第6和7章基于稳态模型的异步电动机调速系统

1、电力拖动自动控制系统电力拖动自动控制系统 运动控制系统运动控制系统第第5章章基于稳态模型的异基于稳态模型的异步电动机调速系统步电动机调速系统 基于稳态模型的异步电动机调速基于稳态模型的异步电动机调速l在基于稳态模型的异步电动机调速在基于稳态模型的异步电动机调速系统中，采用稳态等值电路来分析系统中，采用稳态等值电路来分析异步电动机在不同电压和频率供电异步电动机在不同电压和频率供电条件下的转矩与磁通的稳态关系和条件下的转矩与磁通的稳态关系和机械特性，并在此基础上设计异步机械特性，并在此基础上设计异步电动机调速系统。电动机调速系统。基于稳态模型的调速方法基于稳态模型的调速方法l常用的基于稳态模型的异

2、步电动机常用的基于稳态模型的异步电动机调速方法有调压调速和变压变频调调速方法有调压调速和变压变频调速两类。速两类。内内 容容 提提 要要n异步电动机稳态数学模型和调速方法异步电动机稳态数学模型和调速方法n异步电动机调压调速异步电动机调压调速n异步电动机变压变频调速异步电动机变压变频调速n电力电子变压变频器电力电子变压变频器n转速开环变压变频调速系统转速开环变压变频调速系统n转速闭环转差频率控制的变压变频调速转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统系统5.1 异步电动机稳态数学模异步电动机稳态数学模型和调速方法型和调速方法l异步电动机稳态数学模型包括异步电动异步电动机稳态数学模型包括异步电动机稳态

3、等值电路和机械特性，两者既有机稳态等值电路和机械特性，两者既有联系，又有区别。联系，又有区别。稳态等值电路描述了在一定的转差率稳态等值电路描述了在一定的转差率下电动机的稳态电气特性。下电动机的稳态电气特性。机械特性则表征了转矩与转差率（或机械特性则表征了转矩与转差率（或转速）的稳态关系。转速）的稳态关系。5.1.1异步电动机稳态数学模型异步电动机稳态数学模型l转差率与转速的关系转差率与转速的关系11nnsn1(1)ns n或或 电动机极对数电动机极对数 供电电源频率供电电源频率 l同步转速同步转速 1160pfnn1fpn异步电动机稳态等效电路异步电动机稳态等效电路图图5-1 异步电动机异步电

4、动机T型等效电路型等效电路假定条件：忽略空间和时间谐波，假定条件：忽略空间和时间谐波，忽略磁饱和，忽略铁损忽略磁饱和，忽略铁损异步电动机稳态等效电路异步电动机稳态等效电路式中式中 l转子相电流（折合到定子侧）转子相电流（折合到定子侧） 212121lrlsrssrLCLsRCRUImlsmlssLLLjLjRC11111异步电动机稳态等效电路异步电动机稳态等效电路图图5-2 异步电动机简化等效电路异步电动机简化等效电路忽略励磁电流忽略励磁电流异步电动机稳态等效电路异步电动机稳态等效电路2212lrlsrssrsLLsRRUIIl简化等效电路的相电流简化等效电路的相电流异步电动机的机械特性异步电

5、动机的机械特性l异步电动机传递的电磁功率异步电动机传递的电磁功率 l机械同步角速度机械同步角速度 sRIPrrm2 3pmn11异步电动机的机械特性异步电动机的机械特性l异步电动机的电磁转矩（机械特性方程式异步电动机的电磁转矩（机械特性方程式 ）22122122212122 113/33lrlsrsrsplrlsrsrsprrpmmeLLsRsRsRUnLLsRRsRUnsRInPT异步电动机的机械特性异步电动机的机械特性对对s求导，并令求导，并令 0dsdTel最大转矩，又称临界转矩最大转矩，又称临界转矩 221212)(23lrlsssspemLLRRUnT异步电动机的机械特性异步电动机的

