交流异步电机现代调速策略
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是工业生产中常见的电动机之一，其调速方法多样，可以根据实际需求选择不同的调速方式。
在工业自动化控制系统中，常用的交流异步电机调速方法包括变频调速、电压调节、极数变换、串、并联联接等。
下面将分别对这些调速方法进行介绍：1. 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。
通过变频器控制交流电源的频率和电压，可以实现电机的无级调速，使电机能够适应不同的负载需求。
变频调速具有调速范围广、效率高、输出扭矩大、启动平稳等优点，因此在工业生产中得到广泛应用。
2. 电压调节电压调节是利用变压器或自耦变压器来改变电机的供电电压，从而实现电机的调速。
电压调节调速方法简单、成本低，适用于一些负载要求不高的场合。
但由于其调速范围较小，且效率不高，因此在大型工业生产中使用较少。
3. 极数变换在需要较大转矩同时又要求较宽速度范围的场合，可采用极数变换调速方法。
即通过更换电机的定子绕组接线方式，改变电机的极数，从而实现调速。
极数变换调速方法具有输出扭矩大、调速范围广的优点，适用于一些需要较大转矩的场合。
4. 串、并联联接串、并联联接是利用多台电机串接或并接来实现调速的方法。
串联可使总电压增加，而并联则可使总电流增加，从而实现调速。
串、并联联接调速方法适用于负载变化小，要求调速范围较大的场合，但存在着系统复杂、运行维护成本高的问题。
除了上述几种调速方法外，还有一些其他调速方法，如机械调速、液压调速等。
不同的调速方法适用于不同的场合，选择合适的调速方法能够提高电机的运行效率，降低能耗，提高生产自动化程度。
在选择电机调速方法时，需要根据具体的生产需求和现场情况进行合理的选择和设计，以实现最佳的调速效果。
异步电动机调压调速系统
（5-4）
Tema x 21Rs
3npUs2 Rs212(LlsL'lr)2
（5-5）
由图5-4可见，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。如果带风机类 负载运行，则工作点为D、E、F，调速范 围可以大一些。
U TVC——双向晶闸管交流调压器
n2
A A’ 闭环变压调速系统的近似动态结构图
’’ 现代带电流闭环的电子控制软起动器可以限制起动电流并保持恒值，直到转速升高后电流自动衰减下来（图5-12中曲线c），起动时间
也短于一级降压起动。
U 根采变据用化图 普 时5通静-6异差a所步率示电很的机大原的（理变见图电图，压5-5可调）以速，画时开，出环调静控速态制范结很围构难很图解窄，决，如这采图个5用矛-7高所盾转示。子。电阻的力矩电机可以增大*n调3速范围，但机械特性又变软，因而当负载
为此，对于恒转矩性质的负载，要求调 速范围大于D=2时，往往采用带转速反馈 的闭环控制系统（见图5-6a）。
1. 系统组成
~
+
U*n +
GT ASR Uc
Un
M 3~
n
T-G-
a)原理图
图5-6 带转速负反馈闭环控制的交流变压调速系统
2. 系统静特性 异步电机近似的传递函数
由图5-4可见，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 ，
ua VT2
a)
ub
VT3
uc
Ua0 a
b 0
c 负载
•型接法
ia ua b) ub
交流异步电机调速系统实验报告
交流异步电机调速系统实验报告引言在电力系统中，电机调速是一个非常重要且复杂的问题。
随着技术的不断发展，异步电机调速系统成为了广泛应用的一种方案。
本实验旨在通过搭建和调试一个交流异步电机调速系统，来研究其调速性能和控制策略。
实验目的1.理解交流异步电机调速系统的工作原理；2.掌握电机调速系统的基本组成和实验搭建方法；3.研究不同控制策略对电机调速性能的影响；4.分析实验结果，评价不同控制策略的优劣。
实验原理1.异步电机工作原理：异步电机由主电路和励磁电路组成。
主电路中的三相对称电压产生一个旋转磁场，而励磁电路中的电压和电流则产生感应转子电动势和转矩，使得电机运转起来。
