异步电动机的变频调速控制方式
- 格式：doc
- 大小：497.50 KB
- 文档页数：12
下载文档原格式
合集下载
三相异步电动机的变极调速控制
SB3常闭触头 先断开，切断 KM1线圈电路
SB2常开触头 后闭合
KM1自锁触头复位断开
KM1主触 头断开
电动机因惯 性继续旋转
KM1互锁触头复位闭合
KM2、KM3 线圈都得电
●按钮控制的双速电动机变极调速工作过程
2）高速运转
需要高速运转时，也需要先按下低速启动按钮SB2，把定子 绕组接成△，让电动机低速启动。 启动结束，再按下高速启动按钮SB3，把定子绕组换接成YY， 实现电动机高速运行。
KT常开延时闭合
KM1失电 拆除△接线，切除电动机正序电源
定子绕组尾端接反序电源
KM2得电 KM3得电
电动机YY连接， 定子绕组首端 高速运转 短接于一点
变极调速安装接线注意事项： 1）正确识别电动机定子绕组的9个接线端子。 2）交换任意两相电源的相序。
2）按钮控制的双速电动机变极调速
注意控制电路的线号
三、变极调速原理
把定子每相绕组都看成两个完全对称的“半相绕组”。
以U相为例，设相电流从绕组的头部U1流进，尾部U2流出。 当U相两个“半相绕组”头尾相串联时（顺串），根据右手 螺旋法则，可判断出定子绕组产生4极磁场。 若U相两个“半相绕组” 尾尾相串联（反串）或者头尾相并 联（反并），定子绕组产生2极磁场。
●按钮控制的双速电动机变极调速工作过程
1）低速运转
需要低速运转时，按下低速启动按钮SB2，把定子绕组接成 △，让电动机低速启动，并连续运转。
合上QS，M3线圈电路
SB2常开触头后 闭合，KM1线圈
通电
KM1电气互锁触头断开， 对KM2、KM3互锁
KM1主触 头闭合
相关知识——三相异步电动机的电气调速
• 什么叫恒转矩调速？
三相异步电动机调速方法有几种
三相异步电动机调速方法有几种三相异步电动机调速方法有以下几种：1. 变频调速：变频调速是最常见的方法之一，通过控制变频器的输出频率，改变电机的转速。
变频器将电源频率转换为可调的高频交流电，然后供电给电动机，通过改变输出频率，可以使电机的转速达到所需的速度。
2. 电压调节：电压调节是通过改变电机的供电电压来调整其转速。
通过降低或增加电机的供电电压，可以改变电机的转速。
这种调速方法简单、成本低，但是变压器的过载能力有限，不能实现大范围的调速。
3. 电阻调速：电阻调速是通过在电机起动电路中串联电阻器来改变电机的供电电压，进而改变其转速。
通过改变电阻的大小来改变电压降，从而实现调速。
但是这种方法存在能量损耗较大、效率低的问题。
4. 转子电流反馈调速：通过在电机转子绕组上安装传感器，实时测量转子电流，并根据电流大小调整电压信号，控制转速。
这种调速方法适用于小功率电机，具有调速精度高、响应速度快的优点。
5. 励磁调速：励磁调速是通过改变电动机的励磁电流来控制转速。
通过调节励磁电流的大小，可以改变转子感应电动势的大小，从而实现调速。
这种方法适用于大功率电机，但励磁系统较为复杂。
6. 双电源调速：双电源调速是将电机连接到两个不同的电源，通过切换电源来改变电机的供电电压，从而实现调速。
这种调速方法比较灵活，可以实现宽范围的调速，但设计和安装要求较高。
7. 直接耦合调速：直接耦合调速是将电动机与可变载荷直接耦合，在负载端通过改变负载的机械特性来改变电动机的转速。
这种方法在某些特定场合下适用，但对机械系统的设计和操作要求较高。
综上所述，三相异步电动机的调速方法包括：变频调速、电压调节、电阻调速、转子电流反馈调速、励磁调速、双电源调速和直接耦合调速。
每种调速方法都有其适用的场合和优缺点，根据具体的需求和条件选择合适的调速方法。
异步电动机变频调速的控制方式和机械特性
af<1
Te
图6-1 U1/f1=常数时的近似
恒转矩机械特性
3
2020/9/8
•保持常数的严格恒磁
通（转矩）控制方式
和机械特性
最大转矩 Temn 4f1n
3pU 12n R1 R12
Xl2n
机械特性曲线如下图所示
n af=1 f1n U1n af<1
Tem Te
图6-2 保持Eg/f1=常数的恒转 矩机械特性
磁通表达式
m4.4fE 4 1N g1KN14.4fU 4 1N 11KN1
2020/9/8
2
2020/9/8
保恒持磁U通1/（f1转常矩数）的控近制似
方式和机械特性
由于 m
Eg f1
U1 f1
故调节f1时，比例调节
U1的大小，可以近似实现磁通常数。
机械特性曲线如图所示。
n
af=1 f1n U1n
4
保控制持方pm=式常和数机的械恒特功性率
PmTe•w1常数
2020/9/8
5
小结Βιβλιοθήκη 2020/9/86
异步电动机变频调速的控制方 式和机械特性