6、机械特性l临界转差率：对应最大转矩的转差率临界转差率：对应最大转矩的转差率2212)(lrlssrmLLRRs异步电动机的机械特性异步电动机的机械特性将机械特性方程式分母展开将机械特性方程式分母展开2222222112222222113232psresrsrlslrpsrlslrssrrn U R sTs RRsR RsLLn U R sLLsR ssR RR异步电动机的机械特性异步电动机的机械特性当当s很小时，忽略分母中含很小时，忽略分母中含s各项各项213psern U sTsRl转矩近似与转矩近似与s成正比，机械特性近似为直成正比，机械特性近似为直线线 异步电动机的机械特性异步电动机的机

7、械特性当当s较大时，忽略分母中较大时，忽略分母中s的一次项和零次项的一次项和零次项l转矩近似与转矩近似与s成反比，机械特性是一段双曲成反比，机械特性是一段双曲线线22221131psreslslrn U RTss RLL异步电动机的机械特性异步电动机的机械特性l异步电动机由额异步电动机由额定电压、额定频定电压、额定频率供电，且无外率供电，且无外加电阻和电抗时加电阻和电抗时的机械特性方程的机械特性方程式，称作固有特式，称作固有特性或自然特性。性或自然特性。图图5-3 异步电动机的机械特性异步电动机的机械特性5.1.2异步电动机的调速方异步电动机的调速方法与气隙磁通法与气隙磁通l异步电动机的调速方

8、法异步电动机的调速方法所谓调速，就是人为地改变机械特性所谓调速，就是人为地改变机械特性的参数，使电动机的稳定工作点偏离固有的参数，使电动机的稳定工作点偏离固有特性，工作在人为机械特性上，以达到调特性，工作在人为机械特性上，以达到调速的目的。速的目的。异步电动机的调速方法异步电动机的调速方法由异步电动机的机械特性方程式由异步电动机的机械特性方程式可知，能够改变的参数可分为可知，能够改变的参数可分为3类：类：电动机参数、电源电压和电源频率（或角频电动机参数、电源电压和电源频率（或角频率）。率）。22222113psresrlslrn U R sTsRRsLL异步电动机的气隙磁通异步电动机的气隙磁通

9、l三相异步电动机定子每相电动势的有效值三相异步电动机定子每相电动势的有效值忽略定子绕组电阻和漏磁感抗压降忽略定子绕组电阻和漏磁感抗压降14.44SgsmNEf N k14.44SsgsmNUEf N k异步电动机的气隙磁通异步电动机的气隙磁通l气隙磁通气隙磁通 l为了保持气隙磁通恒定，应使为了保持气隙磁通恒定，应使 11/mgsEfUf1gEf常数s1Uf常数或近似为或近似为 5.2 异步电动机调压调速异步电动机调压调速l保持电源频率为额定频率，只改变定保持电源频率为额定频率，只改变定子电压的调速方法称作调压调速。子电压的调速方法称作调压调速。l由于受电动机绝缘和磁路饱和的限制，由于受电动机绝

10、缘和磁路饱和的限制，定子电压只能降低，不能升高，故又定子电压只能降低，不能升高，故又称作降压调速。称作降压调速。异步电动机调压调速异步电动机调压调速l调压调速的基本特征：电动机同步转速保调压调速的基本特征：电动机同步转速保持额定值不变持额定值不变 l气隙磁通气隙磁通 随定子电压的降低而减小，属于弱磁调速。随定子电压的降低而减小，属于弱磁调速。11160NNpfnnn14.44SsmsNUf N k5.2.1 异步电动机调压调速的异步电动机调压调速的主电路主电路图图5-4 晶闸管交流调压器调速晶闸管交流调压器调速TVC双双向晶闸管向晶闸管交流调压交流调压器器a) 不可逆不可逆电路电路b) 可逆电

11、可逆电路路5.2.2 异步电动机调压调速异步电动机调压调速的机械特性的机械特性可调可调 l调压调速的机械特性表达式调压调速的机械特性表达式22222113psresrlslrn U R sTsRRsLLsUl电磁转矩与定子电压的平方成正比电磁转矩与定子电压的平方成正比 5.2.2 异步电动机调压调速异步电动机调压调速的机械特性的机械特性l临界转差率保持不变临界转差率保持不变 l理想空载转速保持为同步转速不变理想空载转速保持为同步转速不变 01Nnn2212)(lrlssrmLLRRs5.2.2 异步电动机调压调速异步电动机调压调速的机械特性的机械特性l临界转矩临界转矩 221212)(23lr

