交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控制方法解析

1、<p>　　交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控制方法解析</p><p>　　摘要：直流電動(dòng)機(jī)以其轉(zhuǎn)矩控制特性和動(dòng)靜態(tài)特征在早期得到了廣泛的應(yīng)用，但是隨著使用出現(xiàn)了諸如費(fèi)用高昂、維護(hù)頻繁以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問(wèn)題，進(jìn)而在電子電力技術(shù)的推動(dòng)下交流調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，并得到了迅速推廣應(yīng)用，但很多單位和企業(yè)對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速和控制方法還沒(méi)有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)和了解，這對(duì)于交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的選擇使用和維護(hù)是非常不利的?；诖?，本文對(duì)交流

2、電動(dòng)的調(diào)速方法及其常用裝置的特征進(jìn)行了闡述，給交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速方案的選擇提供了參考和指導(dǎo)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：變頻；變轉(zhuǎn)差率；開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制 </p><p>　　中圖分類號(hào)：U264.91+3.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A </p><p>　　交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法近年來(lái)得到了廣泛的應(yīng)用，它的慣量小、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、可在惡劣環(huán)境中使用，并且維護(hù)檢修比較方便、容易實(shí)現(xiàn)

3、高速化、高壓化以及大容量化，還具有非常明顯的成本優(yōu)勢(shì)。交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速技術(shù)因其具有優(yōu)質(zhì)、節(jié)電、降耗、增產(chǎn)的特點(diǎn)已經(jīng)逐漸成為我國(guó)電氣傳動(dòng)的中樞。 </p><p>　　雖然交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法在現(xiàn)實(shí)使用中具有明顯的優(yōu)勢(shì)，但是由于很多企業(yè)和部門(mén)對(duì)于交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的方法缺乏明確的判斷和認(rèn)識(shí)，對(duì)于各種調(diào)速方案的使用條件和優(yōu)缺點(diǎn)認(rèn)識(shí)不夠，在使用過(guò)程中出現(xiàn)了一系列的問(wèn)題，不能使各種調(diào)速方案的作用得到最大化的發(fā)揮。為了避免這些問(wèn)題

4、的出現(xiàn)和蔓延，也為了進(jìn)一步提高對(duì)于交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法及其控制方案的理解，本文從交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的基本方法及其裝置入手，對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制方法及其 特點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并研究了各類交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制方案的適用場(chǎng)合和條件，為交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方案作用的最大化發(fā)揮提供了參考和指導(dǎo)。 </p><p>　　1 交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法闡述 </p><p>　　根據(jù)交流電動(dòng)機(jī)的基本轉(zhuǎn)速公式(下式(1)

5、、(2))可以發(fā)現(xiàn)只要改變轉(zhuǎn)差率S、交流電機(jī)供電率F以及極對(duì)數(shù)P中的任意一個(gè)交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速就會(huì)發(fā)生改變，由此引出了三最基本的調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法，即常說(shuō)的變頻調(diào)速(改變頻率f1)、變轉(zhuǎn)差率調(diào)速（改變s）、變極調(diào)速（變極對(duì)數(shù)p）三種調(diào)速方式。 </p><p>　　同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式：N0=60F/P(1) </p><p>　　異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式：N=N0(1-S)=60F/P(1-S)

6、(2) </p><p>　　式中： P為極對(duì)數(shù)； </p><p><b>　　F為頻率； </b></p><p>　　S為轉(zhuǎn)差率（0～3%或0～6%）。 </p><p>　　由于電機(jī)供電率F的改變比轉(zhuǎn)差率S和極對(duì)數(shù)P的改變要簡(jiǎn)單得多，所以變頻調(diào)速在實(shí)際中比另外兩種調(diào)速方式的應(yīng)用要廣泛的多，特別是近年來(lái)靜態(tài)電力變頻

