电机调速技术完整全套课件

电机调速技术绪论全课导航项目1认识直流调速系统项目2认识调压调速系统

和串级调速系统项目3认识变频调速系统项目4认识矢量控制调速系统项目5认识直接转矩控制调速系统项目6了解电机调速技术的应用绪论电机调速技术概述电机调速系统12项目导航0.1电机调速技术概述电机调速技术是指通过改变电机的输入电压、频率或极对数，实现对电机转速的控制，而用于完成这一技术的自动控制系统称为电机调速系统。0.1电机调速技术概述电机调速技术在现代工业和日常生活中具有广泛的应用。无论是工厂中的大型电机，还是家用电器中的微型电机，都需要进行精确的调速控制，以满足不同的工作需求和实现特定的工艺要求。0.1电机调速技术概述在日常生活或者工业生产中，电机调速技术有哪些具体应用呢？头脑风暴电机是将机械能转换为电能或者将电能转换为机械能的装置。将机械能转换为电能的电机称为发电机；将电能转换为机械能的电机称为电动机。0.1电机调速技术概述0.1电机调速技术概述只要有合适的电源，基本上都可以用电动机来取代其他形式的动力机械，它是当今世界上应用最广泛的动力执行单元。本书主要以电动机为代表，对电机调速技术的相关知识进行介绍。电动机的特点易控制高效环保电动机是电气传动的关键部件根据工作电源、整体结构及工作原理、转子结构、用途的不同，电动机可划分为不同的类型，具体如下表所示。0.1.1电动机的分类和结构分类方式类型按工作电源分直流电动机有刷直流电动机永磁直流电动机电磁直流电动机无刷直流电动机稀土永磁直流电动机铝镍钴永磁直流电动机铁氧体永磁直流电动机交流电动机单相电动机单相罩极式异步电动机单相电阻启动异步电动机单相电容启动异步电动机单相电阻运转异步电动机三相电动机三相笼型异步电动机三相绕线型异步电动机电动机的分类1．电动机的分类分类方式类型按整体结构