保持u1/f1为常数的近似恒磁通（转矩）控制方式 和机械特性 保持Eg/f1为常数的严格恒磁通（转矩）控制方式 和机械特性 保持 pm为常数的恒功率控制方式和机械特性
2020/9/8
1
为什么在基频以下调 速要保持u1/f1为常数
异步电动机的转速表达
n6p0f11sno(1s)
异步电动机的变频调速控制方式分析
摘
要 ： 为 了更好地在整体 上对异 步电动机的变 频调速控制方 式加以认识 ，本文介绍 了异 步电动机调 速的基 本方法 。按时间顺序综 述了异 步电动机变频 调速的经典控 制方式的基本原 理 ，分析了 它们 的优缺点 ，并给出了 实际应用 。对所 述各种控 制方 式之 间的内在联系和 区别进 行了归纳
和总结 。对未来 异步 电动机变 频调速控 制方式的发展 做出了展望 ，为异步 电动机变 频调速控 制方式的研究提供了参考 。 关键 词 ： 异步 电动机 ；变频调速 ；控制方式 中图分类号 ：Ｔ ２ Ｍ３ 文献标识码 ：Ｂ 文章编号 ：１ ０ — １４ ２ １ ） ２下） ０ ０ — ３ ９ ０ （ ０ １ （ 一 ０ ７ ０ ０ ３ １
发 展 水 平 的 制 约 ，在 ２ ０世 纪 ８ 代 以前 一 直未 ０年 能 实 现 。 随 着全 控 型 电力 电子 器 件 的 出现 和迅 速 发 展 ，Ｐ ＷＭ 控 制技 术才 真正得 到 应用 。
如 今 ，工程 上 采 用 的 主 要 是律 变化 而和 正 弦 波 等 效 的 Ｐ咖 波 形 即 Ｓ ＷＭ 波形 控制 逆 变 电路 中开 关器 件 的通 Ｐ
个 重 要 结论 ：冲 量 相 等 而 形 状 不 同 的 窄脉 冲 加
在 具 有 惯性 的环 节上 时 ，其 效 果基 本 相 同。 由此 ， 可 对 一 系 列 脉 冲 的 宽 度 进 行调 制 ，来 等 效 获 得 所
需 的 波形 。
１６ ９ ４年 Ａ．Ｓ ｈ ｎ ｎ ｃ ｏ ｕ ｇ和 Ｈ．Ｓｅ ｍｌ 把 这 项 ｔｍ ｅ ｒ
Ｄ ｉ１ ．９ ｃ Ｊｉｓ ．０ ９ １ ４ ２ １ ．２ 下 ） ０ ｏ ： ３ ６｝ ． ｎ １ ０ －０ ３ ．０ １ １ （ ．３ ０ ／ ｓ
5.3 异步电动机的变压变频调速解析
返回目录
5.3.2 变压变频调速时的机械特性 式（5-5）已给出异步电机在恒压恒频正弦 波供电时的机械特性方程式 Te= f (s)。 当采 用恒压频比控制时，可以改写成如下形式：
Us s1 Rr' Te 3np ( sR R ' ) 2 s 2 2 ( L L' ) 2 （5-28） s r 1 ls lr 1
对于直流电机，励磁系统是独立的，只要 对电枢反应有恰当的补偿， m 保持不变 是很容易做到的。 在交流异步电机中，磁通 m 由定子和转 子磁势合成产生，要保持磁通恒定就需要 费一些周折了。
• 定子每相电动势
Eg 4.44 f1Ns kNS Φm
（5-11）
式中：Eg —气隙磁通在定子每相中感应电动势的有 效值，单位为V； f1 —定子频率，单位为Hz；
2
• 特性分析 当s很小时，可忽略上式分母中含s各项，则
U s s1 Te 3np R' s r 1
2
（5-29）
s1
Rr'Te Us 3n p 1
2
10 R T 60 n sn1 s1 2 n p n
阻抗压降所占的份量就比较显著，不再能
忽略。这时，需要人为地把电压 Us 抬高一
些，以便近似地补偿定子压降。
带定子压降补偿的恒压频比控制特性示
于下图中的 b 线，无补偿的控制特性则为a 线。
• 带压降补偿的恒压频比控制特性
Us
UsN
b —带定子压降补偿
a —无补偿
O
f 1N
图5-9 恒压频比控制特性
2
Eg R s1 Rr' 3np R '2 s 2 2 L'2 s 1 lr 1 r
5.3.2 变压变频调速时的机械特性 式（5-5）已给出异步电机在恒压恒频正弦 波供电时的机械特性方程式 Te= f (s)。 当采 用恒压频比控制时，可以改写成如下形式：
Us s1 Rr' Te 3np ( sR R ' ) 2 s 2 2 ( L L' ) 2 （5-28） s r 1 ls lr 1
对于直流电机，励磁系统是独立的，只要 对电枢反应有恰当的补偿， m 保持不变 是很容易做到的。 在交流异步电机中，磁通 m 由定子和转 子磁势合成产生，要保持磁通恒定就需要 费一些周折了。
• 定子每相电动势
Eg 4.44 f1Ns kNS Φm
（5-11）
式中：Eg —气隙磁通在定子每相中感应电动势的有 效值，单位为V； f1 —定子频率，单位为Hz；
2
• 特性分析 当s很小时，可忽略上式分母中含s各项，则
U s s1 Te 3np R' s r 1
2
（5-29）
s1
Rr'Te Us 3n p 1
2
10 R T 60 n sn1 s1 2 n p n