2.异步电机调速原理：异步电机调速主要通过控制转子电阻、定子电压以及改变电机的励磁电流来实现。
常见的调速方法有直接转矩控制(DTC)、矢量控制(VC)等。
实验设备和步骤1.实验设备：–交流异步电动机–实验控制器–电压调节器–电流测量仪–速度测量仪–控制软件2.实验步骤：1.搭建电机调速系统的硬件连接，确保各设备按照要求连接并接通电源。
2.在控制软件中选择合适的控制策略，并设置调速参数。
3.运行实验控制器，观察电机的调速性能，并记录实验数据。
4.根据实验数据分析电机的调速性能，并评价不同控制策略的优劣。
实验结果分析根据实验数据，我们可以得出以下结论：1.不同控制策略对电机调速性能的影响：–直接转矩控制(DTC)可以实现较好的转矩和速度响应，但对转子电阻参数变化较为敏感。
–矢量控制(VC)具有较好的转矩和速度响应特性，并且对转子电阻参数变化不敏感。
2.不同电机负载对调速系统的影响：–在轻载情况下，不同控制策略的性能相对较为接近。
–在重载情况下，矢量控制(VC)表现出较好的调速稳定性和承载能力。
结论本实验通过搭建和调试交流异步电机调速系统，研究了不同控制策略对电机调速性能的影响，并分析了不同负载下的调速系统性能。
通过实验结果，我们得出了以下结论：1.矢量控制(VC)相比直接转矩控制(DTC)具有更好的转矩和速度响应特性，且对转子电阻参数变化不敏感。
2-交流电机变频调速详解
以下情况要选用交流输出电抗器
变频器到电机线路超过100米（一般原则）
以下情况一般要选用制动单元和制动电阻 提升负载 频繁快速加减速 大惯量（自由停车需要1min以上，恒速运行电流小于加速电流的设备）
变频器选型—选型原则
使用通用变频器的行业和设备 使用矢量变频器的行业和设备
纺织绝大多数设备
冶金辅助风机水泵、辊道、高炉卷扬 石化用风机、泵、空压机 电梯门机、起重行走 供水 油田用风机、水泵、抽油机、空压机
多
0.4-315KW
EV1000 EV2000
TD3000 2.2-75KW TD3100 高 TD3300
高动态性能 动态性能好 总线设计 精确控制 网络化应用 行业专用
0.4-5.5KW
功 能
TD900
调速、通讯 操作简便
功能丰富 适用面广
高稳态性能
成 本
完整的功率段 行业专用
少
宽电压范围
元件化设计
R S T P1 (+) PB (-) U V
MOTOR
W
PE
POWER SUPPLY
制动电阻
工频电网输入 380V 3PH/220V 3PH
直流电抗器
三相交流电机
220V 1PH
变频器的构成—控制回路接口
接口类型 主要特点 主要功能
开关量输入
开关量输出 模拟量输入
无源输入，一般由变频 启/停变频器，接收编码器信号、多 器内部24V供电， 段速、外部故障等信号或指令
2.3 交流电机变频调速
•概 述
异步电机的变压变频调速系统一 般简称为变频调速系统。由于在调速 时转差功率不随转速而变化，调速范 围宽，无论是高速还是低速时效率都 较高，在采取一定的技术措施后能实 现高动态性能，可与直流调速系统媲 美。因此现在应用面很广，是本篇的 重点。
现代交流调速技术
（）定子部分 定子铁心：由导磁性能很好的硅钢片叠成——导磁部分。 定子绕组：放在定子铁心内圆槽内——导电部分。 机座：固定定子铁心及端盖，具有较强的机械强度和刚度。 （）转子部分 转子铁心：由硅钢片叠成，也是磁路的一部分。 转子绕组： ）鼠笼式转子：转子铁心的每个槽内插入一根裸导 条，形成一个多相对称短路绕组。）绕线式转子：转子绕组为三 相对称绕组，嵌放在转子铁心槽内。
0 n0
临界转差率：sm
R2 R12 ( X1 X 2 )2
正弦波电源供电下运行的功率因数低。
瞬时停电措施 电源供电系统因雷击或其他原因发生接地故障时，将发生
紊乱。从事故发生到瞬时事故消除或通过继电器切断事故回路， 这段时间一般在秒以内，如果变频装置没有瞬时停电措施，会 产生过流或过压，在恢复供电时可能造成逆变器换流失败。
§ 异步电动机的工作原理及机械特性
统分为三类：转差功率消耗型调速系统；转差功率回馈型 调速系统；转差功率不变型调速系统。
类型
调速方法
特点
转差功率消耗型 转差功率回馈型
降压调速;电磁转 差离合器调速;转子回路 串电阻调速;
绕线转子异步电机串级 调速.