及工作原理分同步电动机永磁同步电动机磁滞同步电动机磁阻同步电动机异步电动机感应电动机单相异步电动机罩极异步电动机三相异步电动机交流换向器电动机交直流两用电动机单相串励电动机推斥电动机按转子结构分绕线转子感应电动机笼型感应电动机（续表）0.1.1电动机的分类和结构1．电动机的分类分类方式类型按用途分控制用电动机步进电动机伺服电动机驱动用电动机电动工具用电动机家电用电动机其他通用小型机械设备用电动机（续表）0.1.1电动机的分类和结构1．电动机的分类电动机主要由定子、转子及其他附件组成，具体如下图所示。电动机的结构0.1.1电动机的分类和结构2．电动机的结构定子主要由机座、定子铁心和定子绕组组成，其主要作用是产生主磁场并做电动机的机械支撑。电动机的结构0.1.1电动机的分类和结构2．电动机的结构转子是电动机的重要部件，主要由转子铁心和转子绕组组成，其作用是保证产生连续的电磁力矩，通过轴输出机械能。电动机的结构0.1.1电动机的分类和结构2．电动机的结构定子和转子之间的间隙称为气隙，磁场能量主要集中在气隙内。气隙对电动机性能影响较大，气隙小可减少电动机励磁安匝及损耗。但气隙过小会增大气隙谐波磁场，使电动机杂散损耗及电磁噪声增加，影响运行可靠性。0.1.1电动机的分类和结构2．电动机的结构定子、转子间的气隙结构电动机的其他附件主要包括轴承、接线盒、风扇和风罩等。1—轴承；2—前端盖；3—转轴；4—接线盒；5—吊环；6—定子铁心；7—转子；8—定子绕组；9—机座；10—后端盖；11—风罩；12—风扇知识链接轴承用来连接固定部分和转动部分，轴承内一般装有润滑油。1—轴承；2—前端盖；3—转轴；4—接线盒；5—吊环；6—定子铁心；7—转子；8—定子绕组；9—机座；10—后端盖；11—风罩；12—风扇知识链接接线盒对引出线端子和定子绕组起保护与固定的作用。1—轴承；2—前端盖；3—转轴；4—接线盒；5—吊环；6—定子铁心；7—转子；8—定子绕组；9—机座；10—后端盖；11—风罩；12—风扇知识链接风扇安装在转轴上，有足够的冷却气流通过电动机，可使电动机的发热和散热协调平衡。1—轴承；2—前端盖；3—转轴；4—接线盒；5—吊环；6—定子铁心；7—转子；8—定子绕组；9—机座；10—后端盖；11—风罩；12—风扇知识链接风罩安装在风扇的外侧，用来保护风扇。1—轴承；2—前端盖；3—转轴；4—接线盒；5—吊环；6—定子铁心；7—转子；8—定子绕组；9—机座；10—后端盖；11—风罩；12—风扇知识链接电机调速技术的主要作用是根据不同的工作要求，调整电动机的转速或转矩，以实现对电动机驱动系统的精准控制，从而达到以下目的。电机调速技术的作用节能降耗和降低成本提高系统控制性能实现多功能操作0.1.2电机调速技术的作用通过电机调速技术可以降低能耗，实现节能目的。在一些工作场景中，不需要电动机一直以最大转速运行，通过调整转速可以降低电动机的运行功率，从而降低能耗和运行成本。此外，电机调速技术还可以减少电动机的机械磨损和热损耗，延长电动机的使用寿命，减少维修和更换成本。0.1.2电机调速技术的作用1．节能降耗和降低成本电机调速技术可以使系统的响应性更好，提高控制性能。通过调整电动机的转速或转矩，可以实现对系统的快速响应和精确控制。在一些自动化生产线、机器人系统或运输设备等需要高度精确控制的场景中，电机调速技术起到至关重要的作用。0.1.2电机调速技术的作用2．提高系统控制性能通过电机调速技术可以使电动机实现多种工作要求，具备多功能操作能力。例如：一台车床可以通过电机调速技术实现不同的工艺过程，适应不同的生产要求，提高生产效率和灵活性。3．实现多功能操作0.1.2电机调速技术的作用电动机可分为哪几类？电机调速技术要达到哪些目的？课堂训练电机调速技术概述电动机的分类和结构电机调速技术的作用课堂小结0.2电机调速系统目前，电机调速系统可分为两大类。0.2电机调速系统电机调速系统直流调速系统交流调速系统0.2电机调速系统但近年来，随着电子工业与技术的发展，高性能交流调速系统的应用范围逐渐扩大，并有取代直流调速系统的发展趋势。直流调速系统调速平滑范围宽精度高过载能力大具有良好的动态性能因此在电气传动中获得了广泛应用1．直流电动机的机械特性直流电动机的电路原理图0.2.1直流调速系统1．直流电动机的机械特性0.2.1直流调速系统1．直流电动机的机械特性0.2.1直流调速系统称为直流电动机的机械特性方程，它反映了直流电动机的转速与电磁转矩之间的变化关系。1．直流电动机的机械特性0.2.1直流调速系统直流电动机的调速方法电枢回路串电阻调速弱磁调速调节电枢电压调速2．直流电动机的调速方法0.2.1直流调速系统1)电枢回路串电阻调速2．直流电动机的调速方法0.2.1直流调速系统电枢回路串电阻调速的机械特性曲线电枢回路串电阻调速的机械特性曲线1)电枢回路串电阻调速2．直流电动机的调速方法0.2.1直流调速系统弱磁调速的机械特性曲线2）弱磁调速2．直流电动机的调速方法0.2.1直流调速系统2）弱磁调速2．直流电动机的调速方法0.2.1直流调速系统弱磁调速的机械特性曲线若磁通量为恒定值，电枢回路电阻不变，将电枢电压往小调节，可使机械特性曲线向下均匀平移，如图所示。3）调节电枢电压调速2．直流电动机的调速方法0.2.1直流调速系统调节电枢电压调速的机械特性曲线调节电枢电压调速的机械特性曲线3）调节电枢电压调速2．直流电动机的调速方法0.2.1直流调速系统目前，调节电枢电压调速是直流电动机调速的主要方法。本书项目1主要介绍这两种直流调速系统的相关知识。3）调节电枢电压调速2．直流电动机的调速方法0.2.1直流调速系统调节电枢电压调速系统根据供电形式的不同相位控制直流调速系统脉宽调制（pulsewidthmodulation，PWM）直流调速系统目前，交流调速系统逐步具备了大调速范围、高稳态精度和良好的动态响应等技术性能，在调速性能方面可以与直流调速技术媲美。同时，交流异步电动机的用电量在各国的总用电量中都占有很大的比重，交流调速系统本身存在着很大的节能潜力。因此，交流调速系统正逐步取代直流调速系统，以达到节能、缩小体积、降低成本的目的。0.2.2交流调速系统随着交流调速技术的发展，对于异步电动机，出现了两类调速方法一类是基于静态模型的交流调速方法，其动态性能不高，出现于发展初期另一类是基于动态模型的交流调速方法，其能够实现高动态性能，是随着客观需要和研究成果陆续开发出来的异步电动机0.2.2交流调速系统1．基于静态模型的交流调速方法常用的基于静态模型的交流调速方法有变极对数调速、调压调速、串级调速和变频调速四种，它们都是来源于异步电动机的转速公式，即:0.2.2交流调速系统变极对数调速是通过改变定子绕组的接线方式来实现的。由于异步电动机的极对数只能成倍改变，因此变极对数调速是有级调速而不是无级调速。变极对数调速没有滑差损耗，效率高，结构简单。1．基于静态模型的交流调速方法1）变极对数调速0.2.2交流调速系统调压调速是通过改变异步电动机定子端电压来实现调速的方法。调压时，异步电动机的临界转差率不变，导致调速范围较小，而临界转矩会大大减小，因此调压调速仅适用于10kW以下的小功率异步电动机。1．基于静态模型的交流调速方法2）调压调速0.2.2交流调速系统串级调速是在异步电动机的转子回路中串入同频电动势来实现调速的。这种调速方法将调速引起的转差功率损耗回馈给电网或电动机本身，既可提高效率、又能实现变转差率调速。串级调速常应用在数百至数千千瓦的大功率异步电动机上。1．基于静态模型的交流调速方法3）串级调速0.2.2交流调速系统1．基于静态模型的交流调速方法4）变频调速0.2.2交流调速系统变频调速的方法也有多种。变频调速变频器类型交-交变频器调速交-直-交变频器调速1．基于静态模型的交流调速方法4）变频调速0.2.2交流调速系统变频调速控制方法标量控制调速矢量控制调速直接转矩控制调速从性能上来讲，变频调速是异步电动机最理想的调速方法。1．基于静态模型的交流调速方法4）变频调速0.2.2交流调速系统异步电动机的动态模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统，要获得高动态调速性能，必须从动态模型出发，研究高性能异步电动机的调速方法。而矢量控制调速和直接转矩控制调速是已经获得成熟应用的两种基于动态模型的高性能交流调速方法。2．基于动态模型的交流调速方法0.2.2交流调速系统矢量控制调速是通过矢量变换和按转子磁链定向，得到等效直流电动机模型，然后模仿直流电动机控制电磁转矩和转子磁链，将转子磁链定向坐标系中的控制量反变换得到三相坐标系的对应量，以实施控制。2．基于动态模型的交流调速方法1）矢量控制调速0.2.2交流调速系统矢量控制调速系统在静、动态性能上可以与直流调速系统媲美，但是矢量控制的转子磁链难以观测，系统性能易受到异步电动机参数影响，且矢量变换复杂，使它的实际控制效果难于达到理论分析的结果。2．基于动态模型的交流调速方法1）矢量控制调速0.2.2交流调速系统直接转矩控制调速以异步电动机输出的电磁转矩为控制量，根据工作需要调节该电磁转矩的大小，从而使电动机的转速得到调节。2．基于动态模型的交流调速方法2）直接转矩控制调速0.2.2交流调速系统直接转矩控制调速系统弥补了矢量控制调速系统的不足，它避免了复杂的坐标变换，减少了对异步电动机参数的依赖性，以其新颖的控制思想和简洁明了的系统结果备受人们的青睐，得到了迅速的发展。本书的项目2～5主要介绍异步电动机的调压、串级、变频、矢量控制和直接转矩控制调速系统的相关知识。2．基于动态模型的交流调速方法2）直接转矩控制调速0.2.2交流调速系统直流电动机的调速方法有哪些？基于静态模型的交流调速方法有哪几种？课堂训练电机调速系统直流调速系统交流调速系统课堂小结对课件有修改、优化建议作业布置遇到问题想免费使用平台免费建课请扫描右侧二维码，添加客服微信解决文旌客服联系方式文旌客服谢谢观赏电机调速技术绪论全课导航项目1认识直流调速系统项目2认识调压调速系统

和串级调速系统项目3认识变频调速系统项目4认识矢量控制调速系统项目5认识直接转矩控制调速系统项目6了解电机调速技术的应用项目一

认识直流调速系统直流调速系统的调速范围广、静差率小、稳定性高，因此在相当长的时期内，高性能的调速系统几乎都采用了直流调速系统。并且，直流调速系统在生产设备的控制系统中是最基本的拖动控制系统。项目导读通过对直流调速系统相关知识的学习，学生能够建立较为扎实的调速系统分析与设计能力。本项目主要介绍相位控制直流调速系统和脉宽调制直流调速系统的相关知识。项目导读目标知识目标了解相位控制直流调速系统的分类。掌握各类相位控制直流调速系统的组成、工作原理及特性。掌握脉宽调制直流调速系统的主电路、控制电路及机械特性。技能目标能够正确选择直流电动机调速电路的主要单元部件，并能正确连接电路。能够调试直流电动机的调速电路。素质目标树立勤奋踏实、拼搏进取、勇于担当的奋斗精神。培育崇实尚业、刻苦钻研、精益求精的工匠精神。培养勇于探索、敢为人先、知难而进、乐于奉献的创新精神。项目引入假设这样一个场景，如果世界上没有直流调速系统，那么地铁、磁悬浮列车将停止前进，电风扇、洗衣机不再运行，电梯、起重机无法升降……当这些需要直流调速系统的设备都退出我们生活的舞台时，你是否会感到惊慌？项目引入在工业部门中，还有许多重要的生产机械，如龙门刨床、可逆轧钢机等，也同样采用的是直流调速系统。直流调速系统在许多领域中都具有重要的作用，现在，就让我们开启直流调速系统的探索之旅。直流调速电动机的应用项目引入知识与技能要求项目内容认识直流调速系统学习程度识记理解应用学习任务单闭环有静差直流调速系统