12、lsssspemLLRRUnTl 随定子电压的减小而成平方比地下随定子电压的减小而成平方比地下降降5.2.2 异步电动机调压调速异步电动机调压调速的机械特性的机械特性图图5-5 异步电动机调压调速的机械特性异步电动机调压调速的机械特性5.2.2 异步电动机调压调速异步电动机调压调速的机械特性的机械特性l带恒转矩负载时，普通笼型异步电动机降带恒转矩负载时，普通笼型异步电动机降压调速时的稳定工作范围为压调速时的稳定工作范围为 调速范围有限，图中调速范围有限，图中A、B、C为恒转矩负载为恒转矩负载在不同电压时的稳定工作点。在不同电压时的稳定工作点。l带风机类负载运行，调速范围可以稍大一带风机类负载运

13、行，调速范围可以稍大一些，图中些，图中D、E、F为风机类负载在不同电压为风机类负载在不同电压时的稳定工作点。时的稳定工作点。0mss5.2.2 异步电动机调压调速异步电动机调压调速的机械特性的机械特性带恒转矩负载工作时，定子侧输入的电带恒转矩负载工作时，定子侧输入的电磁功率磁功率故电磁功率恒定不变，与转速无关。故电磁功率恒定不变，与转速无关。 11LmmLpTPTn1LT、均为常数均为常数 5.2.2 异步电动机调压调速异步电动机调压调速的机械特性的机械特性l转差功率转差功率 随着转差率的加大而增加。随着转差率的加大而增加。l带恒转矩负载的降压调速就是靠增大转带恒转矩负载的降压调速就是靠增大转

14、差功率、减小输出功率来换取转速的降低。差功率、减小输出功率来换取转速的降低。l增加的转差功率全部消耗在转子电阻上，增加的转差功率全部消耗在转子电阻上，这就是转差功率消耗型的由来。这就是转差功率消耗型的由来。1 LsmmLpTPsPsTsn5.2.2 异步电动机调压调速异步电动机调压调速的机械特性的机械特性l增加转子电阻值，增加转子电阻值，临界转差率加大，临界转差率加大，可以扩大恒转矩负可以扩大恒转矩负载下的调速范围，载下的调速范围，这种高转子电阻电这种高转子电阻电动机又称作交流力动机又称作交流力矩电动机。矩电动机。l缺点是机械特性缺点是机械特性较软。较软。 图图5-6 高转子电阻电动机（交流力

15、矩高转子电阻电动机（交流力矩电动机）在不同电压下的机械特性电动机）在不同电压下的机械特性5.2.3 闭环控制的调压调速系统闭环控制的调压调速系统l要求带恒转要求带恒转矩负载的调矩负载的调压系统具有压系统具有较大的调速较大的调速范围时，往范围时，往往须采用带往须采用带转速反馈的转速反馈的闭环控制系闭环控制系统统。图图5-7 带转速负反馈闭环控带转速负反馈闭环控制的交流调压调速系统制的交流调压调速系统 5.2.3 闭环控制的调压调速系统闭环控制的调压调速系统l当系统带负载稳定时，如果负载增大或减当系统带负载稳定时，如果负载增大或减小，引起转速下降或上升，反馈控制作用小，引起转速下降或上升，反馈控制

16、作用会自动调整定子电压，使闭环系统工作在会自动调整定子电压，使闭环系统工作在新的稳定工作点。新的稳定工作点。l按照反馈控制规律，将稳定工作点连接起按照反馈控制规律，将稳定工作点连接起来便是闭环系统的静特性。来便是闭环系统的静特性。5.2.3 闭环控制的调压调速系统闭环控制的调压调速系统l静特性左右静特性左右两边都有极两边都有极限，它们是限，它们是额定电压下额定电压下的机械特性的机械特性和最小输出和最小输出电压下的机电压下的机械特性。械特性。图图5-8 转速闭环控制的交流转速闭环控制的交流调压调速系统静特性调压调速系统静特性sNUminsU5.3 异步电动机变压变频调速异步电动机变压变频调速l变

