电力拖动自动控制系统(第3版)(陈伯时)第18讲

1、 第十第十八八讲讲 本节提要本节提要v串级调速系统的效率串级调速系统的效率v串级调速系统的功率因数及其改善途径串级调速系统的功率因数及其改善途径v斩波控制的串级调速系统斩波控制的串级调速系统v串级调速装置的电压和容量串级调速装置的电压和容量*7.4 串级调速系统的技术经济指标串级调速系统的技术经济指标 及其提高方案及其提高方案*7.4.1 串级调速系统的效率串级调速系统的效率图图7-12 串级调速系统效率分析串级调速系统效率分析a)系统的功率传递系统的功率传递 b)系统的功率流程图系统的功率流程图 n 串级调速系统功率流程串级调速系统功率流程 l在串级调速时（图在串级调速时（图7-12a7-1

2、2a），），P Ps s 未被全部消未被全部消耗掉，而是扣除了转子铜损耗掉，而是扣除了转子铜损P PCurCur、杂散损耗、杂散损耗 P Ps s 和附加的串级调速装置损耗和附加的串级调速装置损耗P Ptantan后通过转后通过转子整流器与逆变器返回电网，这部分返回电子整流器与逆变器返回电网，这部分返回电网的功率称作回馈功率网的功率称作回馈功率P Pf f 。l对整个串级调速系统来说，它从电网吸收的对整个串级调速系统来说，它从电网吸收的净有功功率应为净有功功率应为P Pinin= P= P1 1 P Pf f 。 n 串级调速系统效率及比较串级调速系统效率及比较l串级调速系统的总效率串级调速系

3、统的总效率 %100%100f1mechmechin2schPPpPPP%100)1()1(tanmechmmechmpppsPpsP(7-28)式中式中 p p 是异步电动机定子和转子内的总损耗；是异步电动机定子和转子内的总损耗； p ptan tan 附加的串级调速传动附加的串级调速传动(tandem drive)(tandem drive)装装 置损耗置损耗 。 在串级调速系统中，当电动机的转速降低在串级调速系统中，当电动机的转速降低时，如果负载转矩不变，时，如果负载转矩不变，p p 和和p ptantan都基本都基本不变，式（不变，式（7-287-28）分子和分母中的项随着的）分子和分

4、母中的项随着的增大而同时减少，对值的影响并不太大。增大而同时减少，对值的影响并不太大。 转子回路串电阻调速的效率转子回路串电阻调速的效率 当电动机转子回路串电阻调速时，调速系统的当电动机转子回路串电阻调速时，调速系统的效率是效率是%100%100sCurFeCusmechmechmech12RppppPpPPP%100)1 ()1 (mechmmechmppsPpsP=其中，其中，P Pm m(1- (1- s s) )项随项随s s的变化和串级调速时一样，而的变化和串级调速时一样，而所串电阻越大时，所串电阻越大时，p pCusCus越大，越大，p p也越大，因而效率也越大，因而效率 R R越

5、低，几乎是随着转速的降低而成比例地减少。越低，几乎是随着转速的降低而成比例地减少。 l 效率的比较效率的比较p串级调速系统的总串级调速系统的总效率是比较高的效率是比较高的，且当电动机转速降且当电动机转速降低时，低时， schsch的减少的减少并不多。并不多。p而绕线转子异步电而绕线转子异步电动机转子回路串电动机转子回路串电阻调速时的效率几阻调速时的效率几乎随转速的降低而乎随转速的降低而成比例地减少。成比例地减少。图图7-13 电气串级调速系统与转子串电阻电气串级调速系统与转子串电阻调速系统调速系统 = f (s) 的比较的比较 *7.4.2 串级调速系统的功率因数及其改善途径串级调速系统的功率

6、因数及其改善途径 串级调速系统的功率因数与系统所用的串级调速系统的功率因数与系统所用的异步电动机、不可控整流器和逆变器三大异步电动机、不可控整流器和逆变器三大部分有关：部分有关：l异步电动机异步电动机本身的功率因数就会随着负载的减本身的功率因数就会随着负载的减轻而下降；轻而下降；l转子整流器转子整流器的换相重迭和强迫延迟导通等作用的换相重迭和强迫延迟导通等作用都会通过电机从电网吸收换相无功功率；都会通过电机从电网吸收换相无功功率；l逆变器逆变器的相控作用使其电流与电压不同相，也的相控作用使其电流与电压不同相，也要消耗无功功率。要消耗无功功率。n 串级调速系统的功率因数串级调速系统的功率因数 在