●

单闭环无静差直流调速系统

●

双闭环直流调速系统●

可逆直流调速系统●

脉宽调制直流调速系统

●

实训任务调试直流电动机的调速电路

●自我勉励相位控制直流调速系统脉宽调制直流调速系统项目导航项目实施——调试直流电动机的调速电路项目工单—认识直流调速系统1．学生分组小组成员及分工情况班级

组号

指导教师

小组成员姓名学号小组分工组长

组员

以3～5人为一组，选出组长并进行分工，填入表中。项目工单—认识直流调速系统2．工作计划工作计划查阅相关资料并预习课本，了解直流调速系统的相关知识，并填入下表中：序号工作内容负责人

项目工单—认识直流调速系统3．工作准备实施过程中所需的工具和器材等信息将实施过程中所需的工具和器材等信息填入表中。序号名称规格与型号单位数量备注

项目工单—认识直流调速系统4．工作实施工作实施过程记录表按照工作计划，将实施步骤、实施内容及遇到的问题、解决办法等记录于表中。序号实施步骤实施内容及遇到的问题解决办法

1.1

相位控制直流调速系统相位控制直流调速系统单闭环直流调速系统单闭环有静差直流调速系统单闭环无静差直流调速系统双闭环直流调速系统可逆直流调速系统1.1相位控制直流调速系统相位控制直流调速系统一般是采用普通晶闸管相控整流装置供电的直流调速系统（即晶闸管-电动机调速系统，简称V-M系统）。1.1.1单闭环有静差直流调速系统单闭环有静差直流调速系统是在负反馈基础上组成的系统，其输出量负反馈的传递路径构成一个闭合的回路，因此其是闭环调速系统。1.1.1单闭环有静差直流调速系统在单闭环有静差直流调速系统中，若被调节量是转速，则构成转速负反馈控制的直流调速系统，即转速负反馈调速系统，下面将以转速负反馈调速系统为例进行介绍。问题引入想一想，转速负反馈调速系统的各个组成部分分别可以起到怎样的作用？1.1.1单闭环有静差直流调速系统1．转速负反馈调速系统的组成和工作原理单闭环调速系统电压比较环节晶闸管整流器触发器电动机给定电源测速发电机放大器转速负反馈调速系统因为只有一个转速负反馈环转速负反馈调速系统的组成1.1.1单闭环有静差直流调速系统1．转速负反馈调速系统的组成和工作原理转速负反馈调速系统1.1.1单闭环有静差直流调速系统2．转速负反馈调速系统的静态特性分析转速负反馈调速系统静态特性的目的，就是要找出静态速降，扩大调速范围，从而改善系统的调速性能。1.1.1单闭环有静差直流调速系统2．转速负反馈调速系统的静态特性当直流电源和电位器的等效电阻，以及各环节的非线性因素均忽略时，转速负反馈调速系统中各环节的静态关系如下。1.1.1单闭环有静差直流调速系统2．转速负反馈调速系统的静态特性根据上述静态关系，可画出图中所示。图中各方块的符号代表该环节的放大系数。由系统静态结构图可以导出系统的静态特性方程，即：转速负反馈调速系统的静态结构图1.1.1单闭环有静差直流调速系统3．开环系统机械特性与闭环系统静态特性的比较闭环系统的静态特性表示闭环系统电动机转速与负载电流（或转矩）的静态关系，它在形式上与开环系统的机械特性类似，但本质上却大不相同，因此称为“静态特性”以示区别。1.1.1单闭环有静差直流调速系统3．开环系统机械特性与闭环系统静态特性的比较如果将转速负反馈调速系统的反馈回路断开就变成了开环系统，其机械特性方程为:1.1.1单闭环有静差直流调速系统3．开环系统机械特性与闭环系统静态特性的比较当闭环系统的开环放大系数