阻抗压降所占的份量就比较显著，不再能
忽略。这时，需要人为地把电压 Us 抬高一
些，以便近似地补偿定子压降。
带定子压降补偿的恒压频比控制特性示
于下图中的 b 线，无补偿的控制特性则为a 线。
• 带压降补偿的恒压频比控制特性
Us
UsN
b —带定子压降补偿
a —无补偿
O
f 1N
图5-9 恒压频比控制特性
2
Eg R s1 Rr' 3np R '2 s 2 2 L'2 s 1 lr 1 r
交流异步电机调速方法
交流异步电机调速方法交流异步电机调速方法对于工业生产具有重要意义，它能够提高生产效率、节约能源并且减少设备的维护成本。
下面我们将详细介绍交流异步电机调速的方法，包括电压调节、频率调节、转子电阻调节和变频调速等。
我们来看电压调节方法。
一、电压调节电压调节是一种简单而有效的交流异步电机调速方法。
通过调节电源的电压来改变电机的输出转矩和转速。
在低电压状态下，电机的输出转矩和转速会降低，而在高电压状态下则会增加。
这种方法简单易行，但是效果有限，且可能影响电机的寿命。
二、频率调节频率调节是另一种常见的交流异步电机调速方法。
通过改变电源的输出频率来改变电机的转速，实现调速的效果。
在工业生产中，通常采用变频器来实现频率调节，它能够准确地控制电机的输出频率，实现精确的调速效果。
频率调节方法精度高，但需要专门的变频器设备，成本也相对较高。
三、转子电阻调节转子电阻调节是一种早期的交流异步电机调速方法。
通过改变电机转子上的外接电阻，来改变电机的转速。
这种方法已经日渐淘汰，因为它存在电器损耗大、调速精度低等缺点。
四、变频调速变频调速是目前应用最广泛的一种交流异步电机调速方法。
通过变频器来改变电源的频率和电压，从而控制电机的输出转速。
变频调速具有调速范围广、响应速度快、能耗低等优点，已经成为许多工业生产中的标配调速方法。
除了以上介绍的几种方法外，还有一些基于磁阻变化原理的电磁式调速、基于转子电流控制的矢量调速等高级调速方法。
随着科技的发展，交流异步电机调速技术也在不断演进，相信未来会有更多更先进的调速方法出现，为工业生产带来更多便利和效益。
交流异步电动机变频调速原理及特点
交流异步电动机变频调速原理及特点摘要：在交流异步电动机的各种调速方法中，变频调速因其调速性能好、效率高被公认为是异步电动机的一种比较理想调速方法，也是交流调速系统的主要发展方向。
下面就变频调速的基本原理与基本控制方式，分类与特点谈谈自己的理解.关键词：功率因数；恒转矩负载；恒功率负载；脉冲幅度调制方式；脉冲宽度调制方式一变频调速的基本原理与基本控制方式1.变频调速的基本原理根据异步电动机的转速表达式n=（1-s）60f/p可知，改变异步电动机的供电频率f，可以改变异步电动机的转速n，这就是变频调速的基本原理.由电机理论可知，三相异步电动机定子每相电动势E为：E=4.44fNQ.从该式可知，磁通Q是由E和f共同决定的.在电动机定子供电电压保持不变情况下，只改变频率f，将引起磁通Q的变化，可能出现励磁不足或励磁过强的现象.当频率f降低时，磁通将增加，这会引起磁路饱和，定子励磁电流上升，铁耗急剧增加，造成电动机功率因数和效率下降，这种情况是电机实际运行所不允许的；反之，当频率升高时，则磁通将减小，同样的转子电流下将使电机输出转矩下降，电动机的负载能力下降.因此，在变频调速时，应尽可能使电动机的磁通保持额定值不变，从而得到恒转矩的调速特性.而对于恒功率负载，因为P=Mn=定值，也就是说，对恒功率负载采用变频调速时，若满足电压与频率平方根的比值等定值，则电机的过载能力不变，但气隙磁通将发生变化；若满足电压与频率的比值等定值，则气隙磁通维持不变，但过载能力将发生变化.这说明变频调速特别适用恒转矩负载.2.变频调速的基本控制方式异步电动机的变频调速分为以下两种情况.即额定频率以下的恒磁通变频调速和额定频率以上的弱磁通变频调速.首先额定频率以下的恒磁通变频调速，这是从电机额定频率向下调速的情况.由于磁通与E/f成正比，故调节定子的供电频率f时，按比例调节定子的感应电动势E，即保持E/f=常数，可以实现恒磁通变频调速，这相当于直流电动机调压调速的情况，属于恒转矩调速方式.但是，由于定子感应电动势是无法直接测量和直接控制的，因此，只能直接调节的是外加的定子供电电压U.若忽略定子绕组阻抗压降，则U=E，因此可以采用U/f=常数的恒压比控制方式进行变频调速.在进行恒压比的变频调速时，当f较小时，由于U也较小，因而定子绕组阻抗压降相对较大，故不能保持磁通不变.因此，这种恒压比的变频调速只能保持磁通近似不变，实现近似的恒磁通变频调速，在这种情况下，可以采用专门电路，在低速时人为地适当提高定子电压，以补偿定子阻抗压降的影响，使磁通基本保持不变，实现恒磁通、恒转矩的变频调速。
交流异步电机调速方法
