【正文】 222 R(ISE X2) (6) 222 R)SS1(RSR ???222222 R)S S1(I)XR(IE ????? ???R2 X2 2E?2I?2S )S1( R?圖 (三 )轉(zhuǎn)子電路值圖 (7) jj2S )S1( R? 上消耗的電功率代表旋轉(zhuǎn)電機轉(zhuǎn)子軸上輸械功率 . 折合關(guān)系 : 2W221W111122KWmKWmK:KII:???電流變比式中電流2W21W1ee22KWKWK::KEE:???電勢變比式中電勢 (8) (9) m1,m2分別為定子相數(shù)和轉(zhuǎn)子相數(shù) 電阻 : (10) 式中 :K=Ke K1 KRR 2 ??22 KXX: ??電抗 (11) ?折算后 (6)式為 : (12) (7)式為 : (13) 2E??2I??2R? 2I?2RSS1 ??(四 )異步電機折算后轉(zhuǎn)子一相等值電路圖 (5).等值電路 : 實用上 ,為簡化問題 ,常用一個和異步電機等效 ,數(shù)值上相等的電路表示異步電機 ,稱為等值電路 . 于是 : )XjSR(IE 2222 ?????? ??222222 R)S S1(I)XjR(IE ?????????? ??? 1 SSR 1 X 11 0U I X m或R 1 X 11 0U I X m或R 1 X 11 0U I X mE1或1或2或E或圖 (五 )異步電機等值電路圖 2R?2R?2X?2I??1I??Xm= Lm Lm— 勵磁電感 ?(二 )機械特性 : 假設(shè) :忽略鐵心磁飽和 ,忽略鐵損 ,忽略空間和時間諧波 . 由異步電機等值電路圖 2R?1I?? 2I??2X?S )E()L(R)L()SR(EI11222221222122122 ?????? ?????????(二 )機械特性 : (14) 式中 : 1221S ???????轉(zhuǎn)子角頻率定子角頻率由于 :Pm= T 1?SRI3npnPT 2221pm1p1m ?????? ?? (15) (16) )fE()L(R2111222222???????221221211p21122222222p)LS(RRS)E(n3)fE()RL(1R4n3T:)14(2 ????????????????式代入式中 : np— 極對數(shù) 。負(fù)載較輕時可能產(chǎn)生過補償 ,磁路飽和 . (2)采用 V/f控制方式 ,無法準(zhǔn)確的控制電機實際轉(zhuǎn)速 .電機的轉(zhuǎn)速 ,不全取決于定子頻率 ,而由轉(zhuǎn)差率 (負(fù)載 )決定 .因此 V/f控制方式靜態(tài)穩(wěn)定度不高 . (3).轉(zhuǎn)速極低的時轉(zhuǎn)矩不夠 . (4).這類變頻器采用硬件中斷過流跳閘 ,當(dāng)保護(hù)電路的時間常數(shù)選擇不當(dāng)時 ,保護(hù)電路的可靠性令人懷疑 .事實上時間常數(shù)選擇頗費腦筋 , 大保護(hù)靈敏度不夠 。當(dāng) = 時 ,T=Tmax,取 dT/dS=0則 2?2?因此 ,轉(zhuǎn)差頻率控制的系統(tǒng)中 ,只要給 限幅 ,使其限幅值為 : 2? (27) 22mmm a xL2KT???22m a xLR????22m a xmLR???? ??就可以保持 T與 的關(guān)系 ,也就可以用轉(zhuǎn)差頻率控制來代表控制轉(zhuǎn)矩 . (2).控制規(guī)律二 保持 恒定 2?m?R1 LLLUIIES111m220I12R?圖 (十二 )異步電機等值電路圖 忽略鐵心磁飽和 ,鐵損時 與 I0成正比 m?021 III??? ?? (28) m11021212LjEILjSREI???????????? 代入 (28)式 : 取等式兩端相量的幅值 2212222m12201 LR)LL(RII22?????????? (29) 2122m1202122m120212m12m121m121211LjR)LL(jRILjSR)LL(jSRI)LjSR(Lj)LL(jSRE]Lj1LjSR1[EI???????????????????????????????????????????I1 I0 2?02 2m IL LL ? ??圖 (十三 )保持 恒定時 函數(shù)曲線 m? )(fI 21 ??討論 :當(dāng) 不變 (I0不變 ),I1與 m? 2?函數(shù)關(guān)系如 圖 (十三 ) (1)當(dāng) =0時 ,I1=I0,在理想空載時定子電流等于勵磁電流 . (2)若 增大 ,(29)式中分子中含 項的系數(shù)大于分母中含 項的系數(shù) ,因此 I1增大 . (3)當(dāng) 時 2?2?2?2?2???2?022m2 ILLL)in f (L???????2?(4) 為正 ,負(fù)值時 ,I1對應(yīng)不變 ,曲線軸對稱 . 按 (29)式的關(guān)系控制定子電流就能保持 恒定 . m? 優(yōu)點與不足 : (1)頻率控制環(huán)節(jié)輸入轉(zhuǎn)差信號 ,而頻率信號是由轉(zhuǎn)差信號與實際轉(zhuǎn)速信號相加后得到的 ,因此在轉(zhuǎn)速變化過程中 ,實際頻率 隨實際轉(zhuǎn)速 同步地上升或下降 ,與轉(zhuǎn)速開環(huán)系統(tǒng)頻率的給定信號與 電壓成正比的情況相比 ,加 .減速更平滑 ,且容易穩(wěn)定 . 1??優(yōu)點與不足 : (2)由于在動態(tài)過程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和 ,系統(tǒng)能以對應(yīng)于 的限幅轉(zhuǎn)矩 Tm進(jìn)行控制 ,保證了允許條件下快速性 . m??