消耗全部功率；效率最低； 结构简单；
大部分转差功率回馈利用；效 率较高；需要回馈装置
转差功率不变型
所装转子位置检测器来控制变频装置触发脉冲，使同步电动 机工作在自同步状态。
四、交流调速系统的主要发展方向
.变频调速：是最有发展前途的一种交流调速方式。
交-直-交变频调速系统（在电压型和电流型基础上， 向PWM型变频和多重化技术方向发展） 交-交变频调速系统（在低速大容量应用方面有上升的 趋势）
变频器的电力半导体器件向模块化﹑快速化﹑光控化﹑高电 压﹑大电流﹑自关断和高可靠性方向发展；
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。
浅谈三相交流异步电机的调速方法
浅谈三相交流异步电机的调速方法发布时间：2022-03-29T07:10:17.938Z 来源：《科学与技术》2021年32期作者：肖轲远[导读] 在实际应用中，电机的调速性能将对产品质量、生产效率、节能减排起决定性作用。
肖轲远中车永济电机有限公司山西省西安市710016摘要：19世纪七十年代前后相继诞生了直流电机和交流电机，从此人类社会进入了以电机为动力设备的时代，以电机作为动力机械，为人类社会的发展和进步、为工业生产的现代化起到了巨大的推动作用。
在实际应用中，电机的调速性能将对产品质量、生产效率、节能减排起决定性作用。
关键词交流电机调速0 引言近年来，电力电子技术、大规模集成电路和计算机技术的飞速发展，为交流调速技术的发展创造了有利条件，使交流电机调速和控制提高到了一个新水平。
交流异步电机调速是集电力电子、微电子及电机等学科于一体的高科技领域，其社会效益、经济效益十分巨大。
1 三相交流异步电机结构及工作原理三相异步电机的结构主要包括以下两个部分：静止部分---定子；旋转部分---转子；定子铁心内圆与转子铁心外圆之间有一个很小的间隙称之为气隙。
定子由铁心、绕组与机座三部分组成。
转子由铁心与绕组组成，转子绕组有鼠笼式和线绕式。
鼠笼式转子是在转子铁心槽里插入铜条，再将全部铜条两端焊在两个铜端环上而组成；线绕式转子绕组与定子绕组一样，由线圈组成绕组放入转子铁心槽里。
当定子的对称三相绕组连接到三相电源上时，绕组内将通入对称三相电流，并在空间产生旋转磁场，磁场沿定子内圆周方向旋转，当磁场旋转时，转子绕组的导体切割磁通将产生感应电动势E，由于电动势E的存在，转子绕组中将产生转子电流I。
根据安培电磁力定律，转子电流与旋转磁场相互作用将产生电磁力F（其方向由左手定则定），该力在转子的轴上形成电磁转矩，且转矩的作用方向与旋转磁场的旋转方向相同，转子受此转矩作用，便按旋转磁场的旋转方向旋转起来。
2 三相交流异步电机的调速方法三相异步电机具有结构简单、工作可靠、价格低廉、维修方便、效率高、体积小、重量轻等优点。
交流电动机的调速公式
交流电动机的调速公式交流电动机是一种常见的电动机，它是在交流电源的驱动下运行的。
调速是电机控制和应用的基础，因为不同的负载需要不同的运行速度。
本文将重点讨论交流电动机的调速公式。
交流电动机的调速方法交流电动机的调速方法有多种，包括：1. 变频调速变频调速是将交流电源的频率通过变频器变换为可调的频率，从而控制电机的转速。
变频器需要具备输出可调的交流电源，因此具有频率调节功能的变频器一般使用PWM技术实现。
变频器是现代化工中比较常见的调速设备，因为它能够精确地控制电机的转速，并且可以适应各种负载的要求。
2. 控制电压调速控制电压调速是通过改变交流电源的电压来调节电机的转速。
它是一种简单的调速方法，但只适用于轻载和低功率的电机。