交流异步电机调速方法
一、改变电源频率调速法
改变电源频率调速法是通过改变电源频率来实现电机速度调节的一种方法。
由于异步电动机的转速和电源频率成正比，因此可以通过改变电源频率来调节电机的转速。
在工业应用中，变频器是最常用的改变电源频率的设备。
通过改变变频器的输出频率，可以实现对电机速度的精确控制。
二、改变极对数调速法
改变极对数调速法是通过改变电机的极对数来实现电机速度调节的一种方法。
由于异步电动机的转速和极对数成反比，因此可以通过增加或减少电机的极对数来调节电机的转速。
在工业应用中，可以通过改变电机的接线方式或使用专门的极数转换器来实现极对数的改变。
三、改变转差率调速法
改变转差率调速法是通过改变电机的转差率来实现电机速度调节的一种方法。
由于异步电动机的转差率可以通过改变电机的工作环境和内部结构来调整，因此可以通过改变转差率来调节电机的转速。
在工业应用中，可以通过改变电机的负载或使用专门的转差率控制器来实现转差率的调整。
四、调压调速法
调压调速法是通过改变电机的输入电压来实现电机速度调节的一种方法。
由于异步电动机的转速和输入电压成正比，因此
可以通过改变输入电压来调节电机的转速。
在工业应用中，可以使用专门的调压器或变频器来实现电压的调整。
五、串级调速法
串级调速法是通过在电机转子回路中串入一个附加的电动势来改变电机的转差率，从而实现电机速度调节的一种方法。
在工业应用中，可以使用专门的串级调速装置来实现串级调速。
三相异步电动机调速方法有几种
三相异步电动机的七种调速方式：
一、变极对数调速方法
这种调速方法是用改变定子绕组的接线方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的，特点如下：
具有较硬的机械特性，稳定性良好；
无转差损耗，效率高；
接线简单、控制方便、价格低；
有级调速，级差较大，不能获得平滑调速；可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。
效率高，调速过程中没有附加损耗；
应用范围广，可用于笼型异步电动机；
调速范围大，特性硬，精度高；
技术复杂，造价高，维护检修困难。
本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。
三、串级调速方法
串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差，达到调速的目的。大部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加的装置，把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。根据转差功率吸收利用方式，串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式，多采用晶闸管串级调速，其特点为：
本方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。
二、变频调速方法
变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流－直流－交流变频器和交流－交流变频器两大类，目前国内大都使用交－直－交变频器。其特点：
功率适应范围大，可满足从几十千瓦至数千千瓦不同功率的需要；
结构简单，工作可靠，使用及维修方便，且造价低；
尺寸小，能容大；
控制调节方便，容易实现自动控制。
本方法适用于风机、水泵的调速
六、电磁调速电动机调速方法
一、变极对数调速方法
这种调速方法是用改变定子绕组的接线方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的，特点如下：
具有较硬的机械特性，稳定性良好；
无转差损耗，效率高；
接线简单、控制方便、价格低；
有级调速，级差较大，不能获得平滑调速；可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。
效率高，调速过程中没有附加损耗；
应用范围广，可用于笼型异步电动机；
调速范围大，特性硬，精度高；
技术复杂，造价高，维护检修困难。
本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。
三、串级调速方法
串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差，达到调速的目的。大部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加的装置，把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。根据转差功率吸收利用方式，串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式，多采用晶闸管串级调速，其特点为：
