【正文】 很快進(jìn)入飽和，輸出為限幅值，由于轉(zhuǎn)速和電流尚未建立，給定定子頻率， 定子電壓 m a x*1 s?? ?m a xm a x1sgsgs CEU ??? ?????????? （ 4100） 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 2021/6/8 啟動(dòng)電流、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 ?啟動(dòng)電流等于最大的允許電流 239。2m a x39。239。2m a x39。139。m a x/lrsrglrsrgrQsQsLRCLREIII??????????????????????????啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩等于系統(tǒng)最大的允許輸出轉(zhuǎn)矩 39。m a x239。m a x21m a x 33rsgprsgpeQe RCnREnTT ??????????????（ 4101） （ 4102） 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 2021/6/8 起動(dòng)過程 ?隨著電流的建立和轉(zhuǎn)速的上升，定子電壓和頻率按式（ 496）的規(guī)律上升，但由于轉(zhuǎn)差頻率不變，起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也不變，電動(dòng)機(jī)在允許的最大輸出轉(zhuǎn)矩下加速運(yùn)行。 ?因此，轉(zhuǎn)差頻率控制變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)通過最大轉(zhuǎn)差頻率間接限制了最大的允許電流。 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 2021/6/8 起動(dòng)過程 ?與直流調(diào)速系統(tǒng)相似，起動(dòng)過程可分為三個(gè)階段： ? 轉(zhuǎn)矩上升 ? 恒轉(zhuǎn)矩升速 ? 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) ?在恒轉(zhuǎn)矩升速階段內(nèi)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR不參與調(diào)節(jié)，相當(dāng)于轉(zhuǎn)速開環(huán)，在正反饋內(nèi)環(huán)的作用下，保持加速度恒定； ?轉(zhuǎn)速超調(diào)后， ASR退出飽和，進(jìn)入轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段，最后達(dá)到穩(wěn)態(tài)。 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 2021/6/8 加載過程 ?系統(tǒng)已進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行，負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大時(shí)，在負(fù)載轉(zhuǎn)矩的作用下轉(zhuǎn)速下降，正反饋內(nèi)環(huán)的作用使下降，但在外環(huán)的作用下，給定轉(zhuǎn)差頻率上升，定子電壓頻率上升，電磁轉(zhuǎn)矩增大，轉(zhuǎn)速回升，到達(dá)穩(wěn)態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)速仍等于給定值，電磁轉(zhuǎn)矩等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩。 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 2021/6/8 系統(tǒng)靜態(tài)特性 圖 439 轉(zhuǎn)差頻率控制的轉(zhuǎn)速閉環(huán)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)特性 eT?0*?LT39。LT基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 2021/6/8 ?系統(tǒng)具有一定的重載起動(dòng)和過載能力，且啟動(dòng)電流小于允許電流，最大轉(zhuǎn)差頻率應(yīng)滿足 239。239。m a x239。)(3 sNlrIgsNrIsgpeNTrILCIRCnTR??????? （ 4103） ?式中 λ I — 允許的過載倍數(shù) λ T 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù) 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 2021/6/8 ?轉(zhuǎn)差角頻率與實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速相加后得到定子頻率，在調(diào)速過程中，實(shí)際頻率隨著實(shí)際轉(zhuǎn)速同步地上升或下降，有如水漲而船高，因此加、減速平滑而且穩(wěn)定。 ?在起動(dòng)過程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR飽和，系統(tǒng)以對(duì)應(yīng)于的最大轉(zhuǎn)矩起、制動(dòng)，并限制了最大電流，保證了在允許條件下的快速性。 