很大时，比小得多，即闭环系统的静态特性比开环系统的机械特性硬得多。1.1.1单闭环有静差直流调速系统3．开环系统机械特性与闭环系统静态特性的比较1.1.1单闭环有静差直流调速系统3．开环系统机械特性与闭环系统静态特性的比较1.1.1单闭环有静差直流调速系统3．开环系统机械特性与闭环系统静态特性的比较1.1.1单闭环有静差直流调速系统3．开环系统机械特性与闭环系统静态特性的比较直流调速系统的静态速降是由电枢回路电阻压降引起的，系统闭环后这个电阻并没有减小，那么闭环系统静态特性变硬的实质是什么呢？头脑风暴1.1.1单闭环有静差直流调速系统闭环系统静态特性曲线和开环系统机械特性曲线3．开环系统机械特性与闭环系统静态特性的比较1.1.1单闭环有静差直流调速系统闭环系统静态特性曲线和开环系统机械特性曲线3．开环系统机械特性与闭环系统静态特性的比较1.1.1单闭环有静差直流调速系统闭环系统静态特性曲线和开环系统机械特性曲线3．开环系统机械特性与闭环系统静态特性的比较1.1.1单闭环有静差直流调速系统闭环系统静态特性曲线和开环系统机械特性曲线3．开环系统机械特性与闭环系统静态特性的比较1.1.1单闭环有静差直流调速系统闭环系统静态特性曲线和开环系统机械特性曲线3．开环系统机械特性与闭环系统静态特性的比较1.1.1单闭环有静差直流调速系统闭环系统静态特性曲线和开环系统机械特性曲线1.1.1单闭环有静差直流调速系统4．直流调速系统的限流保护——电流截止负反馈直流电动机在全电压启动时会产生很大的冲击电流，如果没有专门的限流措施，将会烧坏晶闸管。1.1.1单闭环有静差直流调速系统4．直流调速系统的限流保护——电流截止负反馈要限制电流不超过其允许值，保持电流基本不变，应引入电流负反馈，但这种限流作用应只在启动和堵转时存在，在正常运行时应取消，否则静态特性将变得太软而无法工作。这种当电流大到一定程度时才出现的电流负反馈称为电流截止负反馈。（a）采用二极管1.1.1单闭环有静差直流调速系统4．直流调速系统的限流保护——电流截止负反馈1.1.1单闭环有静差直流调速系统4．直流调速系统的限流保护——电流截止负反馈（a）采用二极管1.1.1单闭环有静差直流调速系统4．直流调速系统的限流保护——电流截止负反馈（a）采用二极管1.1.1单闭环有静差直流调速系统4．直流调速系统的限流保护——电流截止负反馈（b）采用稳压管1.1.1单闭环有静差直流调速系统4．直流调速系统的限流保护——电流截止负反馈带电流截止负反馈的直流调速系统的静态特性曲线转折点堵转点1.1.1单闭环有静差直流调速系统4．直流调速系统的限流保护——电流截止负反馈带电流截止负反馈的直流调速系统的静态特性曲线堵转点1.1.1单闭环有静差直流调速系统4．直流调速系统的限流保护——电流截止负反馈带电流截止负反馈的直流调速系统的静态特性曲线1.1.2单闭环无静差直流调速系统单闭环有静差直流调速系统采用的是比例调节器，其控制作用需要偏差来维持，静差只能设法减小，无法从根本上消除。要实现无静差调速，放大器则应采用积分调节器或比例积分调节器。在实际应用中，为使系统的响应加快，一般会采用比例积分调节器。想一想，当输入出现偏差时，有怎样的解决方法？问题引入当输入出现偏差时，积分控制的输出只能逐渐增加，因此系统的动态响应较慢。从控制的快速性上看，积分控制弱于比例控制。若既要静态精度高，又要动态响应快，则可以将以上两种控制规律结合起来，取长补短，于是就组成了比例积分调节器，即PI调节器。知识链接1.1.2单闭环无静差直流调速系统1．比例积分调节器的电路结构及控制规律比例积分调节器的电路结构1.1.2单闭环无静差直流调速系统1．比例积分调节器的电路结构及控制规律比例积分调节器的电路结构1.1.2单闭环无静差直流调速系统1．比例积分调节器的电路结构及控制规律比例积分调节器的电路结构1.1.2单闭环无静差直流调速系统1．比例积分调节器的电路结构及控制规律比例积分调节器的电路结构1.1.2单闭环无静差直流调速系统1．比例积分调节器的电路结构及控制规律比例积分调节器的电路结构1.1.2单闭环无静差直流调速系统2．单闭环无静差直流调速系统的工作原理采用比例积分调节器的单闭环无静差直流调速系统转速负反馈电流截止负反馈组成如下：采用比例积分调节器的单闭环无静差直流调速系统1.1.2单闭环无静差直流调速系统2．单闭环无静差直流调速系统的工作原理采用比例积分调节器的单闭环无静差直流调速系统1.1.2单闭环无静差直流调速系统2．单闭环无静差直流调速系统的工作原理采用比例积分调节器的单闭环无静差直流调速系统1.1.2单闭环无静差直流调速系统2．单闭环无静差直流调速系统的工作原理比例积分调节器的抗扰调节过程1.1.2单闭环无静差直流调速系统2．单闭环无静差直流调速系统的工作原理比例积分调节器的抗扰调节过程1.1.2单闭环无静差直流调速系统2．单闭环无静差直流调速系统的工作原理比例积分调节器的抗扰调节过程1.1.2单闭环无静差直流调速系统2．单闭环无静差直流调速系统的工作原理比例积分调节器的抗扰调节过程1.1.2单闭环无静差直流调速系统2．单闭环无静差直流调速系统的工作原理比例积分调节器的抗扰调节过程1.1.2单闭环无静差直流调速系统2．单闭环无静差直流调速系统的工作原理比例积分调节器的抗扰调节过程1.1.2单闭环无静差直流调速系统2．单闭环无静差直流调速系统的工作原理比例积分调节器的抗扰调节过程有静差和无静差的本质区别是什么？头脑风暴1.1.3双闭环直流调速系统（a）理想启动过程1.1.3双闭环直流调速系统（b）带电流截止负反馈的启动过程1.1.3双闭环直流调速系统（b）带电流截止负反馈的启动过程1.1.3双闭环直流调速系统作用能够做到既有转速和电流两种负反馈作用限制转速和电流两种负反馈作用只能分别在不同的阶段起主要作用1.1.3双闭环直流调速系统1．双闭环直流调速系统的组成和工作原理本节以转速、电流双闭环直流调速系统为例，介绍双闭环直流调速系统，如图所示。ASR—转速调节器；ACR—电流调节器；UPE—电力电子变换器；TA—电流互感器。转速、电流双闭环直流调速系统1.1.3双闭环直流调速系统1．双闭环直流调速系统的组成和工作原理该系统中设置有两个相串联的调节器，分别用于调节转速和电流。其中，电流负反馈环节组成的闭环为电流环，电流环是内环，负责控制电动机的电枢电流；转速负反馈环节组成的闭环为速度环，速度环是外环，负责控制电动机的转速。ASR—转速调节器；ACR—电流调节器；UPE—电力电子变换器；TA—电流互感器。转速、电流双闭环直流调速系统1.1.3双闭环直流调速系统1．双闭环直流调速系统的组成和工作原理1.1.3双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统的静态结构图2．双闭环直流调速系统的静态特性1.1.3双闭环直流调速系统2．双闭环直流调速系统的静态特性当比例积分调节器饱和时，输出电压为恒值，输入量不再影响输出值，除非输入信号反向使比例积分调节器所在的闭环成为开环。双闭环直流调速系统的静态结构图1.1.3双闭环直流调速系统2．双闭环直流调速系统的静态特性双闭环直流调速系统的静态结构图1.1.3双闭环直流调速系统2．双闭环直流调速系统的静态特性1）转速调节器不饱和为双闭环直流调速系统的静态特性方程，式中，转速等于理想空载转速。1.1.3双闭环直流调速系统2．双闭环直流调速系统的静态特性1）转速调节器不饱和双闭环直流调速系统的静态特性曲线1.1.3双闭环直流调速系统2．双闭环直流调速系统的静态特性2）转速调节器饱和双闭环直流调速系统的静态特性曲线1.1.3双闭环直流调速系统2．双闭环直流调速系统的静态特性2）转速调节器饱和双闭环直流调速系统的静态特性曲线1.1.3双闭环直流调速系统2．双闭环直流调速系统的静态特性2）转速调节器饱和双闭环直流调速系统的静态特性曲线1.1.3双闭环直流调速系统2．双闭环直流调速系统的静态特性2）转速调节器饱和双闭环直流调速系统的静态特性曲线1.1.3双闭环直流调速系统2．双闭环直流调速系统的静态特性3）双闭环直流调速系统静态参数的计算双闭环直流调速系统的静态结构图1.1.3双闭环直流调速系统2．双闭环直流调速系统的静态特性3）双闭环直流调速系统静态参数的计算1.1.3双闭环直流调速系统2．双闭环直流调速系统的静态特性3）双闭环直流调速系统静态参数的计算这些关系反映了比例积分调节器的特点：双闭环直流调速系统的静态结构图静态输出量由其后面环节的需要决定，即后面的环节需要比例积分调节器提供多大的输出量，它就能提供多大，直到饱和为止。1.1.3双闭环直流调速系统3．双闭环直流调速系统的动态特性双闭环直流调速系统的动态结构图转速调节器的传递函数电流调节器的传递函数1.1.3双闭环直流调速系统1）启动过程分析双闭环直流调速系统突加给定电压启动时转速和电流的动态过程3．双闭环直流调速系统的动态特性1.1.3双闭环直流调速系统1）启动过程分析3．双闭环直流调速系统的动态特性双闭环直流调速系统突加给定电压启动时转速和电流的动态过程1.1.3双闭环直流调速系统1）启动过程分析3．双闭环直流调速系统的动态特性双闭环直流调速系统突加给定电压启动时转速和电流的动态过程1.1.3双闭环直流调速系统1）启动过程分析3．双闭环直流调速系统的动态特性双闭环直流调速系统突加给定电压启动时转速和电流的动态过程1.1.3双闭环直流调速系统1）启动过程分析3．双闭环直流调速系统的动态特性双闭环直流调速系统突加给定电压启动时转速和电流的动态过程1.1.3双闭环直流调速系统1）启动过程分析3．