本方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。
二、变频调速方法
变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流－直流－交流变频器和交流－交流变频器两大类，目前国内大都使用交－直－交变频器。其特点：
功率适应范围大，可满足从几十千瓦至数千千瓦不同功率的需要；
结构简单，工作可靠，使用及维修方便，且造价低；
尺寸小，能容大；
控制调节方便，容易实现自动控制。
本方法适用于风机、水泵的调速
六、电磁调速电动机调速方法
三相异步电动机调速方法有几种
三相异步电动机调速方法有几种三相异步电动机是工业中常用的一种电机，它具有结构简单、维护方便、运行可靠等优点，因此在各种机械设备中都得到了广泛的应用。
而电动机的调速技术则是其在实际应用中必不可少的一部分，可以根据不同的需求来调整电动机的转速，以满足不同的工作要求。
那么，三相异步电动机的调速方法到底有几种呢？接下来，我们将对此进行详细的介绍。
首先，我们来介绍最常见的三种三相异步电动机调速方法：1. 变频调速，变频调速是目前应用最为广泛的一种调速方法。
它通过改变电动机的供电频率来控制电动机的转速，从而实现调速的目的。
变频调速具有调速范围广、精度高、效率好等优点，因此在许多需要精确调速的场合得到了广泛的应用。
2. 电压调速，电压调速是通过改变电动机的供电电压来实现调速的方法。
通过降低或提高电动机的供电电压，可以有效地控制电动机的转速。
电压调速具有结构简单、成本低等优点，适用于一些对调速精度要求不高的场合。
3. 极对数调速，通过改变电动机的极对数来实现调速的方法。
改变电动机的极对数可以改变电磁场的旋转速度，从而实现调速的目的。
极对数调速具有响应速度快、调速范围广等优点，适用于一些需要快速响应的场合。
除了上述三种常见的调速方法外，还有一些其他的调速方法，如阻抗调速、转子电流调速等，它们都是根据电动机的工作原理和特点来实现调速的。
这些调速方法各有特点，可以根据具体的应用场合来选择合适的调速方法。
总的来说，三相异步电动机的调速方法有多种，每种方法都有其适用的场合和特点。
在实际应用中，需要根据具体的需求和条件来选择合适的调速方法，以确保电动机能够稳定、高效地运行。
希望本文对您有所帮助，谢谢阅读！。
三相异步电动机的变频调速
三相异步电动机的变频调速改变三相异步电动机电源频率fi，可以改变旋转磁通势的同步转速，从而达到调速的目的。
如果电源频率连续可调，可以平滑调节电动机的转速。
额定频率称为基频，变频调速时可以从基频向上调，也可以从基频向下调，下面分别进行分析。
忽略定子漏阻抗压降，三相异步电动机每相电压U¡≈E¡=4.44fW1kw1Фm(2.63)如果保持电源电压为额定值，降低电源频率，则随着fi的下降，气隙每极磁通Φ增加。
电动机磁路本来就刚进入饱和状态，Φ增加，磁路过饱和，励磁电流会急剧增加，电机的功率因数下降，负载能力减小，甚至导致无法正常运行。
因此，降低电源频率时，必须同时降低电源电压。
降低电源电压U有两种控制方法。
1.保持E/f=常数降低电源频率f1的同时，保持E/f=常数，则Φ=常数，是恒磁通控制方式。
当改变频率f时，若保持E:/f=常数，最大转矩Tm一常数，与频率无关，并且最大转矩对应的转速落降相等，也就是不同频率的各条机械特性曲线是近似平行的，机械特性的硬度相同。
这种调速方法与他励直流电机降低电源电压调速相似，机械特性较硬，在一定的静差率要求下，调速范围宽，而且稳定性好。
由于频率可以连续调节，因此变频调速为无级调速，平滑性好。
另外，电动机在正常负载运行时，转差率s较小，因此转差功率P,较小，效率较高。
2.保持U/fi=常数当降低电源频率f时，保持U/fx=常数，则气隙每极磁通Φ≈常数。
U、/f、=常数时的机械特性不如保持E/fi=常数时的机械特性，特别是当低频低速时，机械特性变坏了。
升高频率向上调速时，升高电源电压是不允许的，只能保持电压UN 不变，频率越高，磁通Φ越低，因此是一种弱磁升速的方法，类似他励直流电机弱磁调速。
三相异步电动机变频调速
.一、三相异步电动机变频调速原理由于电机转速 n 与旋转磁场转速 n1接近，磁场转速 n1改变后，电机转速 n 也60 f 1可知，改变电源频率 f 1，可以调节磁场旋转，从就随之变化，由公式 n1p而改变电机转速，这种方法称为变频调速。
