电力拖动自动控制系统课件

电力拖动自动控制系统 —运动控制系 统

第 5章

基于稳态模型的异 步电动机调速系统

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 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 机械特性，并在此基础上设计异步 电动机调速系统。

基于稳态模型的调速方法

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 速两类。

内 容 提 要异步电动机稳态数学模型和调速方法 异步电动机调压调速 异步电动机变压变频调速 电力电子变压变频器 转速开环变压变频调速系统 转速闭环转差频率控制的变压变频调速 系统

5.1 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包括异步电动 机稳态等值电路和机械特性，两者既有 联系，又有区别。 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。 机械特性则表征了转矩与转差率(或 转速)的稳态关系。

5.1.1异步电动机稳态数学模型

转差率与转速的关系n1 n s n1

或

n (1 s)n160 f1 n1 np

同步转速

供电电源频率

f1

电动机极对数

np

异步电动机稳态等效电路假定条件：①忽略空间和时间谐波， ②忽略磁饱和，③忽略铁损

图5-1

异步电动机T型等效电路

异步电动机稳态等效电路

转子相电流(折合到定子侧)I ' r ' r

Us R 2 ' 2 Rs C1 s 1 Lls C1 Llr 2

式中

Rs j 1 Lls Lls C1 1 1 j 1 Lm Lm

异步电动机稳态等效电路忽略励磁电流

图5-2 异步电动机简化等效电路

异步电动机稳态等效电路

简化等效电路的相电流Us Rs 12 Lls L'lr s Rr'2

Is

' Ir

2

异步电动机的机械特性

异步电动机传递的电磁功率

3I R Pm s

'2 r

' r

机械同步角速度

m1

1np

异步电动机的机械特性

异步电动机的电磁转矩(机械特性方程式 )Te Pm

m1

' R I r'2 r 1 s

3n p

3n pU s2 Rr' / s' 2 Rr 2 ' 1 R L L 1 ls lr s s

2

1 sRs R

3n pU s2 Rr' s' 2 r

s Lls L2 2 1

' 2 lr

异步电动机的机械特性对s求导，并令dTe 0 ds

最大转矩，又称临界转矩Tem

2 1 Rs Rs2 12 ( Lls L'lr ) 2

3n pU

2 s

异步电动机的机械特性

临界转差率：对应最大转矩的转差率sm Rr' R s2 12 ( Lls L'lr ) 2

异步电动机的机械特性将机械特性方程式分

母展开Te 3n pU s2 Rr' s2 2 '2 ' 2 2 ' 2 1 s Rs Rr 2sRs Rr s 1 Lls Llr 3n pU s2 Rr' s 2 ' 2 2 1 1 Lls Llr s Rs2 s 2 2sRs Rr' Rr'2

异步电动机的机械特性当s很小时，忽略分母中含s各项

Te

3npU s

1R

2 s ' r

s

转矩近似与s成正比，机械特性近似为直 线