异步电机变频调速.doc

异步电机变频调速概述
摘要
本位介绍了交流异步电机的发展及基本原理，并简单介绍了基于SVPWM的交流电机变频调速系统和矢量控制在异步电动机变频调速中的应用，结合变频调速的应用问题对变频调速进行了整体概述。
关键词:交流电机变频调速SVPWM系统矢量控制
Analysisonthedevelopingsurveyofvariable-frequeencyadjustable-speed
Three-phaseinductionmotorathomeandabroad
Abstractthispapersummerizeszhevariable-frequencyadjustable-speedthree-phaseinductionmotorinaspectofformulationandrevisionofzhestandards,designchar-acteristics,productconstruction,auxiliarydevices,insulationandbearing,anddevelopingtrendoftest
Keywordsvariable-frequency;motor;survey
交流电机的综述
1．1交流电机的发展
交流电动机是电力拖动系统中重要的能量转换装置，用来实现将电能转换为机械能。长期以来人们一直在寻求对电动机转速进行调节和控制的方法，起初由于直流调速系统的调速性能优于交流调速系统，直流调速系统在调速领域内长期占居主导地位。但是，随着电力电子学，大规模集成电路以及计算机技术的飞速发展，各种大功率半导体器件的出现。加之由于直流电机具有电刷和换相器因而必须经常检查维修、换向火花使直流电机的应用环境受到限制、以及换向能力限制了直流电机的容量和速度等缺点日益突出起来，交流调速系统飞越进步，已经进入了与直流调速系统相媲美的时代，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。
1．2交流电机的调速方法简介
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。有如下公式：
定子侧输入的电磁功率（带恒转矩负载）：
（1-1）
其中为供电电源角频率，为电动机极对数。
（1-2）
其中为输出功率，为转差功率。
（1-3）
其中s为转差率。
（1-4）
把异步电机的调速系统分成三类：转差功率消耗型调速系统，转差功率馈送型调速系统
，转差功率不变型调速系统。
转差功率消耗型调速系统的全部转差功率都转换成热能消耗在转子回路中，常见的为①降电压调速；②转差离合器调速；③转子串电阻调速。在三类异步电机调速系统中，这类系统的效率最低，而且越到低速时效率越低，它是以增加转差功率的消耗来换取转速的降低的（恒转矩负载时）。可是这类系统结构简单，设备成本最低，所以还有一定的应用价值。
转差功率馈送型调速系统除转子铜损外，大部分转差功率在转子侧通过变流装置馈出或馈入，转速越低，能馈送的功率越多，绕线电机串级调速或双馈电机调速方法属于这一类。无论是馈出还是馈入的转差功率，扣除变流装置本身的损耗后，最终都转化成有用的功率，因此这类系统的效率较高，但要增加一些设备。
转差功率不变型调速系统，转差功率只有转子铜损，而且无论转速高低，转差功率基本不变，因此效率更高，①变极对数调速；②变压变频调速属于此类。其中变极对数调速是有级的，应用场合有限。只有变压变频调速应用最广，可以构成高动态性能的交流调速系统，取代直流调速；但在定子电路中须配备与电动机容量相当的变压变频器，相比之下，设备成本最高。
变频调速的原理
2．1异步电机的静态等效电路
根据电机学原理，在下述三个假定条件下：忽略空间和时间谐波，忽略磁饱和，忽略铁损，异步电机的稳态等效电路示于图一。

图一异步电机T形等效电路
Rs、R’r——定子每相电阻和折合到定子侧的转子每相电阻；
Lls、L’lr——定子每相漏感和折合到定子侧的转子每相漏感；
Lm——定子每相绕组产生气隙主磁通的等效电感，即励磁电感；
Us、1——定子相电压和供电角频率；
s——转差率。
由图可以导出（2-1）
式中（2-2）令电磁功率（2-3）
则异步电机的机械特性：（2-4）
2．2变频调速的基本原理
交流电动机的同步转速可以表示为：（2-5）
式中-交流电动机的同步转速；f-交流电动机定子绕组的宫殿频率；p-交流电动机定子绕组的磁极对数。
根据异步电动机转差率的定义：
（2-6）
可知交流异步电动机的转速为：
（2-7）
由（2-6）（2-7）可知，如果均匀的改变交流电动机定子绕组的供电频率，电动机的同步转速就可以平滑的改变，从而电动机的转速也可以平滑的改变，这样就实现了对电动机转速的调节和控制。变频调速被人们公认为具有高效率，高精度和款调速范围的调速