因此 ,轉(zhuǎn)差頻率閉環(huán)系統(tǒng)具備了直流電機雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)點 ,是一比較優(yōu)越的控制策略 ,結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜 ,有廣泛的應(yīng)用價值 .但是 :如果認(rèn)真考查其靜 ,動態(tài)性能就會發(fā)現(xiàn) ,基本型轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)還不能達(dá)到直流雙閉環(huán)的水平 ,其原因是 : (2)電流調(diào)節(jié)器只控制電流的幅值 ,并未控制電流的相位 ,而在動態(tài)過程中電流的相位若不及時趕上去 ,將延緩轉(zhuǎn)矩的變化 . (3) 是非線性的 ,無論采用何種方式產(chǎn)生 ,都是近似的 ,存在一定誤差 . )(fI 21 ?? (4)在頻率控制環(huán)節(jié)中 ,使實際頻率 隨實際轉(zhuǎn)速 上升或下降 ,著本是轉(zhuǎn)差頻率控制的優(yōu)點 ,但是若測速信號不準(zhǔn)確和有干擾 ,也會造成誤差 . 1? (1)分析轉(zhuǎn)差頻率控制規(guī)律時 ,是從電機穩(wěn)態(tài)等效電路和轉(zhuǎn)矩公式出發(fā)的 . 只在穩(wěn)態(tài)時成立 ,動態(tài)過程中 的變化未研究 ,但肯定不恒定 , 勢必影響動態(tài)性能 . m?Cm ??r??? ?? 21r?（四） .電壓空間矢量控制： (磁 鏈跟蹤控制 ） （四）.電壓空間矢量控制： UUUUAOBOCOABC圖（ 14）電壓空間矢量 按照電壓所加繞組的空間位置來定義，如圖（ 14） A,B,C分別表示在空間靜止不動的電機定子三相繞組的軸線，三相定子相電壓 UAO,UBO,UCO分別加在三相繞組上，可定義三個電壓空間矢量 uAO,uBO和 uCO,它們的方向始終在各相的軸線上，而大小隨時間按正弦規(guī)律作脈動方式，相位互差 120 1?度。 1?COBOAO1 uuuu ???同理，可定義電流和磁鏈的空間矢量 I和 。 當(dāng)轉(zhuǎn)速不是很低時，定子電阻壓降較小，可忽略不計，則： ???dtudtdu1111??（ 30） （ 31） （ 32） （ 33） 式（ 32）表明， u1的大小等于 的變化率，而方向則與 的運動方向一致。如圖（ 15） m?1?這樣，電機旋轉(zhuǎn)磁場的形狀問題就可轉(zhuǎn)化為電壓空間矢量運動軌跡的形狀問題。 圖（ 16）逆變器原理圖 8種工作狀態(tài) 100， 110， 010， 011， 001， 101與 111， 000。利用電壓空間矢量的線性組合，以獲得更多的與 u1….u 8相位不同的電壓空間矢量，最終構(gòu)成一組等幅不同相位的電壓空間矢量，從而形成盡量逼近圓形的磁場。 圖（ 18）電壓空間矢量線性組合 設(shè)在 u1狀態(tài)終了后，期望在 TZ時間內(nèi)（ 電角度表示），其作用的是 ur1,其相位與 u1,u2不同 ， 但幅值相等。而 T軸分量 IT1與 I2成正比 ,代表了電機轉(zhuǎn)矩 .如果在電機調(diào)速過程中 ,維持定子電流的磁化分量 IM1不變 ,而控制轉(zhuǎn)矩分量 IT1,就相當(dāng)于直流電機中維持不變 ,而通過控制電 電樞電流來控制 轉(zhuǎn)矩一樣 ,使系統(tǒng)具有較好的動態(tài)性能 . 2?2?: 在形式上與直流電機轉(zhuǎn)矩表達(dá)式相似 . (二 )異步 電機動態(tài) 數(shù)學(xué)模型 : 電機的基本方程 : 交流 異步 電機的特性在電機學(xué)內(nèi)已經(jīng)詳細(xì)分析 ,但主要討論電源電壓和電流正弦穩(wěn)態(tài)特性 .現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)中 ,提供給電機的電源電壓和電流是非正弦的 ,含有大量的諧波 ,諧波的作用在電機學(xué)內(nèi)未研究 .并且調(diào)速過程是一暫態(tài)過程 .由于瞬態(tài)的存在 ,其動態(tài)特性與靜態(tài)特性有較大的差別 ,因此從 異步 電機的基本微分方程出發(fā)進(jìn)行研究 . : (1)異步 電機在靜止時 A,B,C坐標(biāo)系中的 數(shù)學(xué)模型 : 假定電機的氣隙是均勻的 ,忽略磁 滯 ,飽和及渦流的影響 abcABC 定子 ,轉(zhuǎn)子和磁鏈的方向如圖 ,電流 ,電壓的正方向符合右螺旋法則 .對電機一相而言 ,有 : 微分算子外加電壓式中?????dtdpu:pRiuAA1AA ?圖 (2)定子 ,轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系 ?????????????????????????00000Ruuuuuu1cbaCBA0000R01000R00100R0002?0R00002???????????????????????????????????????????????cbaCBAcbaCBA2iiiiiiR00000??????(1) : 式中 :` .,..... cbaCBA 轉(zhuǎn)子各相繞組的總磁鏈分別為交鏈定子?????? : 各繞組磁鏈?zhǔn)撬须娏鞯木€性含數(shù) .交鏈與某相的總磁鏈等于流過本繞組的電流產(chǎn)生的磁鏈與流過其他繞組的電流因互感作用產(chǎn)生的磁鏈 ,交鏈于本繞組的磁鏈之和 . cAcbAbaAaCACBABAAAA i