第十二章 交流传动控制系统

1、第十二章第十二章交流传动控制系统交流传动控制系统掌握：掌握： 交流电动机调速特性、特点和使用场合；交流电动机调速特性、特点和使用场合； 交流调速的基本原理和类型；交流调速的基本原理和类型； 各种调速系统的组成和工作原理。各种调速系统的组成和工作原理。)S(pf)S(nn16010由第四章交流电动机的转速：由第四章交流电动机的转速：本章将主要介绍异步电动机各种调速系统的基本原理及特性，重点介绍改变频本章将主要介绍异步电动机各种调速系统的基本原理及特性，重点介绍改变频率的各种调速系统。率的各种调速系统。12.1 晶闸管交流调压调速系统晶闸管交流调压调速系统一、采用晶闸管的交流调压电路一、采用晶闸管

2、的交流调压电路 即改变转差率即改变转差率S；改变极对数改变极对数p；改变频率改变频率f。定子电压、转子电阻、转子电压定子电压、转子电阻、转子电压当电源电压为正当电源电压为正半周时，触发半周时，触发VS1使之使之导通，电压过零时，导通，电压过零时，VS1自行关断；自行关断； 当电源电压为负当电源电压为负半周时，触发半周时，触发VS2使之使之导通，电压过零时，导通，电压过零时，VS1自行关断；自行关断；触发控制角为：触发控制角为：如此不断重复，负载上便得到正负对称的交流电压。改变晶闸管控制角的大如此不断重复，负载上便得到正负对称的交流电压。改变晶闸管控制角的大小，就可以改变负载上交流电压的大小。小

3、，就可以改变负载上交流电压的大小。1. 单相交流调压电路单相交流调压电路只需要一个脉冲只需要一个脉冲信号，脉冲周期为：信号，脉冲周期为：18002. 三相交流调压电路三相交流调压电路将三对反并联的晶闸管（即单将三对反并联的晶闸管（即单相调压电路）分别接至三相负载就相调压电路）分别接至三相负载就构成了一个典型的三相交流调压电构成了一个典型的三相交流调压电路。路。负载可以是星形连接，也可以负载可以是星形连接，也可以是三角形连接。是三角形连接。三相负载三相负载Y形连接形连接单相调压电路单相调压电路三相交流电压三相交流电压二、异步电动机调压调压调速系统二、异步电动机调压调压调速系统1异步电动机调压调速

4、特性异步电动机调压调速特性特点如下：特点如下：轻载时，外加电压变化很大，转速变化很小。即电动机的转速变化范围不大；轻载时，外加电压变化很大，转速变化很小。即电动机的转速变化范围不大； 重载时，降低供电电压，转速下降快，甚至停转，引起电动机过热甚至烧坏；重载时，降低供电电压，转速下降快，甚至停转，引起电动机过热甚至烧坏； 如果要使电动机能在低速段运行如果要使电动机能在低速段运行，一方面传动系统运行不稳定，另外，随着一方面传动系统运行不稳定，另外，随着电动机转速的降低会引起转子电流相应增大，可能引起过热而损坏电动机电动机转速的降低会引起转子电流相应增大，可能引起过热而损坏电动机。2异步电动机调压调

5、速系统异步电动机调压调速系统为了既能保证低速时的机械特性硬度，又能保证一定的负载能力，一般在调为了既能保证低速时的机械特性硬度，又能保证一定的负载能力，一般在调压调速系统里采用转速负反馈构成闭环系统，其控制系统原理框图如图所示。压调速系统里采用转速负反馈构成闭环系统，其控制系统原理框图如图所示。3. 异步电动机调压调速时的损耗及异步电动机调压调速时的损耗及容量限制容量限制转差功率：传到转子上的电磁功率转差功率：传到转子上的电磁功率与转子轴上产生的机械功率之差叫损耗与转子轴上产生的机械功率之差叫损耗功率，也叫转差功率。功率，也叫转差功率。SPnnnTnTnTnPPPms 000095509550