7、串级调速系统中，从交流电网吸收在串级调速系统中，从交流电网吸收的总有功功率是电动机吸收的有功功率与的总有功功率是电动机吸收的有功功率与逆变器回馈至电网的有功功率之差，然而逆变器回馈至电网的有功功率之差，然而从交流电网吸收的总无功功率却是电动机从交流电网吸收的总无功功率却是电动机和逆变器所吸收的无功功率之和（见图和逆变器所吸收的无功功率之和（见图7-7-1212）。因此，串级调速系统总功率因数可）。因此，串级调速系统总功率因数可用下式表示用下式表示 功率因数计算公式功率因数计算公式 s s 系统总的视在功率；系统总的视在功率；Q Q1 1 电动机从电网吸收的无功功率；电动机从电网吸收的无功功率；

8、Q Qf f 逆变变压器从电网吸收的无功功率。逆变变压器从电网吸收的无功功率。2f12f1f1insch)()(cosQQPPPPSP式中式中(7-29) 功率因数范围功率因数范围p一般串级调速系统在高速运行时的功率因数为一般串级调速系统在高速运行时的功率因数为0.60.60.650.65，比正常接线时电动机的功率因数减少，比正常接线时电动机的功率因数减少0.10.1左右；左右；p在低速时可降到在低速时可降到0.40.40.50.5（对调速范围为（对调速范围为2 2的系的系统）。这是串级调速系统的主要缺点。统）。这是串级调速系统的主要缺点。p对于宽调速的串级调速系统，随着转差率的增大，对于宽调

9、速的串级调速系统，随着转差率的增大，系统的功率因数还要下降，这是串级调速系统能系统的功率因数还要下降，这是串级调速系统能否被推广应用的关键问题之一。否被推广应用的关键问题之一。*7.4.3 斩波控制的串级调速系统斩波控制的串级调速系统v问题的提出问题的提出 串级调速系统功率因数差的一个重要原因串级调速系统功率因数差的一个重要原因就是采用了相位控制的逆变器，控制角就是采用了相位控制的逆变器，控制角 越越大时，逆变器从电网吸收的无功功率越多。大时，逆变器从电网吸收的无功功率越多。 如果用斩波器来控制直流电压，而将逆变如果用斩波器来控制直流电压，而将逆变器的控制角设定为允许的最小值不变，即可器的控制

10、角设定为允许的最小值不变，即可降低无功的消耗，而提高系统功率因数。降低无功的消耗，而提高系统功率因数。 n 系统组成系统组成图图7-14 斩波控制串级调速系统原理图斩波控制串级调速系统原理图 图图7-147-14绘出了斩波控制的串级调速系绘出了斩波控制的串级调速系统原理图，图中统原理图，图中CHCH是直流斩波器，可用普是直流斩波器，可用普通晶闸管或可关断电力电子器件组成，后通晶闸管或可关断电力电子器件组成，后者可大大简化斩波器电路。者可大大简化斩波器电路。 系统中斩波器系统中斩波器CHCH工作在开关状态，其工作在开关状态，其工作原理和功率因数如下分析。工作原理和功率因数如下分析。 1工作原理工

11、作原理当它接通时，逆变器输出的附加电动势被短接当它接通时，逆变器输出的附加电动势被短接（E Eaddadd=0=0）；）；断开时，输出电动势最大（断开时，输出电动势最大（E Eaddadd=U=Ui i）。）。 设斩波器的开关周期为设斩波器的开关周期为T T ，开关接通的时间，开关接通的时间为为 ，则逆变器经，则逆变器经CHCH送出的平均电动势为送出的平均电动势为 iUTT 改变占空比改变占空比（T-T- ）/ /T T 即可调节平均电动势的即可调节平均电动势的大小，从而调节异步电动机的转速。大小，从而调节异步电动机的转速。 附加电动势的斩波波形附加电动势的斩波波形 图图7-157-15为忽为