电压调速器分为稳压型和变压型两种。
稳压型控制器通过稳压器使电压维持在恒定值，变压型控制器则是通过选择不同的断路器滑动变压器来改变电压值。
3. 变极调速变极调速通过改变电机的极数来调节电机的转速。
交流电机的极数直接影响电机的转速，极数越多转速就越慢，极数越少转速就越快。
变极调速器是一种简单方法，但需要特殊的电机才能使用。
交流电动机的调速公式交流电动机的调速公式取决于电机的类型和调速方法。
下面我们将分别探讨各种电动机和调速方式的调速公式。
1. 滑环异步电动机的调速公式滑环异步电动机的转速n与同步速度ns的差值称为滑差，用s 表示，即s = ns – n。
由此，滑环异步电动机的调速公式为：n = ns – s其中，ns是同步速度，s是滑差。
如果在电机转速为n1时，需要将电机调速至n2，则滑差变化为：s2 – s1 = k(n2 – n1)其中，k是常数。
2. 换相电动机的调速公式换相电动机是一种可以通过调节电源电压和频率来控制转速的电机，因此其调速公式可以表示为：n = kVf其中，n是电机转速，V是电源电压，f是电源频率，k为常数。
3. 等转子异步电动机的调速公式等转子异步电动机是通过改变电源电压或电源频率来调节转速的。
异步电机在电力系统中的优化控制策略有哪些
异步电机在电力系统中的优化控制策略有哪些在当今的电力系统中，异步电机扮演着至关重要的角色。
无论是工业生产中的各种设备，还是日常生活中的电器，异步电机都广泛应用其中。
为了提高电力系统的效率、稳定性和可靠性，对异步电机的优化控制策略的研究就显得尤为重要。
首先，我们来了解一下什么是异步电机。
异步电机，也被称为感应电机，其工作原理基于电磁感应。
它的结构相对简单，成本较低，运行可靠，维护方便，这使得它在众多领域得到了广泛的应用。
然而，由于其自身的特性，在运行过程中可能会出现一些问题，比如效率不高、功率因数较低、调速性能较差等。
为了解决这些问题，研究人员提出了多种优化控制策略。
一种常见的优化控制策略是变频调速控制。
通过改变电源的频率，可以实现异步电机转速的调节。
在传统的定频供电中，电机的转速基本固定，无法满足一些对速度调节有较高要求的场合。
而采用变频调速技术，可以根据实际需求精确地调整电机的转速，从而提高系统的运行效率和节能效果。
例如，在风机、水泵等负载变化较大的设备中，采用变频调速能够根据负载的大小自动调整电机的转速，大大降低了能耗。
矢量控制策略也是一种重要的优化方法。
矢量控制的基本思想是将异步电机的定子电流分解为励磁分量和转矩分量，分别进行控制，从而实现对电机转矩和磁链的解耦控制。
这种控制方法可以使异步电机获得类似于直流电机的优良调速性能，提高了电机的动态响应速度和控制精度。
直接转矩控制策略则是另一种有效的优化手段。
它直接对电机的转矩和磁链进行控制，不需要复杂的坐标变换，控制结构相对简单，响应速度快。
通过对定子磁链和转矩的直接观测和控制，能够快速准确地调节电机的运行状态，特别适用于对动态性能要求较高的场合。
在优化控制策略中，智能控制方法也逐渐得到了应用。
比如模糊控制，它不依赖于精确的数学模型，而是根据操作人员的经验和知识，通过模糊推理来实现控制。
在异步电机控制中，模糊控制可以用于对电机的转速、转矩等参数进行调节，具有较好的鲁棒性和适应性。
4章 交流异步电动机变频调速系统
为交流异步电动机转矩系数，其中Nr为转子绕组有效匝数；
φr为转子功率因数角。
可见，转矩控制的困难体现在以下几点： T T ① m 是由定子电流is iA , iB , iC 和转子电流 ir ia , ib , ic 共同产生的，它的