双闭环直流调速系统的动态特性双闭环直流调速系统突加给定电压启动时转速和电流的动态过程1.1.3双闭环直流调速系统1）启动过程分析3．双闭环直流调速系统的动态特性双闭环直流调速系统突加给定电压启动时转速和电流的动态过程1.1.3双闭环直流调速系统1）启动过程分析3．双闭环直流调速系统的动态特性双闭环直流调速系统突加给定电压启动时转速和电流的动态过程1.1.3双闭环直流调速系统1）启动过程分析3．双闭环直流调速系统的动态特性双闭环直流调速系统突加给定电压启动时转速和电流的动态过程1.1.3双闭环直流调速系统2）动态抗干扰性能分析3．双闭环直流调速系统的动态特性一般来说，双闭环直流调速系统具有较好的动态性能。双闭环直流调速系统的动态抗干扰性能抗负载扰动抗电网电压扰动1.1.3双闭环直流调速系统2）动态抗干扰性能分析3．双闭环直流调速系统的动态特性对于负载扰动，由于处在电流环之外，只能依靠转速调节器来产生抗负载扰动的作用，实现转速无静差，其抗干扰性能与单闭环直流调速系统基本相同。1.1.3双闭环直流调速系统2）动态抗干扰性能分析对于电网电压扰动，由于双闭环直流调速系统中增设了电流内环，电压波动可以通过电流负反馈进行调节，不用等它影响到转速以后再反馈。因此，在双闭环直流调速系统中，由电网电压扰动引起的动态速降比单闭环直流调速系统小得多。3．双闭环直流调速系统的动态特性前面介绍的V-M系统受晶闸管单向导电性的限制，电枢电压的极性和电磁转矩的方向都不能改变，所以电动机的旋转只有一个方向。1.1.4可逆直流调速系统但许多生产机械要求电动机既能正转，又能反转，还需要快速地启动和制动。可逆直流调速系统不仅能够实现电动机的正反向运行，还能够缩短制动时间并将系统的机械能转换成电能回馈电网，节约能量。1.1.4可逆直流调速系统根据电动机理论，改变电枢电压的极性，或者改变励磁磁通的方向，都能够改变直流电动机的旋转方向。1.1.4可逆直流调速系统1．实现可逆运行的电路实现直流电动机可逆运行的电路有两种：电枢反接可逆电路励磁反接可逆电路中大功率的可逆调速系统一般采用两组晶闸管装置组成的可逆电路。当电动机正转时，由正组晶闸管装置VF供电；反转时，由反组晶闸管装置VR供电。1.1.4可逆直流调速系统1．实现可逆运行的电路1）电枢反接可逆电路采用正反两组晶闸管装置组成的可逆电路两组晶闸管分别由两套触发装置控制电动机的启、制动和升、降速。但是，不允许让两组晶闸管同时处于整流状态，否则将造成电源短路。1.1.4可逆直流调速系统1．实现可逆运行的电路1）电枢反接可逆电路采用正反两组晶闸管装置组成的可逆电路在电枢反接可逆电路中，由于电枢回路容量大，所用晶闸管功率大、数量多、投资较大，但电枢回路电感小，切换速度快，因此适用于要求过渡过程时间短且启、制动频繁的生产机械。1.1.4可逆直流调速系统1．实现可逆运行的电路1）电枢反接可逆电路采用正反两组晶闸管装置组成的可逆电路在励磁反接可逆电路中，电动机的电枢回路采用一组晶闸管装置供电，而磁场绕组采用另一组晶闸管装置供电，利用晶闸管作为开关进行磁场电流的切换，以改变电动机的转向。1.1.4可逆直流调速系统1．实现可逆运行的电路2）励磁反接可逆电路采用正反两组晶闸管装置组成的可逆电路该电路也可以采用两组晶闸管反并联供电的方式来改变励磁方向，从而达到改变电动机转向的目的。1.1.4可逆直流调速系统1．实现可逆运行的电路2）励磁反接可逆电路采用正反两组晶闸管装置组成的可逆电路在励磁反接可逆电路中，由于励磁功率仅占电动机额定功率的1%～5%，因此所需晶闸管装置的容量小、投资少、效益高。1.1.4可逆直流调速系统1．实现可逆运行的电路2）励磁反接可逆电路采用正反两组晶闸管装置组成的可逆电路但由于励磁绕组的电感较大，励磁反向的过程较慢且电动机不允许在失磁的情况下运行，因此控制系统相对复杂一些，只适用于正、反转不太频繁的大容量生产机械。1.1.4可逆直流调速系统1．实现可逆运行的电路2）励磁反接可逆电路采用正反两组晶闸管装置组成的可逆电路1.1.4可逆直流调速系统2．晶闸管装置的整流和逆变状态1.1.4可逆直流调速系统2．晶闸管装置的整流和逆变状态采用两组晶闸管装置供电的可逆系统，当正组晶闸管装置VF处在整流状态时，电动机工作在正转状态。当电动机正向制动时，可让反组晶闸管装置VR处于逆变状态。1.1.4可逆直流调速系统2．晶闸管装置的整流和逆变状态当逆变电压小于电动机感应电动势时，则可通过反组晶闸管装置VR将电动机旋转的机械能回馈电网，这种制动方式称为回馈制动。1.1.4可逆直流调速系统2．晶闸管装置的整流和逆变状态回馈制动可以节约大量的能量，对于大功率的拖动系统，即使其是不可逆运行，为实现回馈制动，也需要采用可逆电路。1.1.4可逆直流调速系统3．可逆直流调速系统的工作状态可逆直流调速系统的工作状态正向运行正向制动反向运行反向制动1.1.4可逆直流调速系统3．可逆直流调速系统的工作状态1）正向运行（a）正向运行1.1.4可逆直流调速系统3．可逆直流调速系统的工作状态2）正向制动（b）正向制动1.1.4可逆直流调速系统3．可逆直流调速系统的工作状态3）反向运行电动机的反向运行与正向运行类似，只是两组晶闸管装置的工作状态互相交换，正组晶闸管装置VF处于阻断状态，反组晶闸管装置VR处于整流状态，电动机工作在反转状态，如图（c）所示。（c）反向运行1.1.4可逆直流调速系统3．可逆直流调速系统的工作状态4）反向制动如图（d）所示，如果电动机由反转状态进入制动状态，则可使反组晶闸管装置VR处于阻断状态，正组晶闸管装置VF处于逆变状态，制动过程的机械能通过正组晶闸管装置VF回馈给电网。（d）反向制动可逆直流调速系统有几种工作状态？实现直流电动机可逆运行的电路有哪些？课堂训练相位控制直流调速系统单闭环有静差直流调速系统单闭环无静差直流调速系统双闭环直流调速系统可逆直流调速系统课堂小结1.2脉宽调制直流调速系统脉宽调制直流调速系统是通过脉宽调制变换器对直流电动机电枢电压进行调节的自动调速系统。与相位控制直流调速系统相比，脉宽调制直流调速系统有以下几个优点（1）系统频带宽，动态响应快，动态抗干扰能力强（2）低速性能好，稳速精度高，调速范围大（3）主电路线路简单，所需功率元件少（4）直流电源采用不可控整流，对电网影响小，电流易连续、谐波少，电动机损耗和发热都较少1.2脉宽调制直流调速系统脉宽调制直流调速系统和相位控制直流调速系统的主要区别在主电路和脉宽调制控制电路。它们的闭环控制方式，以及静、动态特性分析基本相同。因此，下面仅对脉宽调制直流调速系统的控制电路和机械特性进行介绍。1.2脉宽调制直流调速系统问题引入PWM变换器可以用在哪些机器中？脉宽调制直流调速系统主电路一般采用脉宽调制变换器，简称PWM变换器，下面主要介绍PWM变换器。1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路PWM变换器不可逆PWM变换器可逆PWM变换器PWM变换器1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路这里仅分析常用的有制动作用的不可逆PWM变换器。不可逆PWM变换器类型无制动作用有制动作用1．不可逆PWM变换器1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路有制动作用的不可逆PWM变换器的电路原理图1．不可逆PWM变换器1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路1．不可逆PWM变换器有制动作用的不可逆PWM变换器的电路原理图1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路1．不可逆PWM变换器（a）电动机正常运行时使用有制动作用的不可逆PWM变换器时，电动机在正常运行、制动和轻载运行时的工作原理如下，如图所示。（b）电动机制动时（c）电动机轻载运行时有制动作用的不可逆PWM变换器的电压和电流波形1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路1）电动机正常运行时有制动作用的不可逆PWM变换器的电路原理图1．不可逆PWM变换器1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路1）电动机正常运行时1．不可逆PWM变换器（a）电动机正常运行时有制动作用的不可逆PWM变换器的电路原理图1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路1）电动机正常运行时1．不可逆PWM变换器（a）电动机正常运行时有制动作用的不可逆PWM变换器的电路原理图1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路2）电动机制动时（b）电动机制动时1．不可逆PWM变换器有制动作用的不可逆PWM变换器的电路原理图1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路2）电动机制动时1．不可逆PWM变换器（b）电动机制动时有制动作用的不可逆PWM变换器的电路原理图1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路2）电动机制动时1．不可逆PWM变换器（b）电动机制动时有制动作用的不可逆PWM变换器的电路原理图1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路3）电动机轻载运行时1．