17、压变频调速是改变异步电动机同步转速变压变频调速是改变异步电动机同步转速的一种调速方法，同步转速随频率而变化的一种调速方法，同步转速随频率而变化ppnnfn260601115.3.1 变压变频调速的基本原理变压变频调速的基本原理l异步电动机的实际转速异步电动机的实际转速 1111(1)ns nnsnnnl稳态速降稳态速降 1snn 随负载大小变化随负载大小变化 气隙磁通气隙磁通控制控制l只要控制只要控制14.44SgsmNEf N k14.44SsgsmNUEf N k便可控制气隙磁通便可控制气隙磁通 基频以下调速基频以下调速 l当异步电动机在基频（额定频率）以下运当异步电动机在基频（额定频率）

18、以下运行时，如果磁通太弱，没有充分利用电机行时，如果磁通太弱，没有充分利用电机的铁心，是一种浪费；如果磁通过大，又的铁心，是一种浪费；如果磁通过大，又会使铁心饱和，从而导致过大的励磁电流，会使铁心饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时还会因绕组过热而损坏电机。严重时还会因绕组过热而损坏电机。l最好是保持每极磁通量为额定值不变。最好是保持每极磁通量为额定值不变。基频以下调速基频以下调速 l当频率从额定值向下调节时，必须使当频率从额定值向下调节时，必须使 14.44SgsNmNEN kf常值l基频以下应采用电动势频率比为恒值的基频以下应采用电动势频率比为恒值的控制方式。控制方式。基频以下调速基频以下

19、调速 l恒压频比的控制方式恒压频比的控制方式 当电动势值较高时，忽略定子电阻和漏感当电动势值较高时，忽略定子电阻和漏感压降，压降，gsEU 基频以下调速基频以下调速 l低频补偿（低频转矩提升）低频补偿（低频转矩提升）低频时，定子电阻和漏感压降所占的份低频时，定子电阻和漏感压降所占的份量比较显著，不能再忽略。量比较显著，不能再忽略。人为地把定子电压抬高一些，以补偿定人为地把定子电压抬高一些，以补偿定子阻抗压降。子阻抗压降。负载大小不同，需要补偿的定子电压也负载大小不同，需要补偿的定子电压也不一样。不一样。基频以下调速基频以下调速 l通常在控制软通常在控制软件中备有不同件中备有不同斜率的补偿特斜率

20、的补偿特性，以供用户性，以供用户选择。选择。a无补偿无补偿 b带定子带定子电压补偿电压补偿图图5-9 恒压频比控制特性恒压频比控制特性基频以上调速基频以上调速 l在基频以上调速时，频率从向上升高，在基频以上调速时，频率从向上升高，受到电机绝缘耐压和磁路饱和的限制，受到电机绝缘耐压和磁路饱和的限制，定子电压不能随之升高，最多只能保定子电压不能随之升高，最多只能保持额定电压不变。持额定电压不变。l这将导致磁通与频率成反比地降低，这将导致磁通与频率成反比地降低，使得异步电动机工作在弱磁状态。使得异步电动机工作在弱磁状态。变压变频调速变压变频调速 图图5-10 异步电动机变压变频调速的控制特性异步电动

21、机变压变频调速的控制特性5.3.2 变压变频调速时的机械变压变频调速时的机械特性特性l基频以下采用恒压频比控制基频以下采用恒压频比控制 异步电动机机械特性方程式改写为异步电动机机械特性方程式改写为22122121)()(3lrlsrsrspeLLsRsRRsUnT基频以下调速基频以下调速l当当s很小时，忽略上式分母中含很小时，忽略上式分母中含s各项，各项，sRsUnTrspe1213或或 2113sperUnTRs基频以下调速基频以下调速l对于同一转矩，转速降落基本不变对于同一转矩，转速降落基本不变在恒压频比的条件下把频率向下调节时，机械特性基本上是平行下移的。2111210602reepps