12、忽略交流电压变略交流电压变化时附加电动化时附加电动势的斩波波形。势的斩波波形。图图7-15 转子斩波串级调速时的附加电动势波形转子斩波串级调速时的附加电动势波形 OtEaddT 斩波控制串级调速系统转速方程斩波控制串级调速系统转速方程 当转子回路整流器和逆变器都是桥式电路时，当转子回路整流器和逆变器都是桥式电路时，可得理想空载的电压平衡方程式可得理想空载的电压平衡方程式min2T0r0cos)1 (34. 234. 2UTEsmin0r2Tsyn0cos11EUTnn（7-30） n n0 0 不同占空比时的理想空载转速；不同占空比时的理想空载转速；n nsynsyn异步电动机的同步转速。异步

13、电动机的同步转速。式中式中 因此因此 2系统的功率因数系统的功率因数 在斩波控制时，在斩波控制时，逆变角设定为逆变角设定为 minmin，则逆变器从电网吸则逆变器从电网吸收的无功功率可减收的无功功率可减到最小程度。图到最小程度。图7-7-1616绘出了带恒转矩绘出了带恒转矩负载的斩波控制串负载的斩波控制串级调速系统在不同级调速系统在不同转差率下的功率因转差率下的功率因数。数。图图7-16 两种串级调速系统的功率因数比较两种串级调速系统的功率因数比较斩波控制串斩波控制串级调速系统级调速系统常规串级调常规串级调速系统速系统*7.4.4 串级调速装置的电压和容量串级调速装置的电压和容量 串级调速装置

14、是指整个串级调速系统串级调速装置是指整个串级调速系统中除异步电动机以外为实现串级调速而附中除异步电动机以外为实现串级调速而附加的所有功率部件，包括转子加的所有功率部件，包括转子整流器整流器、逆逆变器变器和和逆变变压器逆变变压器。从经济角度出发，必。从经济角度出发，必须正确合理地选择这些附加设备的电压和须正确合理地选择这些附加设备的电压和容量，以提高整个调速系统的性能价格比。容量，以提高整个调速系统的性能价格比。n 整流器和逆变器容量整流器和逆变器容量 选择主要依据其电流与电压的定额。选择主要依据其电流与电压的定额。l电流定额决定于异步电动机转子的额定电电流定额决定于异步电动机转子的额定电流和所

15、拖动的负载流和所拖动的负载I IrNrN；l电压定额则决定于异步电动机转子的额定电压定额则决定于异步电动机转子的额定相电压（即转子开路电动势相电压（即转子开路电动势E Er0r0）和系统的）和系统的调速范围调速范围D D。这里，。这里， min0synnnD 其中，其中，n n0min0min是调速系统的最低转速，对应于最大理是调速系统的最低转速，对应于最大理想空载转差率想空载转差率s s0max0max，由式（，由式（7-77-7）可得）可得)1 (max0synmin0snnDs11max0（7-31） 调速范围越大时，调速范围越大时，s s0max0max也越大，整流器和逆也越大，整流器

16、和逆变器所承受的电压越高。变器所承受的电压越高。n 逆变变压器的容量逆变变压器的容量 l逆变变压器的二次侧相电压逆变变压器的二次侧相电压 )11 (15. 10r2TDEU（7-32） )11 (45. 3T220TDIEW（7-33） l逆变变压器的容量计算逆变变压器的容量计算7.5 双闭环控制的串级调速系统双闭环控制的串级调速系统 由于串级调速系统机械特性的静差率由于串级调速系统机械特性的静差率较大，所以开环控制系统只能用于对调速较大，所以开环控制系统只能用于对调速精度要求不高的场合。为了提高静态调速精度要求不高的场合。为了提高静态调速精度，并获得较好的动态特性，须采用闭精度，并获得较好的

