。 在第二工作狀態(tài)時，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），可得到串級調(diào)速系統(tǒng)的異步電 動機轉(zhuǎn)子整流電路運行在第二工作狀態(tài)時的 ( , )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，串級調(diào)速系統(tǒng) 中的異步電動機處于第二工作狀態(tài)運行 時，其特性更軟，隨著負(fù)載的增大p?增大，使轉(zhuǎn)速顯著下降。