根据三相异步电动机的转速公式为60 f1n1 1 sn 1 sp式中 f 1为异步电动机的定子电压供电频率；p 为异步电动机的极对数；s为异步电动机的转差率。
所以调节三相异步电动机的转速有三种方案。
异步电动机的变压变频调速系统一般简称变频调速系统，由于调速时转差功率不变，在各种异步电动机调速系统中效率最高，同时性能最好，是交流调速系统的主要研究和发展方向。
改变异步电动机定子绕组供电电源的频率 f 1，可以改变同步转速n ，从而改变转速。
如果频率 f 1连续可调，则可平滑的调节转速，此为变频调速原理。
三相异步电动机运行时，忽略定子阻抗压降时，定子每相电压为U 1E1 4.44 f 1N 1k m m式中 E1为气隙磁通在定子每相中的感应电动势；f1为定子电源频率； N1为定子每相绕组匝数； k m为基波绕组系数，m为每极气隙磁通量。
如果改变频率 f 1，且保持定子电源电压U1不变，则气隙每极磁通m 将增大，会引起电动机铁芯磁路饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热而损坏电机，这是不允许的。
因此，降低电源频率 f 1时，必须同时降低电源电压，已达到控制磁通m 的目的。
.1、基频以下变频调速为了防止磁路的饱和，当降低定子电源频率 f 1时，保持U1为常数，使气每f 1极磁通m 为常数，应使电压和频率按比例的配合调节。
这时，电动机的电磁转[1][8]m 1 pU r 2r 21m 1 p U 1 2f 1ss 1T矩为222 f 1r 2 22 f 1r 2x 12r 1x 2r 1x 1 x 2ss上 式 对 s 求 导 ， 即dT ，有最大转矩和临界转差率为ds12U2f11111T m22 f 1 r 1222 2 f1f 1r 1 22r 1x 1 x 2r 1 x 1 x 2s mr 2由上式可知：当U1常数时，在 f 1 较高时，即接近额22f 1x 1 x 2r 1定频率时， r 1 = x 1 x 2 ，随着 f 1 的降低， T m 减少的不多； 当 f 1 较低时， x 1 x 2较小； r 1 相对变大，则随着 f 1 的降低， T m 就减小了。
列举三相异步电动机的调速方法
列举三相异步电动机的调速方法
三相异步电动机是一种常用的电动机类型，广泛应用于工业领域。
为了满足不同工况的需求，有多种调速方法可以用于控制三相异步电动机的转速。
1. 变频调速方法：变频调速是目前应用最广泛的一种调速方法。
通过改变电源供电频率，可以改变电动机的转速。
这种方法可以实现连续调速，并且具有调速范围广、稳定性好等优点。
变频调速还可以根据不同的负载要求进行自动调节，提高电动机的效率。
2. 极数调速方法：三相异步电动机的极数与转速成反比关系。
通过改变电动机的极数，可以实现转速的调节。
这种方法适用于需要频繁调速的工况，但调速范围相对较小。
3. 转子电阻调速方法：在三相异步电动机的转子电路中串联一个可调电阻，通过改变电阻的值来改变电动机的转速。
这种方法适用于负载波动较大的情况，可以在负载变化时实现转速的调节。
除了以上列举的调速方法外，还有许多其他调速方法，如励磁调速、矢量调速等。
不同的调速方法适用于不同的工况，选择合适的调速方法可以提高电动机的工作效率和使用寿命。
同时，随着科技的不断进步，新的调速方法也在不断涌现，为电动机的调速提供更多选择。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
异步电动机的变频调速控制方式为了更好地在整体上对异步电动机的变频调速控制方式加以认识，本文简要介绍了异步电动机调速的基本方法。
按时间顺序综述了异步电动机变频调速的经典控制方式的基本原理，分析了它们的优缺点，并给出了实际应用。
对所述各种控制方式之间的内在联系和区别进行了归纳和总结。
对未来异步电动机变频调速控制方式的发展做出了展望，为异步电动机变频调速控制方式的研究提供了参考。
1 引言由电机理论[1]可知，异步电动机转速公式为：60(1)f s n p-=（1） 其中：n —异步电动机的转速 f —电源频率 s —转差率 p —极对数由式(1)知，异步电动机的调速可通过变频、变极对数和变转差率实现。
本文只讨论异步电动机的变频调速策略。
自上个世纪90年代以来，近代交流调速步入以变频调速为主的发展阶段，其间，由于各种新型电力电子器件的支持，使变频调速在低压（380V ）中小容量（200KW 以下）方面取得了较大发展[2]。
通常，为了充分发挥电动机的性能，应保持定子磁链幅值为额定值。
由电机学的知识可知，异步电机气隙磁通在定子绕组中的感应电势有效值：4.44s s s m E fN K φ= （2）其中:s E —气隙磁通在定子绕组中的感应电势; s f —定子电流频率;m φ—每极气隙磁通; s N —绕组匝数; s K —系数可见，只要控制s E 和s f ，即可控制磁通。