17、动态特性，须采用闭环控制，和直流调速系统一样，通常采用环控制，和直流调速系统一样，通常采用具有电流反馈与转速反馈的双闭环控制方具有电流反馈与转速反馈的双闭环控制方式。式。7.5.1 双闭环控制串级调速系统的组成双闭环控制串级调速系统的组成图图7-17 双闭环控制的串级调速系统双闭环控制的串级调速系统 n 系统结构系统结构n 控制环节说明控制环节说明 图图7-177-17所示为双闭环控制的串级调速所示为双闭环控制的串级调速系统原理图。图中，转速反馈信号取自异系统原理图。图中，转速反馈信号取自异步电动机轴上联接的测速发电机，电流反步电动机轴上联接的测速发电机，电流反馈信号取自逆变器交流侧的电流互感

18、器，馈信号取自逆变器交流侧的电流互感器，也可通过霍尔变换器或直流互感器取自转也可通过霍尔变换器或直流互感器取自转子直流回路。子直流回路。 为了防止逆变器逆变颠覆，在电流调为了防止逆变器逆变颠覆，在电流调节器节器ACRACR输出电压为零时，应整定触发脉冲输出电压为零时，应整定触发脉冲输出相位角为输出相位角为 = = minmin。 n 系统比较系统比较l图图7 71717所示的系统与直流不可逆双闭环调所示的系统与直流不可逆双闭环调速系统一样，具有静态稳速与动态恒流的速系统一样，具有静态稳速与动态恒流的作用。作用。l所不同的是它的控制作用都是通过异步电所不同的是它的控制作用都是通过异步电动机转子回

19、路实现的。动机转子回路实现的。 在图在图7 71717所示的系统中，可控整流所示的系统中，可控整流装置、调节器以及反馈环节的动态结构图装置、调节器以及反馈环节的动态结构图均与直流调速系统中相同，本节不再赘述。均与直流调速系统中相同，本节不再赘述。 但是，在异步电动机转子直流回路中，但是，在异步电动机转子直流回路中，不少物理量都与转差率有关，所以要单独不少物理量都与转差率有关，所以要单独处理。处理。*7.5.2 串级调速系统的动态数学模型串级调速系统的动态数学模型1转子直流回路的传递函数转子直流回路的传递函数 串级调速系统转子直流回路的串级调速系统转子直流回路的动态电动态电压平衡方程压平衡方程d

20、d0i0dddRIlILUsU(7-34)式中式中U Ud0d0=2.34=2.34E Er r0 0coscos p p当当s s=1=1时转子整流器输时转子整流器输出的空载电压；出的空载电压；U Ui0i0=2.34=2.34U UT2 T2 coscos 逆变器直流侧的空载电逆变器直流侧的空载电压；压； L L 转子直流回路总电感；转子直流回路总电感； L L = 2 = 2L LD0D0 + 2 + 2L LT T + + L LL L L LD0 D0 折算到转子侧的异步电机每相漏感；折算到转子侧的异步电机每相漏感； L LT T 折算到二次侧的逆变变压器每相漏感；折算到二次侧的逆变

21、变压器每相漏感； L LL L 平波电抗器电感；平波电抗器电感； R R 转差率为时转子直流回路等效电阻。转差率为时转子直流回路等效电阻。LTDT0D2233RRRXsXR 转子直流回路的传递函数转子直流回路的传递函数 由上式可求得由上式可求得转子直流回路的传递函数转子直流回路的传递函数1)()(LrLr0i00d0ddsTKUsnnUUsI(7-36)RLTLrRK1Lr 转子直流回路的时间常数；转子直流回路的时间常数； 转子直流回路的放大系数。转子直流回路的放大系数。式中式中 转子直流回路的动态结构图转子直流回路的动态结构图 图图7-18 转子直流回路动态结构图转子直流回路动态结构图 将电

22、力拖动系统的将电力拖动系统的运动方程式：运动方程式：tnGDTTdd3752LetnGDIICdd375)(2LdM或写成或写成式中式中I IL L负载转矩负载转矩T TL L所对应的等效直流电流。所对应的等效直流电流。2异步电动机的传递函数异步电动机的传递函数 带入异步电动机的带入异步电动机的电磁转矩方程：电磁转矩方程：dMdd0D0d0e)3(1ICIIXUT(7-19) 可推得异步电动机在可推得异步电动机在串级调速时的传递函串级调速时的传递函数为：数为： 串级调速时的传递函数串级调速时的传递函数sTCRsCCRGDCRsIsIsnMEME2ELd375/)()()(7-37)ME2M37