22、R TnsnsTnnU 基频以下调速基频以下调速l临界转矩临界转矩 随着频率的降低而减小。随着频率的降低而减小。l当频率较低时，电动机带载能力减弱，采当频率较低时，电动机带载能力减弱，采用低频定子压降补偿，适当地提高电压，可用低频定子压降补偿，适当地提高电压，可以增强带载能力。以增强带载能力。221121)(123lrlsssspemLLRRUnT基频以下调速基频以下调速l转差功率转差功率 与转速无关，故称作转差功率不变型。21213resmespR TPsPsTUn基频以上调速基频以上调速l电压不能从额定值再向上提高，只能电压不能从额定值再向上提高，只能保持不变，机械特性方程式可写成保持不变

23、，机械特性方程式可写成l临界转矩表达式临界转矩表达式 2212212)()(3lrlsrsrsNpeLLsRsRsRUnT221212)(123lrlssssNpemLLRRUnT基频以上调速基频以上调速l临界转差临界转差 l当当s很小时，忽略上式分母中含很小时，忽略上式分母中含s各项各项 2212)(lrlssrmLLRRs213sNeprUsTnR或或21123repsNR Tsn U基频以上调速基频以上调速l带负载时的转速降落带负载时的转速降落 l对于相同的电磁转矩，角频率越大，转速对于相同的电磁转矩，角频率越大，转速降落越大，机械特性越软，与直流电动机弱降落越大，机械特性越软，与直流电

24、动机弱磁调速相似。磁调速相似。21112210602reppsNR TnsnsnnU 基频以上调速基频以上调速l转差功率转差功率 l带恒功率负载运行时带恒功率负载运行时221123resmepsNR TPsPsTn U转差功率基本不变。转差功率基本不变。221eT常数变压变频调速时的机械特性变压变频调速时的机械特性图图5-11 异步电动机变压变频调速机械特性异步电动机变压变频调速机械特性变压变频调速变压变频调速l在基频以下，由于磁通恒定，允许输在基频以下，由于磁通恒定，允许输出转矩也恒定，属于出转矩也恒定，属于“恒转矩调速恒转矩调速”方式。方式。l在基频以上，转速升高时磁通减小，在基频以上，转

25、速升高时磁通减小，允许输出转矩也随之降低，由于转速允许输出转矩也随之降低，由于转速上升，允许输出功率基本恒定，属于上升，允许输出功率基本恒定，属于“近似的恒功率调速近似的恒功率调速”方式。方式。5.3.3 基频以下电压补偿控制基频以下电压补偿控制 l在基频以下运行时，采用恒压频比的控在基频以下运行时，采用恒压频比的控制方法具有控制简便的优点。制方法具有控制简便的优点。l但负载的变化时定子压降不同，将导致但负载的变化时定子压降不同，将导致磁通改变，须采用定子电压补偿控制。磁通改变，须采用定子电压补偿控制。l根据定子电流的大小改变定子电压，以根据定子电流的大小改变定子电压，以保持磁通恒定。保持磁通

26、恒定。5.3.3 基频以下电压补偿控制基频以下电压补偿控制 l为了使参考极为了使参考极性与电动状态性与电动状态下的实际极性下的实际极性相吻合，感应相吻合，感应电动势采用电电动势采用电压降的表示方压降的表示方法，由高电位法，由高电位指向低电位。指向低电位。 图图5-12 异步电动机等值电路和感应电动势异步电动机等值电路和感应电动势三种磁通三种磁通l气隙磁通在定子每相绕组中的感应电动势气隙磁通在定子每相绕组中的感应电动势 14.44SgsmNEf N kl定子全磁通在定子每相绕组中的感应电动势定子全磁通在定子每相绕组中的感应电动势 l转子全磁通在定子每相绕组中的感应电动势转子全磁通在定子每相绕组中

27、的感应电动势 14.44SssmsNEf N k14.44SrsmrNEf N k恒定子磁通控制恒定子磁通控制 l保持定子磁通恒定：保持定子磁通恒定： 定子电动势不好直接控制，能够直接控制定子电动势不好直接控制，能够直接控制的只有定子电压，按的只有定子电压，按l补偿定子电阻压降，就能够得到恒定子磁补偿定子电阻压降，就能够得到恒定子磁通。通。 1/ fEssssEIRU1常值常值恒定子磁通控制恒定子磁通控制 l忽略励磁电流，转子电流忽略励磁电流，转子电流l电磁转矩电磁转矩 2212)(lrlsrsrLLsREI22122 121221221)(3)(3lrlsrrsprlrlsrspeLLsRR

