第2篇内容提要概述直流电机的不足直到20世纪60~70年代，随着电力电子技术的发展，出现了采用电力电子变换器的交流拖动系统，大规模集成电路和计算机控制的应用，使高性能的交流调速系统得到发展，一直被认为是天经地义的交直流拖动按调速性能分工的格局终于被打破。交流拖动控制系统已经成为当前电力拖动控制的主要发展方向。交流拖动控制系统的应用领域1.一般性能的节能调速许多在工艺上需要调速的生产机械过去多用直流拖动，鉴于交流电机比直流电机结构简单、成本低廉、工作可靠、维护方便、惯量小、效率高，如果改成交流拖动，显然能够带来不少的效益。2.高性能的交流调速系统和伺服系统20世纪70年代初发明了矢量控制技术，或称磁场定向控制技术，通过坐标变换，把交流电机的定子电流分解成转矩分量和励磁分量，用来分别控制电机的转矩和磁通，就可以获得和直流电机相仿的高动态性能，从而使交流电机的调速技术取得了突破性的进展。交流调速系统的两大类►异步电动机的转速按电动机的实际调速方法分类~即Pm=Pmech+PsPmech=(1–s)PmPs=sPm从能量转换的角度上看，转差功率是否增大，是消耗掉还是得到回收，是评价调速系统效率高低的标志。从这点出发，可以把异步电机的调速系统分成三类。1.转差功率消耗型调速系统2.转差功率馈送型调速系统3.转差功率不变型调速系统同步电机的调速自控变频调速利用转子磁极位置的检测信号来控制变压变频装置换相，类似于直流电机中电刷和换向器的作用，因此有时又称作无换向器电机调速，或无刷直流电机调速。开关磁阻电机是一种特殊型式的同步电机，有其独特的比较简单的调速方法，在小容量交流电机调速系统中很有发展前途。第5章本章提要本章要点5.1异步电动机变压调速电路交流变压调速系统可控电源控制方式电路结构：采用晶闸管反并联供电方式，实现异步电动机可逆和制动。反向运行方式图5-2所示为采用晶闸管反并联的异步电动机可逆和制动电路，其中，晶闸管1~6控制电动机正转运行，反转时，可由晶闸管1、4和7~10提供逆相序电源，同时也可用于反接制动。制动运行方式当需要能耗制动时，可以根据制动电路的要求选择某几个晶闸管不对称地工作，例如让1、2、6三个器件导通，其余均关断，就可使定子绕组中流过半波直流电流，对旋转着的电动机转子产生制动作用。必要时，还可以在制动电路中串入电阻以限制制动电流。图5-3异步电动机的稳态等效电路参数定义电流公式在一般情况下，LmLls，则，C11这相当于将上述假定条件的第3)条改为忽略铁损和励磁电流。这样，电流公式可简化成(5-2)转矩公式最大转矩公式异步电动机机械特性带恒转矩负载工作时，普通笼型异步电机变电压时的稳定工作点为A、B、C，转差率s的变化范围不超过0~sm，调速范围有限。带风机类负载运行，则工作点为D、E、F，调速范围可以大一些。交流力矩电机的机械特性5.3闭环控制的变压调速系统及其静特性1.系统组成2.系统静特性尽管异步电机的开环机械特性和直流电机的开环特性差别很大，但是在不同电压的开环机械特性上各取一个相应的工作点，连接起来便得到闭环系统静特性，这样的分析方法对两种电机是完全一致的。变压调速系统的特点3.系统静态结构图中，Ks=Us/Uc为晶闸管交流调压器和触发装置的放大系数；=Un/n为转速反馈系数；ASR采用PI调节器；n=f(Us,Te)是式（5-3）所表达的异步电机机械特性方程式，它是一个非线性函数。稳态时，Un*=Un=nTe=TL根据负载需要的n和TL可由式（5-3）计算出或用机械特性图解法求出所需的Us以及相应的Uc。5.4闭环变压调速系统的近似动态结构图系统动态结构转速调节器ASR晶闸管交流调压器和触发装置测速反馈环节异步电机近似的传递函数（1）异步电机近似的线性机械特性后者相当于忽略异步电机的漏感电磁惯性。在此条件下，（5-6）这是在上述条件下异步电机近似的线性机械特性。（2）稳态工作点计算（3）微偏线性化式（5-8）减去式（5-7），得（5-9）将式（5-10）代入式（5-9），得（5-11）式（5-11）就是在稳态工作点附近微偏量Te与Us和间的关系。带恒转矩负载时电力拖动系统的运动方程式为按上面相同的方法处理，可得在稳态工作点A附近的微偏量运动方程式为（5-12）将式（5-11）和（5-12）的微偏量关系画在一起，即得异步电机在忽略电磁惯性时的微偏线性化动态结构图，如图5-9所示。如果只考虑U1到之间的传递函数，可先取TL=0，图5-9中小闭环传递函数可变换成（4）近似动态结构图（5）异步电机的近似线性化传递函数式中KMA—异步电机的传递系数，Tm—异步电机拖动系统的机电时间常数，由于忽略了电磁