23、5CCRGDT式中式中 机电时间常数，机电时间常数， T TM M 与与R R、C CE E、C CM M都有关系，所以也不是常都有关系，所以也不是常数，而是数，而是I Id d和和n n的函数。的函数。3串级调速系统的动态结构图串级调速系统的动态结构图 图图7-19 双闭环控制串级调速系统动态结构图双闭环控制串级调速系统动态结构图 *7.5.3 调节器参数的设计调节器参数的设计 双闭环控制串级调速系统的动态校正双闭环控制串级调速系统的动态校正一般主要按抗扰性能考虑，即应使系统在一般主要按抗扰性能考虑，即应使系统在负载扰动时有良好的动态响应能力。在采负载扰动时有良好的动态响应能力。在采用工程设

24、计方法进行动态设计时，可以象用工程设计方法进行动态设计时，可以象直流调速系统那样：直流调速系统那样：转速环按典型转速环按典型IIII型系统设计。型系统设计。 电流环按典型电流环按典型I I型系统设计；型系统设计； 问题和困难问题和困难 但是串级调速系统中但是串级调速系统中转子直流回路的转子直流回路的时间常数时间常数T TLrLr及放大系数及放大系数K KLrLr都是转速的函数都是转速的函数，而异步电动机的而异步电动机的机电时间常数机电时间常数T TM M又是转速又是转速n n和电流和电流I Id d的函数的函数，这就给调节器的设计带，这就给调节器的设计带来一定的困难。来一定的困难。 解决办法解

25、决办法固定工作点求参数固定工作点求参数 具体设计时，可以先具体设计时，可以先在确定的转速在确定的转速n n和和负载电流负载电流I Id d 的前提下，求出各传递函数中的前提下，求出各传递函数中的参数的参数，例如按照要求的最大转差率，例如按照要求的最大转差率s smaxmax或或平均转差率平均转差率s smaxmax/2/2来确定转速，按额定负载来确定转速，按额定负载或常用的实际负载来选定电流，然后按定或常用的实际负载来选定电流，然后按定常系统进行设计。常系统进行设计。 如果用模拟控制系统实现，则当实际如果用模拟控制系统实现，则当实际转速和转速和/ /或电流改变时，系统的动态性能就或电流改变时，

26、系统的动态性能就要变坏。要变坏。 如果采用微机数字控制，可以按照不如果采用微机数字控制，可以按照不同的转速和电流事先计算好参数的变化，同的转速和电流事先计算好参数的变化，用表格的方式存入微机，实时控制时可根用表格的方式存入微机，实时控制时可根据检测得到的转速和电流查表调用，就可据检测得到的转速和电流查表调用，就可以得到满意的动态特性。以得到满意的动态特性。 7.5.4 串级调速系统的起动方式串级调速系统的起动方式 串级调速系统是依靠逆变器提供附加电串级调速系统是依靠逆变器提供附加电动势而工作的，为了使系统工作正常，对系动势而工作的，为了使系统工作正常，对系统的起动与停车控制必须有合理的措施予以

27、统的起动与停车控制必须有合理的措施予以保证。保证。总的原则总的原则是在起动时必须使逆变器先是在起动时必须使逆变器先电机而接上电网，停车时则比电机后脱离电电机而接上电网，停车时则比电机后脱离电网，以防止逆变器交流侧断电，使晶闸管无网，以防止逆变器交流侧断电，使晶闸管无法关断，造成逆变器的短路事故法关断，造成逆变器的短路事故。 串级调速系统的起动方式通常有间接起串级调速系统的起动方式通常有间接起动和直接起动两种。动和直接起动两种。1. 间接起动间接起动 为了使串级调速装置不受过电压损坏，为了使串级调速装置不受过电压损坏，须采用间接起动方式，即须采用间接起动方式，即将电动机转子先将电动机转子先接入电