空间位置相对于定子和转子都是运动的。 ② m 与 I r 是两个相互耦合的变量，且 I 对于一般的鼠笼形异步电机是无法 r ③ r 是与转速相关的时变量（与转差s有关）， 且当电机运行时转子电阻 Rr 随温度变化而变化， Te 也随之变化。除此以外，式中的 Te 只是平均转矩的概念， 对平均转矩的控制已十分困难了，更何况瞬时转矩。对转速的控制实质上就是 对转矩的控制，转矩控制的困难是实现交流电机高性能调速的主要障碍，也是 过去限制交流调速系统获得广泛应用的主要原因。 2）调速装置中器件发展的限制：调速装置中两大组成部件是主电路和控制电路。 主电路中的主要器件—电力电子功率器件在近五十年来更新换代了五代之多，以 适应变频调速（PWM脉宽调制）的需要。控制电路中的主要器件—微处理器在 近二十年中运算速度提高了数倍，以适应高性能变频调速复杂算法的需要。交流 调速系统的发展依赖于新型电力电子器件的应用、微电子技术的发展。
直流调速系统中各部分分别为5%，40%和55%，而交流调速系统中各部分分别 为10%，60%和30%。特别是当功率大于500 kW，交流调速系统的成本比直流 调速系统的成本明显降低。 4.1.2交流电动机的调速方法及其主要应用领域 1．交流电动机的调速方法 由电机学可知，交流电动机的同步转速表达式为 60 f s （4.6） ns np ns 为同步转速。 式（4.6）中，np为电机极对数；fs为电机定子供电频率； (1) 同步电动机的调速方法 可见，均匀地改变同步电动机的定子供电频率fs，就可以平滑地调节电动机
三相异步电机的调速
一.基频以下变频调速 A),保持 为常数
上式对s求导，即 有最大转矩和临界转差率为
一.基频以下变频调速 B),保持 为常数 为防止磁路的饱和，当降低定子电源频率时，保持 为常数，使气 隙每极磁通 为常数，应使电压和频率按比例的配合调节。这时，电动 机的电磁转矩为 上式对s求导，即 有最大转矩和临界转差率为
当某一瞬间电势的极性 与 或同相时，有转子回路电流为
反相
式中“–”号表示 与 反相，“+”号表示 与 同相。异步电动机的电磁 转矩为
当电动机定子电压及负载转矩都保持不变时，转子电流可看成常数；同时考虑到电 动机正常运行时s很小，sx2《 r2 忽略sx2 则： 在负载转矩 一定的条件下，若 转子串入 与 反相，则
变频调速原理及其机械特性
改变异步电动机定子绕组供电电源的频率 ，可以改变同步 转速n 1 ，从而改变转速。如果频率 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 如果降低频率 ，且保持定子电源电压 不变，则气隙每 极磁通 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 时，必须同时降低电源电压 ，以达到控 制磁通 的目的。对此，需要考虑基频（额定频率）以下的调 速和基频以上调速两种情况
三相异步电动机的调速
根据三相异步电动机的转速公式为
通过上式可知，改变交流电机转速的方 法有三种 1．变转差率调速：改变s实现调速； 2．变极调速：改变p来实现调速 3．变频调速：改变f1实现调速
三相异步电动机的调速