由定子电压平衡关系（式中只表示大小）：1111()s U I r jX E =++ （3）其中：1U —电动机的端电压 1I —定子电流; 1r —定子电阻; 1X —定子漏抗;当定子电流频率s f 较高时，感应电势s E 的有效值就较大，可以认为定子相电压有效值1U ＝s E 。
由此，可以通过控制使/U f 恒定，使磁通恒定。
要恒U/f 控制，就必须使频率和输出电压同时改变，这就是变压变频，即VVVF(Variable Voltage Variable Frequency)调速技术。
2 控制方式2.1 SPWM控制PWM（Pulse Width Modulation）控制的基本原理很早就已经提出，它是基于采样控制理论中有一个重要结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。
由此，可对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效获得所需的波形[3]。
1964年A.Schonung和H.stemmler把这项通讯技术应用到交流传动中，从此为交流传动的推广应用开辟了新的局面，但是受电力电子器件发展水平的制约，在20世纪80年代以前一直未能实现。
随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展，PWM控制技术才真正得到应用。
如今，工程上采用的PWM控制技术主要是正弦PWM，即SPWM，它是用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆变电路中开关器件的通断，通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值。
SPWM控制不仅可以实现变压变频，而且能削弱或消除有害的高次谐波。
SPWM方案主要有电压正弦PWM、电流正弦PWM：电压正弦PWM是通过调节逆变器输出脉冲的占空比来调节输出平均电压，使其等效为正弦波形。
电流正弦PWM是为了改善逆变输出电流波形提出的电流闭环控制方式，常用方法是电流滞环SPWM[4]，就是以一个理想的电流正弦波形为标准，与实际电流波形作比较，实际电流围绕理想电流在滞环容差范围内作往复振动，使输出电流近似正弦波形。
早期通用变频器多为SPWM控制方式。
其优点是控制结构简单、成本较低，缺点是转矩响应慢，电机转矩利用率不高，性能、稳定性差。
对于SPWM控制的三相PWM逆变电路来说，在调制度为最大值1时，输出相电压的基波幅值为/2U（d U为直流侧电压），输出线电压d基波幅值为U，即直流电压利用率仅为0.866。
为了解决这个问2)d题，人们想到了空间矢量PWM控制技术。
2.2 空间电压矢量PWM空间电压矢量PWM（SVPWM）控制技术，又称磁通正弦PWM控制技术。
电压SPWM和电流SPWM是从电源角度出发，分别追求电压和电流的正弦，而SVPWM则是从电机的角度出发，把电动机和逆变器看成一个整体，着眼于如何使电动机获得幅值恒定的圆形磁场，因为异步电动机在理想状态下运行时的磁链轨迹即为圆形。
根据三相逆变器的原理，逆变器共有8种工作状态。
假设上桥臂导通用“1”，下桥臂导通用“0”表示，那么这8个状态就对应着8个数字量，将它们定义为8个基本电压矢量则有：u（000）、1u（100）、u（110）、3u（010）、4u（011）、5u（001）、6u（101）、7u（111），2如图1所示。
(110)(010)(001)(101)2u 1u 3u 54u 60u 7u图1 基本电压空间矢量图异步电动机定子磁链与电压关系如式（4）()s s s s u i R dt ψ=-⎰ （4）其中：s ψ—定子磁链空间矢量s s s u i R 、、—定子电压空间矢量、电流空间矢量、电阻可见，空间电压矢量的方向即定子磁链的旋转方向。
因此，利用上述的8个电压矢量的线性组合，就可以得到更多的与其相位不同的新的电压矢量，最终构成一幅等幅的不同相位的电压空间矢量图，叠加形成尽可能接近圆形旋转的电压空间矢量轨迹，进而使定子磁链旋转轨迹近似圆形。
将这8个电压矢量首尾相连形成的正六边形就是SVPWM 方式所输出的最大幅值电压矢量端点的轨迹，如图1，设此电压矢量最大幅值为ref U 。
正六边形的内切圆则为要获得的接近圆形旋转的电压空间矢量轨迹，内切圆半径为逆变器输出三相电压的最大相电压峰值，设为out U 。
由逆变器结构知，ref U 等于2/3DC U ，DC U 是直流侧电压。
这样，可得out U3DC U ，而SPWM 方式时，输出相电压的基波幅值为/2d U 。