28、阻或频敏变阻器起动，待转速升高接入电阻或频敏变阻器起动，待转速升高到串级调速系统的设计最低转速时，才把到串级调速系统的设计最低转速时，才把串级调速装置投入运行。串级调速装置投入运行。 间接起动控制原理图间接起动控制原理图 图图720串级调速系串级调速系统间接起动统间接起动控制原理图控制原理图 间接起动操作顺序间接起动操作顺序（1 1）先合上装置电源总开关）先合上装置电源总开关S S，使逆变器在，使逆变器在 minmin下等待工作。下等待工作。（2 2）然后依次接通接触器）然后依次接通接触器K1K1，接入起动电阻，接入起动电阻R R，再接通再接通K0K0，把电机定子回路与电网接通，电，把电机定子

29、回路与电网接通，电动机便以转子串电阻的方式起动。动机便以转子串电阻的方式起动。（3 3）待起动到所设计的）待起动到所设计的n nminmin（s smaxmax）时接通）时接通K2K2，使电动机转子接到串级调速装置，同时断开使电动机转子接到串级调速装置，同时断开K1K1，切断起动电阻，此后电动机就可以串级，切断起动电阻，此后电动机就可以串级调速的方式继续加速到所需的转速运行。调速的方式继续加速到所需的转速运行。 停车操作顺序停车操作顺序 （1 1）由于没有制动作用，应先断开）由于没有制动作用，应先断开K2K2，使电，使电动机转子回路与串级调速装置脱离；动机转子回路与串级调速装置脱离；（2 2）

30、再断开）再断开K0K0，以防止当，以防止当K0K0断开时在转子侧断开时在转子侧感生断闸高电压而损坏整流器与逆变器。感生断闸高电压而损坏整流器与逆变器。 2直接起动直接起动 v直接起动又称串级调速方式起动。在起动控直接起动又称串级调速方式起动。在起动控制时制时让逆变器先于电动机接通交流电网，然让逆变器先于电动机接通交流电网，然后使电动机的定子与交流电网接通后使电动机的定子与交流电网接通，此时转，此时转子呈开路状态，可防止因电动机起动时的合子呈开路状态，可防止因电动机起动时的合闸过电压通过转子回路损坏整流装置，闸过电压通过转子回路损坏整流装置，最后最后再使转子回路与整流器接通。再使转子回路与整流器

31、接通。 直接起动操作顺序直接起动操作顺序（1 1）接触器的工作顺序为）接触器的工作顺序为S SK0K0K2K2，此时，此时不需要起动电阻。当转子回路接通时，由不需要起动电阻。当转子回路接通时，由于转子整流电压小于逆变电压，直流回路于转子整流电压小于逆变电压，直流回路无电流，电动机尚不能起动。无电流，电动机尚不能起动。（2 2）待发出给定信号后，随着）待发出给定信号后，随着 的增大，逆的增大，逆变电压降低，产生直流电流，电动机才逐变电压降低，产生直流电流，电动机才逐渐加速，直至达到给定转速。渐加速，直至达到给定转速。 *7.6 异步电机双馈调速系统异步电机双馈调速系统v概概 述述 上述的异步电动

32、机串级调速系统是从上述的异步电动机串级调速系统是从定子侧馈入电能、从转子侧馈出电能的系定子侧馈入电能、从转子侧馈出电能的系统，从广义上说，它也是双馈调速系统的统，从广义上说，它也是双馈调速系统的一种。一种。 但人们往往狭义地认为但人们往往狭义地认为双馈（双馈（Double Double FedFed）就是从定子侧与转子侧都馈入电能的就是从定子侧与转子侧都馈入电能的工作状态，以示与串级调速的区别。工作状态，以示与串级调速的区别。 从第从第7-1-27-1-2节的分析可知，异步电机双节的分析可知，异步电机双馈工作时，其转子电路应连接一台变频器馈工作时，其转子电路应连接一台变频器作为功率变换单元，以

