目錄·第8章

第8章交流電動機調速系統

8-1晶閘管交流調壓調速系統

8-2交流電動機變頻調速系統

8-3其他交流調速系統

8.1電磁轉差離合器調速系統

8.2交流調壓調速系統

8.3線繞式異步電動機調速系統

8.4晶閘管變頻調速系統第8章交流電動機調速系統

①掌握交流異步電動機調速的基本原理及主要方法；②了解電磁轉差離合器調速系統的原理和調速性能。③掌握交流調壓調速系統和線繞式異步電動機調速系統的特性、原理及應用領域；④了解變頻調速系統的分類、脈寬調制型變頻調速和交-交變頻調速的基本原理，調速特性及應用范圍；基本要求第8章交流電動機調速系統

①交流異步電動機調速系統的基本原理，各類調速系統的基本原理與類型以及幾種主要系統的基本組成；

②不同調速方法所獲得的電動機調速的特性和特點，不同調速方法的應用場合。

不同調速系統的原理，變頻調速系統的分類與系統原理；重點難點電磁轉差離合器第8章交流電動機調速系統通過改變電磁離合器的勵磁電流實現調速的異步電動機-電磁離合器調速系統，

具有裝置及控制電路簡單、價格便宜等優點，但低速運行時，損耗較大，效率較低。

8.1電磁轉差離合器調速系統

結構圖原理圖第8章交流電動機調速系統當異步電動機定子與轉子的參數恒定時，在一定的轉差率下，電動機的電磁轉矩T

與加在定子繞組上的電壓U的平方成正比。因此，通過改變異步電動機的定子電壓，從而改變電動機在一定輸出轉矩下的轉速是一種簡單而方便的調速方法。

優點：控制電路簡單、價格低、使用維修方便等，缺點：損耗大、效率低、調速特性軟，低速時穩定性差、調速范圍窄。若加入轉速負反饋構成閉環系統，就可使低速特性變得較硬、穩定性變好，調速范圍加寬。