不可逆PWM变换器有制动作用的不可逆PWM变换器的电路原理图（c）电动机轻载运行时1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路3）电动机轻载运行时1．不可逆PWM变换器有制动作用的不可逆PWM变换器的电路原理图（c）电动机轻载运行时1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路3）电动机轻载运行时（c）电动机轻载运行时1．不可逆PWM变换器有制动作用的不可逆PWM变换器的电路原理图1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路1．不可逆PWM变换器（a）电动机正常运行时（b）电动机制动时（c）电动机轻载运行时有制动作用的不可逆PWM变换器的电压和电流波形应用较为广泛可逆PWM变换器主电路的结构形式H型可逆PWM变换器主电路T型可逆PWM变换器主电路1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路控制方式由4个晶体管（VT1～VT4）和4个续流二极管（VD1～VD4）组成的桥式电路2．可逆PWM变换器双极式单极式受限单极式1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路1）双极式可逆PWM变换器2．可逆PWM变换器双极式可逆PWM变换器的主电路1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路双极式可逆PWM变换器的主电路1）双极式可逆PWM变换器2．可逆PWM变换器1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路（b）反向运行1）双极式可逆PWM变换器2．可逆PWM变换器（a）正向运行1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路1）双极式可逆PWM变换器2．可逆PWM变换器（a）正向运行双极式可逆PWM变换器的主电路1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路1）双极式可逆PWM变换器2．可逆PWM变换器（a）正向运行双极式可逆PWM变换器的主电路1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路1）双极式可逆PWM变换器2．可逆PWM变换器（b）反向运行双极式可逆PWM变换器的主电路1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路1）双极式可逆PWM变换器2．可逆PWM变换器（b）反向运行双极式可逆PWM变换器的主电路1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路1）双极式可逆PWM变换器2．可逆PWM变换器1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路1）双极式可逆PWM变换器2．可逆PWM变换器1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路1）双极式可逆PWM变换器2．可逆PWM变换器1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路1）双极式可逆PWM变换器2．可逆PWM变换器1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路2）单极式可逆PWM变换器2．可逆PWM变换器单极式可逆PWM变换器的主电路1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路2）单极式可逆PWM变换器2．可逆PWM变换器单极式可逆PWM变换器的主电路1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路2）单极式可逆PWM变换器2．可逆PWM变换器单极式可逆PWM变换器的主电路1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路2）单极式可逆PWM变换器2．可逆PWM变换器单极式可逆PWM变换器的主电路1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路2）单极式可逆PWM变换器2．可逆PWM变换器单极式可逆PWM变换器的主电路1.2.2脉宽调制直流调速系统控制电路脉宽调制直流调速系统控制电路脉冲宽度调制器调制波发生器逻辑延时环节驱动保护电路脉宽调制直流调速系统控制电路的功能是产生和分配PWM波形的电压信号。1.2.2脉宽调制直流调速系统控制电路1．脉冲宽度调制器脉冲宽度调制器锯齿波脉冲宽度调制器三角波脉冲宽度调制器多谐振荡器和单稳态触发器组成的脉冲宽度调制器数字脉冲宽度调制器1.2.2脉宽调制直流调速系统控制电路1．脉冲宽度调制器1.2.2脉宽调制直流调速系统控制电路2．调制波发生器调制波发生器的调制信号通常采用锯齿波或三角波，是脉冲宽度调制器中信号的发源地，其频率是主电路所需要的开关频率。目前的脉冲宽度调制器多为数字式，可以由微处理器直接产生脉宽调制电压信号。1.2.2脉宽调制直流调速系统控制电路3．逻辑延时环节逻辑延时环节的驱动电压信号1.2.2脉宽调制直流调速系统控制电路3．逻辑延时环节逻辑延时环节的驱动电压信号1.2.2脉宽调制直流调速系统控制电路4．驱动保护电路驱动保护电路的作用是将脉冲宽度调制器输出的脉冲信号经过逻辑延时后进行功率放大。目前已有各种电力电子器件专用的驱动保护电路：用来驱动电力晶体管的UAA4002用来驱动绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的EXB系列专用驱动保护电路EXB840、EXB841、EXB850等1.2.3脉宽调制直流调速系统的机械特性脉宽调制直流调速系统的静态是指电动机的平均电磁转矩和负载转矩相平衡的状态。脉宽调制直流调速系统的机械特性是平均转速与平均电流的关系。1.2.3脉宽调制直流调速系统的机械特性采用不同形式的PWM变换器，系统的机械特性也不同。对于有制动作用的不可逆PWM变换器和双极式可逆PWM变换器，电流的方向是可逆的且电流波形是连续的，因此机械特性关系式比较简单。1.2.3脉宽调制直流调速系统的机械特性（）（）1.2.3脉宽调制直流调速系统的机械特性（）（）1.2.3脉宽调制直流调速系统的机械特性1.2.3脉宽调制直流调速系统的机械特性脉宽调制直流调速系统的机械特性曲线1.2.3脉宽调制直流调速系统的机械特性脉宽调制直流调速系统的机械特性曲线问题引入在中、小容量的脉宽调制直流调速系统中，其开关频率一般为多少？点拨目前，在中、小容量的脉宽调制直流调速系统中，由于IGBT的广泛应用，其开关频率一般在10kHz左右，这时的最大电流脉冲量在额定电流的5%以下，转速脉动量不到额定空载转速的万分之一，可以忽略不计。2021年6月，安徽金寨抽水蓄能电站完成了首台电机机组的定子吊装。该项工作的完成标志着该电站工程建设完成了一个重要的里程碑节点，为首台机组2022年顺利投产发电奠定了坚实基础。拓展阅读定子吊装，助力发电抽水蓄能电站可以作为调峰、调频、调相，以及紧急备用的重要保障电源，在用电低谷时抽水“储能”，在用电高峰时发电“释能”，平抑新能源机组发电出力，减小电网的随机性、波动性，提高电能利用效率。拓展阅读定子吊装，助力发电定子是电机机组的重要组成部分，也是电机的核心部件之一。安徽金寨抽水蓄能电站的电机定子铁心内径6.2m，外径7.37m，高度2.6m，整体起吊重量约405t，采用两台300t桥机并车联合起吊。拓展阅读定子吊装，助力发电该电站总装机容量大，建成后可大量节省安徽电网电力系统的燃煤消耗量，减少排放二氧化碳、氮氧化合物、二氧化硫，有效促进节能减排、服务绿色发展。拓展阅读定子吊装，助力发电未来，安徽金寨抽水蓄能电站除了发挥电网调节功效，还能促进革命老区经济发展，创造就业机会，在服务乡村振兴、助力实现“双碳”目标上做出贡献。拓展阅读定子吊装，助力发电问题引入发电电动机定子吊架是怎样助力发电的？PWM变换器分为哪两类？脉宽调制直流调速系统控制电路的组成是什么？课堂训练脉宽调制直流调速系统脉宽调制直流调速系统主电路脉宽调制直流调速系统控制电路脉宽调制直流调速系统的机械特性课堂小结项目实施调试直流电动机的调速电路（1）熟悉直流电动机调速电路的主要单元部件，并正确连接电路。（2）掌握直流电动机调速电路的调试方法。项目实施——调试直流电动机的调速电路1．实施目标项目实施——调试直流电动机的调速电路2．实施器材项目实施——调试直流电动机的调速电路3．实施步骤（1）按照图连接好直流电动机的调速电路。逻辑延时环节的驱动电压信号项目实施——调试直流电动机的调速电路3．实施步骤项目实施——调试直流电动机的调速电路3．实施步骤项目实施——调试直流电动机的调速电路3．实施步骤项目实施——调试直流电动机的调速电路3．实施步骤项目实施——调试直流电动机的调速电路3．实施步骤学习成果评价学习成果评价指导教师根据学生对本项目的实际学习成果进行评价，学生配合指导教师共同完成下表：学习成果评价表班级

