口【编者的话】自世纪年代以来,在电气传动领域中用交流电机调速取代直流电机调速一直是不可逆转的趋势,目前,交流调速已成为满足各种生产工艺要求和节约电能的重要措施。在多种交流调速方法中,变频调速的应用发展最快,尽管变频器的生产成本稍高,但其调速性能和装置效率始终处于各种调速方法之首,因此,现在变频调速的应用已成为交流电机调速的主流。据统计,近年来国内变频器市场保持着一的年增长率,处于一个高速增长的时期,预计。。年的年销售量将超过。。亿元。有鉴于此,普及变频调速原理和应用的知识十分重要,为了适应需要,《变频器世界》杂志编委会要我撰写“交流电机变频调速”的连载讲座,谨在拙著《电力拖动自动控制系统运动控制系统》和《交,—,,流调速系统》的基础上删去深人的理论分析和公式推导加强应用实例以飨读者。—陈伯时交流电机变频调速讲座第一讲异步电动机的变压变频调速原理和稳态特性上海大学陈伯时在异步电动机调速系统中,调速中每极磁通量为额定值不变。如果磁由式一可知,只要控制好电动性能最好、应用最广的系统是变压变通太弱,没有充分利用电动机的铁势和频率,,便可达到控制磁通。。频调速系统。在这种系统中,要调节心,是一种浪费如果过分增大磁通,的目的,对此,需要考虑基频额定频电动机的转速,须同时调节定子供电又会使铁心饱和,从而导致过大的励率以下和基频以上两种情况。电源的电压和频率,可以使机械特性磁电流,严重时会因绕组过热而损坏基频以下调速平滑地上下移动,并获得很高的运行电动机。在交流异步电动机中,由于由式一可知,要保持中。不效率。但是,这种系统需要一台专用磁通是由定子和转子磁动势合成产生变,当频率从额定值向下调节的变压变频电源,增加了系统的成的,需要采取一定的控制方式才能保时,必须同时降低电动势,使。,,。本近来由于交流调速日益普及持磁通恒定。上一,六常值对变压变频器的需求量不断增长加三相异步电动机定子每相电动势上市场竞争的因素,其售价逐渐走的有效值是即采用电动势频率比为恒值的控·低,使得变压变频调速系统的应用与、,中。一制方式。日俱增。下面首先叙述异步电动机的式中然而,绕组中的感应电动势是难变压变频调速原理。气隙磁通在定子每相中感以直接控制的,当电动势值较高时,—,应电动势的有效值可以忽略定子绕组的漏磁阻抗压降】、,异步电动机变压变频—定子频率而认为定子相电压‘则得调速原理定子每相绕组串联匝数、常值一,—在进行电动机调速时常须考虑呱定子基波绕组系数关。—。。的一个重要因素就是希望保持电动机中—每极气隙磁通量这是恒压频比的控制方式口咖帅低频时,,和都较小,定子漏乓向上升高,但定子电压不可能超过额定电压,,最多只能保持,这磁阻抗压降所占的份量就比较显著,将迫使磁通与频率成反比地降低,相当于直流电动机弱磁升速的情况。不能再忽略。这时,可以人为地把电把基频以下和基频以上两种情况的控制特性画在一起,如图一所示。如果压抬高一些,以便近似地补偿定子电动机在不同转速时所带的负载都能使电流达到额定值,即都能在允许温升下压降。带定子压降补偿的恒压频比控长期运行,则转矩基本上随磁通变化,按照电气传动原理,在基频以下,磁通制特性如图一所示的线,无补偿的恒定时转矩也恒定,属于“恒转矩调速”性质,而在基频以上,转速升高时,控制特性则为线。转矩降低,基本上属于“恒功率调速”性质。在实际应用中,由于负载大小不,一同需要补偿的定子压降值也不一异步电动机电压频率协调控制时的稳态特性样,在控制软件中,须备有不同斜率异步电动机的稳态等效电路和感应电动势的补偿特性,以便用户选择。按照异步电动机原理,它的稳态等效电路如图卜所示,图中标明了不同磁基频以上调速通所产生的感应电动势,其意义如下,在基频以上调速时频率应该从—气隙磁通或互感磁通在定子每相绕组中的感应电动势定子全磁通在定子每相绕组中的感应电动势—。叫转子全磁通在转子绕组中的感应电动势折合到定子侧‘一—一,式已给出气隙磁通的感应电动势现再写在下面·二,,,。。一⋯矛与此相仿·牙,中。一石人·嵘、中一无补偿带定子压降补偿——恒压恒频正弦波供电时异步电动机的机械特性图一恒压频比控制特性异步电动机正常工作时,定子由恒压恒频的正弦波电源供电,由于定子电诬汽,一恒转矩祝速恒功率祠邃压和电源角频率。、均为恒值这时的机械特性方程式可写成如式所示形户的式中︸勺矛以﹄了、、八︶、码码一一一兀’时,石,少当很小时,可忽略上式分母中含各项,则如石诊、码二翌望一一一图异步电动机变压变频调速的控制特性卜‘叮,︾吕、月一﹃产﹄是,,