8.2交流調壓調速系統

㈠交流調壓原理第8章交流電動機調速系統㈡單相交流調壓8.2交流調壓調速系統

電阻負載

阻感負載單相交流調壓電路及其波形第8章交流電動機調速系統三相交流調壓電路星形聯結三相三線8.2交流調壓調速系統

㈢三相交流調壓

任一相導通須和另一相構成回路。

電流通路中至少有兩個晶閘管，應采用雙脈沖或寬脈沖觸發。觸發脈沖順序和三相橋式全控整流電路一樣，

順序為VT1～VT6，依次相差60°。相電壓過零點定為α

的起點，

α角移相范圍是0°～150°。

第8章交流電動機調速系統8.2交流調壓調速系統

㈢三相交流調壓α=30°α=60°α=120°不同α角時a相負載相電壓波形第8章交流電動機調速系統8.2交流調壓調速系統

㈢三相交流調壓不同α角時a相負載相電壓波形

0°≤a

＜60°60°≤a

＜90°90°≤a

＜150°a

＝0°a

＝30°a

＝60°a

＝120°第8章交流電動機調速系統對于線繞式異步電動機，可采用轉子回路中串接電阻或串接電勢兩種調速方法。

①轉子回路串電阻調速時，

在電阻上將消耗大量的能量，速度越低，指耗越大；②轉子回路串入一外加電勢，就構成了串級調速系統，

由于其能量損耗小，且機械特性也較硬，從而獲得較廣泛的應用。

8.3線繞式異步電動機調速系統

第8章交流電動機調速系統變頻調速的基本原理是異步電動機的同步轉速n0

與定子供電電源的頻率f成正比，改變f就可改變n0，從而實現調速。

具有效率高、調速范圍寬，調速精度高等特點，是異步電動機比較理想的調速方法。

變頻調速系統主要有：①交-直-交電壓型變頻調速系統④交-交變頻調速系統

②交-直-交電流型變頻調速系統③脈寬型變頻調速系統（交-直-交電壓型）8.4交流變頻調速系統

㈠概述第8章交流電動機調速系統㈡交-直-交電壓型交流變流電路8.4交流變頻調速系統

不能再生反饋電力的電壓型間接交流變流電路整流部分采用的是不可控整流，它只能由電源向直流電路輸送功率，而不能反饋電力。逆變部分的能量是可以雙向流動的，若負載能量反饋到中間直流電路，將導致電容電壓升高，稱為泵升電壓。不能再生反饋的電壓型間接交流變流電路整流逆變第8章交流電動機調速系統㈡交-直-交電壓型交流變流電路8.4交流變頻調速系統

①帶有泵升電壓限制電路

當泵升電壓超過一定數值時，使V0導通，把從負載反饋的能量消耗在R0上。②利用可控變流器實現再生反饋

當負載回饋能量時，可控變流器工作于有源逆變狀態，將電能反饋回電網。②利用可控變流器實現再生反饋的電壓型間接交流變流電路①帶有泵升電壓限制電路的電壓型間接交流變流電路第8章交流電動機調速系統㈡交-直-交電壓型交流變流電路8.4交流變頻調速系統

整流和逆變均為PWM控制的電壓型間接交流變流電路③③整流和逆變均為PWM控制

整流和逆變電路的構成完全相同，均采用PWM控制，能量可雙向流動。輸入輸出電流均為正弦波，輸入功率因數高，且可實現電動機四象限運行。第8章交流電動機調速系統㈡交-直-交電壓型交流變流電路8.4交流變頻調速系統

整流和逆變均為PWM控制的電壓型間接交流變流電路③不能再生反饋的電壓型間接交流變流電路②利用可控變流器實現再生反饋的電壓型間接交流變流電路①帶有泵升電壓限制電路的電壓型間接交流變流電路第8章交流電動機調速系統㈢交-直-交電流型交流變流電路8.4交流變頻調速系統

電流型交-直-交PWM變頻電路電流型交-直-交PWM變頻電路負載為三相異步電動機，適用于較大容量的場合。采用可控整流的電流型間接交流變流電路整流逆變第8章交流電動機調速系統㈢交-直-交電流型交流變流電路8.4交流變頻調速系統

整流和逆變均為PWM控制的電流型間接交流變流電路通過對整流電路的PWM控制使輸入電流為正弦并使輸入功率因數為1。整流和逆變均為PWM控制的電流型間接交流變流電路采用可控整流的電流型間接交流變流電路整流逆變第8章交流電動機調速系統㈢交-直-交電流型交流變流電路8.4交流變頻調速系統

電流型交-直-交PWM變頻電路具備再生反饋電力的電路整流和逆變均為PWM控制的電路

不能再生反饋電力的電路整流逆變整流逆變第8章交流電動機調速系統㈣交-交變頻調速系統正組變流器反組變流器單相交交變頻電路原理圖由P組和N組反并聯的晶閘管變流電路構成，和直流電動機可逆調速用的四象限變流電路完全相同。變流器P和N都是相控整流電路。直流電動機可逆調速電路原理圖u0正組變流器i0