组号

日期

姓名

学号

指导教师

项目名称认识直流调速系统评价项目评价内容评价方式满分/分评分/分学习成果评价（续表）评价项目评价内容评价方式满分/分评分/分知识

40%单闭环有静差直流调速系统的组成、工作原理和静态特性理论测试5

比例积分调节器及控制规律5

采用比例积分调节器的单闭环无静差调速系统5

转速、电流双闭环调速系统的组成、工作原理和静、动态特性5

可逆直流调速系统的可逆电路5

可逆直流调速系统的回馈制动2

脉宽调制直流调速系统主电路3

脉宽调制直流调速系统控制电路5

脉宽调制直流调速系统的机械特性5

学习成果评价评价项目评价内容评价方式满分/分评分/分技能

40%正确选择直流电动机调速电路的单元部件实践操作10

看图连接正确的电路10

掌握直流电动机调速电路的调试方法20

素养

20%积极参加教学活动，主动学习和思考综合评判5

认真完成学习和实践任务5

团结协作，与组员之间互相帮助4

服从指挥，遵守课堂纪律4

守正创新，自信自强2

合计100

（续表）学习成果评价自我评价

指导教师评价

（续表）谢谢观赏电机调速技术绪论全课导航项目1认识直流调速系统项目2认识调压调速系统

和串级调速系统项目3认识变频调速系统项目4认识矢量控制调速系统项目5认识直接转矩控制调速系统项目6了解电机调速技术的应用项目二认识调压调速系统和串级调速系统随着电力电子技术的发展，电力半导体器件和微处理器的性能不断提高，使得交流调速技术得到了迅速发展，其设备容量和性能指标不断提高。在各工业部门中，交流调速系统逐步取代直流调速系统，以达到节能降耗、降低成本的目的。本项目主要介绍交流调速系统中调压调速系统和串级调速系统的相关知识。项目导读目标知识目标掌握调压调速系统的工作原理，以及带转速负反馈闭环控制的调压调速系统的静、动态特性。掌握串级调速系统的工作原理及特性。了解双闭环串级调速系统的组成及数学模型。了解双馈串级调速系统的工作原理及特点。目标技能目标能够连接三相异步电动机的调速电路。能够正确调试调压调速系统的电路。素质目标培育崇尚技艺、求实创新的职业品质。树立追求卓越、勇于拼搏的奋斗精神。养成恪尽职守、事必躬亲、开拓进取的工作作风。项目引入调压调速系统就像一个可以调节水流的水龙头，它通过调节电压的大小来控制电动机转速。调压调速系统不仅可以实现电动机的平滑调速，还能够节能减排。串级调速系统则像一个可以随时更换齿轮比的自行车变速器，它通过在电动机转子和定子之间增加一个额外的控制环节，来实现更加精细的速度控制。这样，无论是爬坡还是平地行驶，都可以轻松应对。调压调速系统和串级调速系统在电机调速领域都具有十分重要的作用，下面就让我们来一探究竟。项目引入知识与技能要求项目内容认识直流调速系统学习程度识记理解应用学习任务调压调速系统的工作原理