于是有1.1547DC = （5） 可见，SVPWM 比SPWM 方式的直流电压利用率提高了15.47%[5]。
前面所讨论的异步电动机调速系统都是对控制量的幅值进行静态控制，比起直流电动机双闭环调速系统的动态性能，逊色不少。
矢量控制方式的出现，解决了这个问题。
2.3 矢量控制1971年，德国的 F. Blaschke 等人首先提出矢量变换控制（Transvector control ）。
矢量变换控制使异步电动机调速像直流电机调速那样实现了磁通和转矩分别控制[6]，从而使异步电动机调速系统具备了如直流电机调速系统般的优良的静、动态性能。
矢量控制基于转子磁场定向，它是将一个静止坐标系中的三相交流磁场系统和一个旋转坐标系中的直流磁场系统通过一个静止坐标系中的两相交流系统互相等效变换，从而实现对异步电动机调速系统的磁通和转矩分别控制。
如图2，将用于控制交流调速的给定信号分解为励磁电流信号M i 和转矩电流信号T i ，分别通入假想的两个互相垂直的旋转坐标系中的直流绕组。
将两个旋转坐标系中的直流信号M i 和Ti 作为基本控制信号，经过Park 逆变换转换为静止坐标系中的两相交流信号i α和i β，再经过Clark 逆变换转换为静止坐标系中的三相交流信号A i 、B i 和C i 去控制逆变电路。
对于反馈，是将传感器得到的静止坐标系中三相交流数据经Clark变换为静止坐标系中的两相交流信号，再经过Park变换转换为旋转坐标系中直流信号来修正基本控制信号i和T i。
通过上面的思想对非线性、强耦合的异步电动机进行线M性近似，将其转矩和磁链完全解耦，实现矢量控制[7]。
图2 矢量控制原理框图目前在变频器中实际应用的矢量控制方式主要有基于转差频率控制的矢量控制方式和无速度传感器的矢量控制方式两种[8]。
德国西门子开发的6SE70通用型系列，通过FC、VC、SC板可以分别实现频率控制、矢量控制、伺服控制。
虽然矢量控制使异步电动机具备了像直流电动机相似的特性，但是异步电动机的转子磁链难以准确观测，而且电动机参数对其性能影响较大，这些使得矢量控制的实现难以达到预期效果。
为了消除矢量控制的这些弊端，直接转矩控制方式应运而生。
2.4 直接转矩控制直接转矩控制英文称为DTC（Direct torque Control），是由美国学者A.B.Plunkett于1977年首先提出，德国的Depenbrock教授[9]和日本的Takahashi 教授[10]在20世纪80年代中期分别在直接转矩控制应用上取得成功。
直接转矩控制是目前广为研究的电机控制理论之一，已在异步机上取得了成功。
由于该理论直接对转矩进行控制，避免了矢量控制中计算量大、效果易受电动机参数变化影响的缺点，使异步电动机的瞬态性能得到了显著的改善。
图3所示的是直接转矩控制系统的框图，该系统采用定子磁场定向，直接在定子坐标系下计算和控制异步电动机的转矩，将实际转矩、磁链分别与给定值比较，形成转矩、磁链的闭环控制。
图3 直接转矩控制系统的框图定、转子磁链与电动机转矩之间的关系可用式（1）表示。
13sin 2d s r T L σψψθ=（6）s ψ—定子磁链空间矢量rψ—转子磁链空间矢量θ—定子磁链与转子磁链间的夹角，单位度T—电动机转矩，单位N·md—电机总漏感，单位HLσ为了充分发挥电动机的性能，应保持定子磁链幅值为额定值，而转子磁链幅值由负载决定[11]。
因此，可以通过改变θ来改变异步电动机的转矩，进而改变转速。
具体办法就是通过改变电压空间矢量来控制定子磁链的旋转速度，使其走走停停，从而使θ不断变化，达到调节电动机转矩的目的。
直接转矩控制具有理论清晰，结构简单，响应迅速，易于实现等优点，缺点是转矩脉动较大。
采用直接转矩控制方式的变频器以ABB公司推出的ACS600、ACS800等系列为代表。
尽管矢量控制与直接转矩控制使异步电动机调速系统的性能有了较大的提高，但是还有许多领域有待研究，如：磁通的准确估计或观测、无速度传感器的控制方法、电机参数的在线辨识、极低转速包括零转速下的电机控制、电压重构与死区补偿策略和多电平逆变器的高性能控制策略等。
3 各种控制方式的联系与区别前面提到的各种控制方式是有内在联系的。
首先，由于在实际控制中要保持定子磁链幅值恒定，由式（2）、（3）知， SPWM、SVPWM、矢量控制和直接转矩控制本质上也都属于变频变压，只不过矢量控制和直接转矩控制是改变电压矢量的幅值和转速来体现变频变压的。
其次，由于各种控制方式无一例外的要通过逆变电路完成对异步电动机的控制，因此，异步电机的调速系统的核心控制算法几乎最终都是通过PWM方式实现，特别在基于DSP的矢量控制和直接转矩控制的异步电动机调速系统中，很多都是最终由SVPWM方式实现[12]，如直接转矩控制系统的SVM-DTC方法。