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 2021/6/8 不足之處 ? 轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)是基于異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)模型的，所謂的“保持磁通恒定”的結(jié)論也只在穩(wěn)態(tài)情況下才能成立。在動(dòng)態(tài)中難以保持磁通恒定，這將影響到系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。 ? 只抓住了定子電流的幅值，沒有控制到電流的相位，而在動(dòng)態(tài)中電流的相位也是影響轉(zhuǎn)矩變化的因素。 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 2021/6/8 不足之處 ?在頻率控制環(huán)節(jié)中，取 ，使頻率得以與轉(zhuǎn)速同步升降，這本是轉(zhuǎn)差頻率控制的優(yōu)點(diǎn)。 ?然而，如果轉(zhuǎn)速檢測(cè)信號(hào)不準(zhǔn)確或存在干擾，也就會(huì)直接給頻率造成誤差，因?yàn)樗羞@些偏差和干擾都以正反饋的形式毫無衰減地傳遞到頻率控制信號(hào)上來了。 ??? ?? s1基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 2021/6/8 * 變頻調(diào)速在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用 ?變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)能根據(jù)用水量的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速、增加或減少投入運(yùn)行的水泵數(shù)量，以保持供水壓力的恒定。 ?變頻起、制動(dòng)避免了電機(jī)在起、制動(dòng)過程中對(duì)電網(wǎng)、水泵和供水管道與其他設(shè)備的沖擊作用。 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 2021/6/8 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) ?變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)以保持出口管道水壓恒定為目標(biāo)，通過水壓的給定值和實(shí)際值的偏差，利用 PID調(diào)節(jié)控制水泵的轉(zhuǎn)速，達(dá)到恒壓供水的目的。 ?通常采用一臺(tái)變頻器、多臺(tái)水泵的控制方式，圖 439為變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)主回路結(jié)構(gòu)圖，以 3臺(tái)水泵為例。 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 2021/6/8 圖 439 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)主回路結(jié)構(gòu)圖 M MM變頻器1 水泵 2 水泵 3 水泵KM 1 KM 2 KM 3 KM 4 KM 5 KM 6QF 4ABCQF 1 QF 2 QF 3變頻器控制輸入變頻器工作狀態(tài)? QF1QF4為三相交流斷路器 KM1KM6為三相交流接觸器 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 2021/6/8 DZ20系列塑料外殼式斷路器 ? 用途： 適用于交流 50HZ，額定電流從 16A至 630A，額定絕緣電壓 660V，額定工作電壓 380（ 400） V及以下。本系列斷路器一般作配電用，在配電網(wǎng)絡(luò)中用來分配電能且作為線路及電源設(shè)備的過載，短路和欠電壓保護(hù)。其中額定電流 225A和 Y型400A的斷路器，在配電網(wǎng)絡(luò)中用作鼠籠型電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)中分?jǐn)嗉白鳛槭蠡\型電動(dòng)機(jī)的過載，短路和欠電壓保護(hù)。 ? 產(chǎn)品符合 JB85891997 和 IEC9472： 1989標(biāo)準(zhǔn)。 DZ20系列塑料外殼式斷路器 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 2021/6/8 西門子交流接觸器 3TF4022 3TF4122 3TF4 ? 3TF系列交流接觸器為交流 50Hz或 60Hz，額定絕緣電壓為 6901000V，在 AC3使用類別下額定工作電壓為 380V時(shí)的額定工作電流為 9A400A，主要供遠(yuǎn)距離接通及分?jǐn)嚯娐分?，適用于控制交流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停止及反轉(zhuǎn)。符合 IEC947， VDE0660，GB14048等標(biāo)準(zhǔn)。 ?優(yōu)點(diǎn) 安全性能好，導(dǎo)電部件不外露； 體積小、重量輕，滅弧罩材料采用不飽和樹脂，耐弧性好，不會(huì)碎裂； 滅弧室呈封閉型，飛弧距離小，可縮小電氣箱體尺寸； 主觸頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)獨(dú)特，觸頭磨損小， 電壽命增加； 電磁鐵工作可靠，損 耗少，噪音小，且具很高的機(jī)械強(qiáng) 度； 操作頻率和控制容量高； 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 2021/6/8 3TF40221X 西門子接觸器 ?