28、sEnsRLLsREnT恒定子磁通控制恒定子磁通控制 恒压频比控制时的转矩式恒压频比控制时的转矩式 两式相比可知，恒定子磁通控制时转矩表达式两式相比可知，恒定子磁通控制时转矩表达式的分母小于恒压频比控制特性中的同类项。的分母小于恒压频比控制特性中的同类项。l当转差率当转差率s相同时，采用恒定子磁通控制方式相同时，采用恒定子磁通控制方式的电磁转矩大于恒压频比控制方式。的电磁转矩大于恒压频比控制方式。22122121)()(3lrlsrsrspeLLsRsRRsUnT恒定子磁通控制恒定子磁通控制 l临界转差率临界转差率 l临界转矩临界转矩 )(1lrlsrmLLRs)(12321lrlsspemL

29、LEnT频率变化时，恒定子磁通控制的临界转矩恒定频率变化时，恒定子磁通控制的临界转矩恒定不变不变 。恒定子磁通控制恒定子磁通控制 比较可知比较可知l恒定子磁通控制的临界转差率大恒定子磁通控制的临界转差率大于恒压频比控制方式。于恒压频比控制方式。l恒定子磁通控制的临界转矩也大恒定子磁通控制的临界转矩也大于恒压频比控制方式。于恒压频比控制方式。恒气隙磁通控制恒气隙磁通控制 l保持气隙磁通恒定：保持气隙磁通恒定： l定子电压定子电压l除了补偿定子电阻压降外，还应补偿定子除了补偿定子电阻压降外，还应补偿定子漏抗压降。漏抗压降。 1/gEglsssEILjRU11)(常值常值恒气隙磁通控制恒气隙磁通控制

30、 l转子电流转子电流l电磁转矩电磁转矩 2212lrrgrLsREI2 2122 12122122133lrrrgprlrrgpeLsRRsEnsRLsREnT恒气隙磁通控制恒气隙磁通控制 l临界转差率临界转差率 l临界转矩临界转矩 l与恒定子磁通控制方式相比较，恒气隙磁通与恒定子磁通控制方式相比较，恒气隙磁通控制方式的临界转差率和临界转矩更大，机械控制方式的临界转差率和临界转矩更大，机械特性更硬。特性更硬。 1lrrmLRs21123lrspemLEnT恒转子磁通控制恒转子磁通控制 l保持转子磁通恒定：保持转子磁通恒定： l定子电压定子电压l除了补偿定子电阻压降外，还应补偿定除了补偿定子电阻

31、压降外，还应补偿定子和转子漏抗压降。子和转子漏抗压降。 1/rE11()sslslrrURjLLIE常值常值恒转子磁通控制恒转子磁通控制 l转子电流转子电流l电磁转矩电磁转矩 sREIrrr/12122133rrprrrpeRsEnsRsREnT恒转子磁通控制恒转子磁通控制 l机械特性完全是一条直线，可以获机械特性完全是一条直线，可以获得和直流电动机一样的线性机械特得和直流电动机一样的线性机械特性，这正是高性能交流变频调速所性，这正是高性能交流变频调速所要求的稳态性能。要求的稳态性能。不同控制方式下的机械特性不同控制方式下的机械特性 图图5-13 异步电动机在不同控制方式下的机械特性异步电动机

32、在不同控制方式下的机械特性a）恒压频比控制）恒压频比控制b）恒定子磁通控）恒定子磁通控制制c）恒气隙磁通控）恒气隙磁通控制制 d）恒转子磁通控）恒转子磁通控制制不同控制方式的比较不同控制方式的比较 l恒压频比控制最容易实现，它的变频机械恒压频比控制最容易实现，它的变频机械特性基本上是平行下移，硬度也较好，能特性基本上是平行下移，硬度也较好，能够满足一般的调速要求，低速时需适当提够满足一般的调速要求，低速时需适当提高定子电压，以近似补偿定子阻抗压降。高定子电压，以近似补偿定子阻抗压降。不同控制方式下的比较不同控制方式下的比较l恒定子磁通、恒气隙磁通和恒转子磁通的恒定子磁通、恒气隙磁通和恒转子磁通