7、調(diào)速器的迅速興起和發(fā)展促使了三相交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速成為當(dāng)前電氣調(diào)速的主流?？偟膩?lái)說(shuō)，交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有不改變同步轉(zhuǎn)速和改變同步轉(zhuǎn)速兩種方式。基于此，在生產(chǎn)實(shí)際中，不改變同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法有應(yīng)用油膜離合器、液力偶合器、電磁轉(zhuǎn)差離合器等調(diào)速以及繞線式電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速、斬波調(diào)速以及轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速。我們還應(yīng)該注意到僅僅改變電動(dòng)機(jī)的頻率不一定能獲得良好的變頻特性，還需要對(duì)對(duì)電壓做出調(diào)整，以便使磁通保持在一個(gè)恒定位置。 </p>

8、<p>　　2各種調(diào)速方法及其裝置的特征分析 </p><p><b>　?。?）變頻調(diào)速 </b></p><p>　　變頻調(diào)速是一種改變同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法，它的主要裝置是能夠改變電源頻率的變頻器。一般有兩大類變頻器：交流－交流變頻器以及交流－直流－交流變頻器，而我國(guó)使用的是后一種變頻器。它的主要特點(diǎn)如下表1所示： </p><p>

9、;　　表1 變頻調(diào)速的主要特點(diǎn) </p><p>　?。?）轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速 </p><p>　　轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的原理是轉(zhuǎn)子串電阻加大了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率，因而串入的電阻越大就會(huì)使轉(zhuǎn)速越低，對(duì)設(shè)備的要求比較簡(jiǎn)單，但是在使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生熱量。它的主要特點(diǎn)如下表2所示： </p><p>　　表2 轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的主要特點(diǎn) </p><p>　　（3

10、）定子調(diào)壓調(diào)速 </p><p>　　定子電壓的改變會(huì)產(chǎn)生一系列機(jī)械特性各異的曲線，進(jìn)而產(chǎn)生不同轉(zhuǎn)速。但是電壓的平方正比于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩決定了該方法的調(diào)速范圍不大。基于此，在實(shí)際應(yīng)用中有人提出了轉(zhuǎn)子電阻值大的籠型電動(dòng)機(jī)或者在繞線式電動(dòng)機(jī)上串聯(lián)頻敏電阻能夠擴(kuò)大其調(diào)速范圍的觀點(diǎn)，并得到了證實(shí)。調(diào)壓調(diào)速的核心設(shè)備是一個(gè)能使電壓發(fā)生改變的電源，主要有晶閘管調(diào)壓、自耦變壓器、串聯(lián)飽和電抗器等幾種，其中以第一種調(diào)壓方式為最好。

11、它的主要特點(diǎn)如下表3所示： </p><p>　　表3 定子調(diào)壓調(diào)速的主要特點(diǎn) </p><p><b>　?。?）串級(jí)調(diào)速 </b></p><p>　　串級(jí)調(diào)速是通過(guò)在繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中聯(lián)入可變附加電勢(shì)來(lái)改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差的一種調(diào)速方法。在這個(gè)過(guò)程中可變附加電勢(shì)對(duì)于轉(zhuǎn)差功率的吸收能力決定了串級(jí)調(diào)速的程度，并且根據(jù)吸收方式的不同，串級(jí)調(diào)速又可

12、分為晶閘管串級(jí)調(diào)速、機(jī)械串級(jí)調(diào)速以及電機(jī)串級(jí)調(diào)速三種形式，第一種為最常用的形式。它的主要特點(diǎn)如下表4所示： </p><p>　　表4 串級(jí)調(diào)速的主要特點(diǎn) </p><p><b>　?。?）變極調(diào)速 </b></p><p>　　該種方法主要是針對(duì)籠型電動(dòng)機(jī)而言的，它改變的是定子繞組的接線方式，因此設(shè)備要求比較簡(jiǎn)單。它的主要特點(diǎn)如下表5所示：

13、 </p><p>　　表5 變極調(diào)速的主要特點(diǎn) </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 周志敏，周紀(jì)海，紀(jì)愛(ài)華.變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)及維護(hù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2007：76. </p><p>　　[2] 王曉明.電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制(第二版)[M].北京：北京航空航天出版社，