6、95501) 转差功率的大小由转差率转差功率的大小由转差率S决定；决定；2) 这个转差功率这个转差功率,它将通过转子导体发热而消耗掉；它将通过转子导体发热而消耗掉；3) 在调压调速中，如果工作在低速状态，在调压调速中，如果工作在低速状态，S将较大，即转差功率很大将较大，即转差功率很大。调压调速方法不太适合于长期工作在低速的工作机械，如要用于这种机械，调压调速方法不太适合于长期工作在低速的工作机械，如要用于这种机械，电动机容量就要适当选择大一些。电动机容量就要适当选择大一些。12.2 晶闸管变频调速系统晶闸管变频调速系统一、变频调速的原理一、变频调速的原理 CfEUXf/Uf/Ex 因此，若外加

7、电压不变，则磁通随频率改变而改变，亦即频率降低，则磁通因此，若外加电压不变，则磁通随频率改变而改变，亦即频率降低，则磁通增加；频率增加，磁通降低。增加；频率增加，磁通降低。显而易见，前者有可能造成电动机的磁路过饱和，从而导致励磁电流的增加显而易见，前者有可能造成电动机的磁路过饱和，从而导致励磁电流的增加而引起铁心过热。而引起铁心过热。为了解决这一问题，这就要求在变频调速系统中，降频的同时最好降压，即为了解决这一问题，这就要求在变频调速系统中，降频的同时最好降压，即频率与电压能协调控制。频率与电压能协调控制。二、交二、交-直直-交变频调速系统交变频调速系统交流电交流电幅值可调的直流电幅值可调的直

8、流电幅值、频率均可调的交流电幅值、频率均可调的交流电可控整流电路可控整流电路逆变电路逆变电路逆变电路逆变电路整流电路整流电路整流电整流电路的触路的触发电路发电路逆变电路的触发电路逆变电路的触发电路系统中，晶闸管整流、移相触发电路、脉冲放大器、电压及速度负反馈环节系统中，晶闸管整流、移相触发电路、脉冲放大器、电压及速度负反馈环节的电路和原理与直流调速系统相同。的电路和原理与直流调速系统相同。脉冲发生器电路：脉冲发生器电路：电压信号电压信号脉冲信号脉冲信号幅值大小幅值大小频率大小频率大小频率频率/电压（电压（F/V）变换器变换器 ：电压信号电压信号脉冲信号脉冲信号幅值大小幅值大小频率大小频率大小环

9、行计数器环行计数器:实质是一个脉冲分配器，它把来自频率发生器的脉冲实质是一个脉冲分配器，它把来自频率发生器的脉冲6个（或个（或12个）一组依次分配，经脉冲放大器后，顺序触发逆变器的个）一组依次分配，经脉冲放大器后，顺序触发逆变器的6组晶闸管来实现逆变。组晶闸管来实现逆变。工作原理：工作原理：给定给定脉冲频率脉冲频率逆变器输出电压频率逆变器输出电压频率nF/V的输出的输出整流电路输出整流电路输出逆变器输出电压幅值逆变器输出电压幅值三、交三、交-交变频调速系统交变频调速系统交流电交流电频率幅值可调的交流电频率幅值可调的交流电1. 交流调频电路交流调频电路共共阴极组阴极组共共阳极组阳极组分析可知：分

10、析可知：共共阴极组整流电路可以把交流电变为正半周的直流电压；阴极组整流电路可以把交流电变为正半周的直流电压；共阴极组整流电路可以把交流电变为负半周的直流电压；共阴极组整流电路可以把交流电变为负半周的直流电压；直流电压的大小由控制角控制；直流电压的大小由控制角控制；把共阳极组和共阴极组整流电路组合起来就可构成交流调频调压电路。把共阳极组和共阴极组整流电路组合起来就可构成交流调频调压电路。输入电压输入电压 f1和和2管交替导通管交替导通频率为频率为 f1、3、4、2 管管顺序导通顺序导通频率为频率为 f /21、3、1、2、4、2管顺序导通管顺序导通频率为频率为 f /31、3、1、3、4、2、4、2管顺序管顺序导通导通频率为频率为 f /4 改变改