33、供给转子绕组所需作为功率变换单元，以供给转子绕组所需频率的电功率，控制这个电功率即可实现频率的电功率，控制这个电功率即可实现调速。调速。 这台变频器可以用这台变频器可以用交交- -直直- -交变频器交变频器或或交交- -交变频器交变频器，在双馈调速时常用后者。，在双馈调速时常用后者。 由于双馈调速系统与串级调速系统相由于双馈调速系统与串级调速系统相似都适用于大功率、有限调速范围的场合，似都适用于大功率、有限调速范围的场合，一般调速范围仅为一般调速范围仅为1.41.41.51.5。 交交- -交变频器是一种功率可双向传输交变频器是一种功率可双向传输的静止变频器，只有一次功率转换，适用的静止变频器

34、，只有一次功率转换，适用于大功率变频场合，其于大功率变频场合，其输出频率仅为输入输出频率仅为输入频率的频率的1/31/31/21/2，所以用于双馈调速是合理，所以用于双馈调速是合理的的。7.6.1 双馈调速系统的构成双馈调速系统的构成 要在任何转速下使变频器输出电压与电机要在任何转速下使变频器输出电压与电机转子感应电动势都有相同的频率，对变频器输转子感应电动势都有相同的频率，对变频器输出的频率有两种控制方式：出的频率有两种控制方式： 他控式他控式 自控式自控式1. 他控式双馈调速系统他控式双馈调速系统图图7-21 他控式双馈调速系统原理图他控式双馈调速系统原理图n系统组成系统组成n 工作原理工

35、作原理 由独立的控制器控制变频器的输出由独立的控制器控制变频器的输出频率，即直接控制输入电机转子的电压频率，即直接控制输入电机转子的电压频率频率f f2 2。由于。由于f f2 2 满足满足f f2 2= =sfsf1 1 的关系式，的关系式，所以电机一定在对应于所以电机一定在对应于s s的转速下运行，的转速下运行，且不随负载变化。且不随负载变化。v性能评价：性能评价： 他控式双馈调速中会出现同步电动机他控式双馈调速中会出现同步电动机中存在的突加负载时易失步等缺陷，所以中存在的突加负载时易失步等缺陷，所以它只适用于负载平稳、对调速的快速性要它只适用于负载平稳、对调速的快速性要求不高的场合，求不

36、高的场合，如风机、泵类负载，如风机、泵类负载，在实在实际中应用很少。际中应用很少。2. 自控式双馈调速系统自控式双馈调速系统图图7-22 自控式双馈调速系统原理图自控式双馈调速系统原理图 n系统组成系统组成n 工作原理工作原理 异步电机转子的输入频率是通过控制异步电机转子的输入频率是通过控制器自动控制的，这个输入频率应能自动跟器自动控制的，这个输入频率应能自动跟踪电机的转差频率，所以须有相应的检测踪电机的转差频率，所以须有相应的检测装置与反馈控制环节。装置与反馈控制环节。 自控式双馈调速电机与一般异步电机自控式双馈调速电机与一般异步电机相同，其转速随负载变化，但它还具有调相同，其转速随负载变化

37、，但它还具有调节电机定子侧无功功率的功能。节电机定子侧无功功率的功能。 v性能评价：性能评价： 由于对变频器的输出可以自动控制，由于对变频器的输出可以自动控制，使系统有较强的调节能力，稳定性也较好，使系统有较强的调节能力，稳定性也较好，可以避免失步现象，所以可用于有冲击性可以避免失步现象，所以可用于有冲击性负载的场合。这种方式还具有调节电机定负载的场合。这种方式还具有调节电机定子侧无功功率的功能。子侧无功功率的功能。*7.6.2 双馈调速系统的矢量控制双馈调速系统的矢量控制v问题的提出问题的提出 双馈调速系统可以看作是异步电动机双馈调速系统可以看作是异步电动机转子变压变频调速系统，为改善系统的动转子变压变频调速系统，为改善系统的动态品质，可以仿照定子变压变频系统那样态品质，可以仿照定子变压变频系统那样采用矢量控制方法，建立对电磁转矩的控采用矢量控制方法，建立对电磁转矩的控制规律。制规律。 n 坐标变换坐标变换 将三相异步电动机的数学模型变换到将三相异步电动机的数学模型变换到以同步转速旋转的以同步转速旋转的dqdq两相坐标系后，可得两相坐标系后，可得到异步电动机到异步电动机d d轴和轴和q q轴的动态等效电路，轴