反組變流器PN8.4交流變頻調速系統

第8章交流電動機調速系統㈣交-交變頻調速系統u0正組變流器i0

反組變流器PN8.4交流變頻調速系統

ωtu00輸出電壓平均輸出電壓單相交交變頻電路原理圖和輸出電壓波形

P組工作時，負載電流i0為正，

N組工作時，負載電流i0為負。

兩組變流器按一定的頻率交替工作，負載得到該頻率的交流電。

改變兩組變流器的切換頻率，

就可改變輸出頻率ω0

。改變變流電路的控制角a

就可以改變交流輸出電壓的幅值。第8章交流電動機調速系統㈣交-交變頻調速系統8.4交流變頻調速系統

Oωtu0ωtOi0①②③④⑥⑤單相交交變頻電路輸出電壓和電流波形考慮無環流工作方式下io過零的死區時間，一周期可分為6段。第1段

i0＜0，u0＞0，反組逆變第2段電流過零，為無環流死區第3段

i0＞0，u0＞0，正組整流

第4段

i0＞0，u0＜0，正組逆變

第5段又是無環流死區

第6段

i0＜0，u0＜0，為反組整流

第8章交流電動機調速系統㈣交-交變頻調速系統8.4交流變頻調速系統

由三組輸出電壓相位各差120°的單相交交變頻電路組成。輸出星形聯結方式三相交交變頻電路三相交交變頻器簡圖因為三組的輸出聯接在一起，其電源進線必須隔離，因此分別用三個變壓器供電。正組變流器反組變流器單相交交變頻電路原理圖第8章交流電動機調速系統㈣

交-交變頻調速系統8.4交流變頻調速系統

由三組輸出電壓相位各差120°的單相交交變頻電路組成。輸出星形聯結方式三相交交變頻電路三相交交變頻器簡圖詳圖因為三組的輸出聯接在一起，其電源進線必須隔離，因此分別用三個變壓器供電。第8章交流電動機調速系統㈣

交-交變頻調速系統8.4交流變頻調速系統

輸出星形聯結方式三相交交變頻電路三相交交變頻器簡圖詳圖由于輸出端中點不和負載中點相聯接，所以在構成三相變頻電路的六組橋式電路中，至少要有不同輸出相的兩組橋中的四個晶閘管同時導通才能構成回路，形成電流。第8章交流電動機調速系統㈣

交-交變頻調速系統8.4交流變頻調速系統

輸出星形聯結方式三相交交變頻電路三相交交變頻器簡圖詳圖

和整流電路一樣，同一組橋內的兩個晶閘管靠雙觸發脈沖保證同時導通。

兩組橋之間則是靠各自的觸發脈沖有足夠的寬度，以保證同時導通。第8章交流電動機調速系統㈤異步電動機變頻調速系統8.4交流變頻調速系統

籠型異步電動機的定子頻率控制方式，有：

①恒壓頻比（U/f）控制③矢量控制

②轉差頻率控制④直接轉矩控制

恒壓頻比控制是比較簡單，被廣泛采用的控制方式。該方式被用于轉速開環的交流調速系統，適用于生產機械對調速系統的靜、動態性能要求不高的場合。對變頻器的電壓和頻率的比率進行控制，使該比率保持恒定，即恒壓頻比控制，以維持電動機氣隙磁通為額定值，避免因頻率變化導致磁飽和而造成勵磁電流增大，引起功率因數和效率的降低。第8章交流電動機調速系統㈤異步電動機變頻調速系統8.4交流變頻調速系統

采用恒壓頻比控制的變頻調速系統框圖整流逆變轉速給定既作為調節加減速的頻率f指令值，同時經過適當分壓，作為定子電壓U1的指令值。該比例決定了U/f比值，可以保證壓頻比為恒定。第8章交流電動機調速系統㈤異步電動機變頻調速系統8.4交流變頻調速系統

采用恒壓頻比控制的變頻調速系統框圖整流逆變在給定信號之后設置的給定積分器，

將階躍給定信號轉換為按設定斜率逐漸變化的斜坡信號ugt，

使電動機的電壓和轉速都平緩地升高或降低，避免產生沖擊。第8章交流電動機調速系統㈤異步電動機變頻調速系統8.4交流變頻調速系統

采用恒壓頻比控制的變頻調速系統框圖整流逆變給定積分器輸出幅值和極性代表輸出電壓、頻率和電機轉向。

絕對值變換器輸出ugt的絕對值uabs，

電壓頻率控制環節根據uabs及ugt極性得出電壓及頻率指令信號。

第8章交流電動機調速系統㈤異步電動機變頻調速系統8.4交流變頻調速系統

采用恒壓頻比控制的變頻調速系統框圖整流逆變經PWM生成環節形成控制逆變器的PWM信號，

再經驅動電路控制變頻器中IGBT的通斷，

使變頻器輸出所需頻率、相序和大小的交流電壓，從而控制交流電機的