額定工作電流 AC3： 9A ?可控制電機(jī)功率 (KW)50Hz:4KW ?線圈控制電壓： ? 24V(B4) ? 36V(V4) ? 48V(W4) ? 110V(F4) ? 220V(M4) ?輔助觸頭： 2NO+2NC 注：直流操作 3TF4022 Contactor 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 2021/6/8 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)控制器結(jié)構(gòu)圖 圖 440 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)控制器結(jié)構(gòu)圖 可編程邏輯控制器P L C水壓變送器水壓給定值P I D 調(diào)節(jié)器頻率給定接觸器和變頻器邏輯控制接觸器和變頻器工作狀態(tài)調(diào)節(jié)儀表工作狀態(tài)基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 2021/6/8 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)控制器 ?將水壓的給定值和實(shí)際值送入調(diào)節(jié)器 ， 根據(jù)水壓的偏差 ， 進(jìn)行 PID調(diào)節(jié) ， 改變水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速 ， 達(dá)到恒壓供水的目的 。 可編程邏輯控制器 PLC根據(jù)調(diào)節(jié)器 、 變頻器和接觸器的工作狀態(tài)進(jìn)行邏輯運(yùn)算和判斷 ，控制變頻器和交流接觸器 KM1～ KM6的運(yùn)行 。 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 2021/6/8 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的控制原理 ?圖 439所示恒壓供水系統(tǒng)，有一臺(tái)水泵運(yùn)行在變頻工作方式，而其他水泵則根據(jù)水壓的要求直接投入電網(wǎng)工頻運(yùn)行或停止運(yùn)行。 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 2021/6/8 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的控制原理 ?假定當(dāng)前狀態(tài)為 1水泵工作在變頻方式，2和 3水泵停止運(yùn)行， KM1閉合， KM2～KM6斷開。若實(shí)際水壓低于給定值，則PID器的輸出增加， 1水泵的轉(zhuǎn)速提高，出水口水壓提高，直到實(shí)際水壓等于給定值。 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 2021/6/8 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的控制原理 ?若用水量較大，變頻器輸出達(dá)到工頻時(shí)，變頻器將送出到達(dá)最高頻率信號(hào)，而實(shí)際水壓仍未達(dá)到給定值，則斷開 KM1，閉合KM2，將 1水泵投入電網(wǎng)工頻運(yùn)行，然后，閉合 KM3，起動(dòng) 2水泵，投入變頻運(yùn)行，使實(shí)際水壓繼續(xù)提高，直到達(dá)到平衡。 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 2021/6/8 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的控制原理 ?如果 2水泵輸出達(dá)到工頻后，實(shí)際水壓仍未達(dá)到給定值，再將 2水泵投入電網(wǎng)工頻運(yùn)行，并起動(dòng) 3水泵。 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 2021/6/8 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的控制原理 ?反之 ， 若 3水泵工作在變頻方式 ， 1和 2水泵投入電網(wǎng)工頻運(yùn)行 ， 當(dāng)實(shí)際水壓大于給定值 ， 則 PID器的輸出減小 ， 3水泵的轉(zhuǎn)速降低 ， 水壓減小 ， 直到實(shí)際水壓等于給定值 。 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 2021/6/8 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的控制原理 ?若變頻器輸出達(dá)到最小頻率 ， 變頻器將送出到達(dá)最低頻率信號(hào) ， 而實(shí)際水壓仍大于給定值 ， 則停止 3水泵 ， 并將 2水泵從電網(wǎng)撤下 ， 改為變頻運(yùn)行 ， 使實(shí)際水壓繼續(xù)減小 。 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 2021/6/8 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的控制原理 ?如果用水量很小 ， 最后 2水泵將停止運(yùn)行 ，1水泵處于變頻運(yùn)行 ， 維持水壓恒定 。 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 2021/6/8 交流感應(yīng)電機(jī)設(shè)計(jì)流程圖