33、的控制方式均需要定子电压补偿，控制要复控制方式均需要定子电压补偿，控制要复杂一些。杂一些。l恒定子磁通和恒气隙磁通的控制方式虽然恒定子磁通和恒气隙磁通的控制方式虽然改善了低速性能。但机械特性还是非线性改善了低速性能。但机械特性还是非线性的，仍受到临界转矩的限制。的，仍受到临界转矩的限制。l恒转子磁通控制方式可以获得和直流他励恒转子磁通控制方式可以获得和直流他励电动机一样的线性机械特性，性能最佳。电动机一样的线性机械特性，性能最佳。5.5 转速开环变压变频调速系统转速开环变压变频调速系统l对于风机、水泵等调速性能要求不高的负载，对于风机、水泵等调速性能要求不高的负载，可以根据电动机的稳态模型，采

34、用转速开环可以根据电动机的稳态模型，采用转速开环电压频率协调控制的方案。电压频率协调控制的方案。l通用变频器控制系统通用变频器控制系统 可以和通用的笼型异步电动机配套使用。可以和通用的笼型异步电动机配套使用。 具有多种可供选择的功能，适用于各种不具有多种可供选择的功能，适用于各种不同性质的负载。同性质的负载。系统结构系统结构图图5-40 转速开环变压变频调速系统转速开环变压变频调速系统5.5.2 系统实现系统实现图图5-41 数字控制通用变频数字控制通用变频器器-异步电动机调速系统硬异步电动机调速系统硬件原理图件原理图系统硬件包括：系统硬件包括： 主电路、驱动主电路、驱动电路、微机控电路、微机

35、控制电路、信号制电路、信号采集与故障综采集与故障综合电路。合电路。5.6 转速闭环转差频率控制的变转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统压变频调速系统l转速开环变频调速系统可以满足平滑调速转速开环变频调速系统可以满足平滑调速的要求，但静、动态性能不够理想。的要求，但静、动态性能不够理想。l采用转速闭环控制可提高静、动态性能，采用转速闭环控制可提高静、动态性能，实现稳态无静差。实现稳态无静差。l需增加转速传感器、相应的检测电路和测需增加转速传感器、相应的检测电路和测速软件等。速软件等。l转速闭环转差频率控制的变压变频调速是转速闭环转差频率控制的变压变频调速是基于异步电动机稳态模型的转速闭环控制基

36、于异步电动机稳态模型的转速闭环控制系统。系统。5.6.1 转差频率控制的基本概念转差频率控制的基本概念及特点及特点l异步电动机恒气隙磁通的电磁转矩公式异步电动机恒气隙磁通的电磁转矩公式 2 2122 12122122133lrrrgprlrrgpeLsRRsEnsRLsREnT将将 1114.4414.4422gsNsmsNsmsNsmEf N k N k N k 转差频率控制的基本概念及特点转差频率控制的基本概念及特点l代入电磁转矩公式代入电磁转矩公式 ，得，得l电机结构常数电机结构常数 22212222132repsNsmrlrsRTn N k RsL2223NsspmkNnK转差频率控制的基本概念及特点转差频率控制的基本概念及特点l定义转差角频率定义转差角频率 l电磁转矩电磁转矩1ss22 2)(lrsrrsmmeLRRKTl转差率转差率s较小，转矩可近似表示较小，转矩可近似表示 2semmrTK R转差频率控制的基本思想转差频率控制的基本思想l保持气隙磁通不变，在保持气隙磁通不变，在s值较小的稳态运行值较小的稳态运行范围内，异步电动机的转矩就近似与转差范围内，异步电动机的转矩就近似与转差角频率成正比。角频率成正比。l在保持气隙磁通不变的前提下，可以通过在保持气隙磁通不变的前提