●

带转速负反馈闭环控制的调压调速系统

●

变极调压调速系统●

串级调速系统的工作原理和特性●

双闭环串级调速系统

●

双馈串级调速系统●实训任务调试直流电动机的调速电路

●自我勉励调压调速系统串级调速系统项目导航项目实施——调试调压调速系统的电路项目工单—认识调压调速系统和串级调速系统1．学生分组小组成员及分工情况班级

组号

指导教师

小组成员姓名学号小组分工组长

组员

以3～5人为一组，选出组长并进行分工，填入下表中。2．工作计划工作计划查阅相关资料并预习课本，了解调压调速系统和串级调速系统的相关知识，并填入下表中。序号工作内容负责人

项目工单—认识调压调速系统和串级调速系统3．工作准备实施过程中所需的工具和器材等信息将实施过程中所需的工具和器材等信息填入表中。序号名称规格与型号单位数量备注

项目工单—认识调压调速系统和串级调速系统4．工作实施工作实施过程记录表按照工作计划，将实施步骤、实施内容及遇到的问题、解决办法等记录于表中。序号实施步骤实施内容及遇到的问题解决办法

项目工单—认识调压调速系统和串级调速系统2.1调压调速系统2.1调压调速系统调压调速是通过改变定子端电压使电动机在某一转速范围内实现调速的调速方法，其适用于三相异步电动机。调压调速系统通过增加转差功率的消耗来换取转速的降低，属于转差功率消耗型调速系统。调压调速系统交流调压器异步电动机控制单元其中，交流调压器一般是从额定电压向下调节，即降压调节。因为当电压超过额定电压后，会导致电动机磁通量过饱和，使电流剧增，甚至烧毁电动机。2.1调压调速系统课堂互动想一想，调压调速系统是怎样工作的？调压调速系统的工作原理2.1.1调压调速系统概述1．调压调速系统的工作原理2.1.1调压调速系统概述1．调压调速系统的工作原理2.1.1调压调速系统概述1．调压调速系统的工作原理调压调速系统的机械特性曲线2.1.1调压调速系统概述1．调压调速系统的工作原理调压调速系统的机械特性曲线2.1.1调压调速系统概述1．调压调速系统的工作原理调压调速系统的机械特性曲线2.1.1调压调速系统概述1．调压调速系统的工作原理调压调速系统的机械特性曲线2．不同负载转矩特性下调压调速系统的效果2.1.1调压调速系统概述调压调速系统的机械特性曲线课堂互动力矩电动机的机械特性有哪些？知识链接调压调速系统的机械特性曲线2．不同负载转矩特性下调压调速系统的效果2.1.1调压调速系统概述（3）对于恒功率负载，调压调速系统则不适用。调压调速系统的机械特性曲线2．不同负载转矩特性下调压调速系统的效果2.1.1调压调速系统概述高转差率三相异步电动机深槽式异步电动机双笼型异步电动机其转子由高电阻率的黄铜条制成启动转矩大电流小特性当异步电动机采用调压调速系统时，风机和泵类负载的调速范围大于恒转矩负载的原因是什么呢？头脑风暴2.1.2带转速负反馈闭环控制的调压调速系统带转速负反馈闭环控制的调压调速系统（a）原理图（b）静态特性曲线2.1.2带转速负反馈闭环控制的调压调速系统带转速负反馈闭环控制的调压调速系统（a）原理图（b）静态特性曲线2.1.2带转速负反馈闭环控制的调压调速系统带转速负反馈闭环控制的调压调速系统（a）原理图（b）静态特性曲线2.1.2带转速负反馈闭环控制的调压调速系统带转速负反馈闭环控制的调压调速系统（a）原理图（b）静态特性曲线2.1.2带转速负反馈闭环控制的调压调速系统带转速负反馈闭环控制的调压调速系统（a）原理图（b）静态特性曲线1．带转速负反馈闭环控制的调压调速系统的静态结构图2.1.2带转速负反馈闭环控制的调压调速系统带转速负反馈闭环控制的调压调速系统的静态结构图（a）原理图1．带转速负反馈闭环控制的调压调速系统的静态结构图2.1.2带转速负反馈闭环控制的调压调速系统带转速负反馈闭环控制的调压调速系统的静态结构图1．带转速负反馈闭环控制的调压调速系统的静态结构图2.1.2带转速负反馈闭环控制的调压调速系统带转速负反馈闭环控制的调压调速系统的静态结构图2．带转速负反馈闭环控制的调压调速系统的近似动态结构图2.1.2带转速负反馈闭环控制的调压调速系统在对系统进行动态分析和设计时，由静态结构图可以得到动态结构图。该动态结构图是在稳态工作点A处求得的，只适用于工作点附近的稳定性和动态性能分析，且该数学模型忽略了电动机的电磁惯性，因此是一个近似模型。如图中所示。GT-V—晶闸管交流调压器和触发器；MA—异步电动机；FBS—测速反馈环节带转速负反馈闭环控制的调压调速系统的近似动态结构图2．带转速负反馈闭环控制的调压调速系统的近似动态结构图2.1.2带转速负反馈闭环控制的调压调速系统（1）转速调节器采用比例积分调节器，可以消除静差并改善动态性能，其传递函数为：GT-V—晶闸管交流调压器和触发器；MA—异步电动机；FBS—测速反馈环节带转速负反馈闭环控制的调压调速系统的近似动态结构图2．带转速负反馈闭环控制的调压调速系统的近似动态结构图2.1.2带转速负反馈闭环控制的调压调速系统（2）晶闸管交流调压器和触发器的输入输出关系原则上是非线性的，但在一定范围内可假定为线性函数，它的传递函数可近似写为：GT-V—晶闸管交流调压器和触发器；MA—异步电动机；FBS—测速反馈环节带转速负反馈闭环控制的调压调速系统的近似动态结构图2．带转速负反馈闭环控制的调压调速系统的近似动态结构图2.1.2带转速负反馈闭环控制的调压调速系统GT-V—晶闸管交流调压器和触发器；MA—异步电动机；FBS—测速反馈环节带转速负反馈闭环控制的调压调速系统的近似动态结构图2．带转速负反馈闭环控制的调压调速系统的近似动态结构图2.1.2带转速负反馈闭环控制的调压调速系统带恒转矩负载时的电力拖动系统的运动方程为：GT-V—晶闸管交流调压器和触发器；MA—异步电动机；FBS—测速反馈环节带转速负反馈闭环控制的调压调速系统的近似动态结构图2．带转速负反馈闭环控制的调压调速系统的近似动态结构图2.1.2带转速负反馈闭环控制的调压调速系统则在稳态工作点A附近的微偏量运动方程为：

GT-V—晶闸管交流调压器和触发器；MA—异步电动机；FBS—测速反馈环节带转速负反馈闭环控制的调压调速系统的近似动态结构图2．带转速负反馈闭环控制的调压调速系统的近似动态结构图2.1.2带转速负反馈闭环控制的调压调速系统异步电动机在忽略电磁惯性时的近似微偏等效框图课堂互动异步电动机的调压调速系统的缺点？点拨异步电动机的调压调速系统结构简单、控制方便、成本低廉，但有以下几个缺点：

系统为微偏线性模型，只能用于机械特性曲线上工作点附近的