改变转差率的方法很多，常用的方案有改变异步电动机的定子 电压调速，采用电磁转差（或滑差）离合器调速，转子回路串电 阻调速以及串极调速。前两种方法适用于鼠笼式异步电动机，后 者适合于绕线式异步电动机。这些方案都能使异步电动机实现平 滑调速，但共同的缺点是在调速过程中存在转差损耗，即在调节 过程中转子绕组均产生大量的钢损耗（ ）(又称转差功 率)，使转子发热，系统效率降低；主要存在调速范围窄、效率低， 对电网污染较大，不能满足交流调速应用的广泛需求； 改变电机的极数的调速，无法实现连续调速，并且接线麻烦， 应用的场合少；但价格便宜； 改变频率进行调速是最理想的，但这个梦想经历了百年之久， 直至20世纪70年代，大功率晶体管（GTR）的开发成功，才实现 变频调速，随着电子技术和计算机技术的日益发展变频调速技术 日益成熟，应用得越来越广泛了
交流异步电动机的调速
2021/4/9
晶闸管串级调速
37
的原理线路图
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U U
IN 2p 2IN p
1
❖ 功率增加一倍，转速增加一倍，转矩保持不便；
❖ 属于恒转矩调速
❖ 适用于：恒转矩负载，如起重机、运输带等
20变极调速的机械特性：
2021/4/9
18
皮肌炎图片——皮肌炎的症状表现
❖ 皮肌炎是一种引起皮肤、肌肉、 心、肺、肾等多脏器严重损害的， 全身性疾病，而且不少患者同时 伴有恶性肿瘤。它的1症状表现如 下：
T1
T2
s smD
2021/4/9
36
（三）晶闸管串级调速的基本原理
晶闸管串级调速具有调速范围宽，效率高（转差功率可反馈电 网），便于向大容量发展等优点，是很有发展前途的绕线转子异步 电动机的调速方法。它的应用范围很广，适用于通风机负载，也可 用于恒转矩负载。其缺点是功率因数较差，现采用电容补偿等措施， 功率因数可有所提高。总之，晶闸管串级调速向大功率发展，是很 有前途的。
2021/4/9
12
第三节 改变定子极数调速
❖ 改变定子极对数的同时，必须相应改变转子的级数。 绕线式电机要满足这个要求很困难；
❖ 而笼形异步电动机转子的极对数能自动随定子磁场 的极对数的变化而变化，所以变极调速适用于笼形 异步电动机。
❖ 单绕组双速电动机：一套定子绕组，具备两种极对 数，根据接法不同，得到两个不同的同步转速；
第四章 交流异步电动机拖动系统的调速
由异步电动机转速的表达式：
n
ns
1
s
60 f1 p
1
s
调速方法有三种：
❖ 改变定子绕组的极对数 p
❖ 改变电源频率 f
异步电动机节能调速控制策略
一
１ — ９
潍 坊 学 院 学报
２ １ 年 ８月 ０２
它 首先是 建立 一个 电动机 的损 耗模 型 ， 后 用 数学 方 法 找 到一 个最 优 的磁通 来 实 现损 耗 最 小 。此 法 然 的优点 是最优 励磁 电流 直接 由计算 得 到 ， 响应 速度 快 ， 需要 精确 的 电动机模 型参 数 ， 环境 变化 影 响大 ， 但 受 寻 优精度 较低 。 异 步 电动机使 用矢 量控制 时 ， 其稳 态励磁 电流 和转 矩 电 流是 解耦 的 ， 以独立 控 制 磁通 和转 矩 ， 可 因此 易 于实现 Ｌ ＭＣ控 制 。在 忽 略定子 与转子 漏感 情况 下 ， 异步 电 动机 在 同步 旋转 ｄ＿ ＿ｑ坐标 系 中 的稳 态 等效 电路如 图 ２所示［ 引。
关键 词 ： 异步 电动机 ； 变频调速 ； 率优化 ； 能控制 效 节
中图分 类号 ： ＴＭ３ ３ ４
文献标 识码 ： Ａ
文章编 号 ： ６ １ ４ ８ （ ０ ２ ０ 一ｏ １ 一Ｏ １ ７ － ２ ８ ２ １ ）４ Ｏ ８ ４
目前 ， 步 电动机广 泛应 用于各 种交 流传 动场合 ， 异 已成为 主要 的动力 源 ， 在额 定 负载 附 近运 行 时 ， 其 电 动 机效率 还 比较高 ， 但轻 载时 则效率 明显 下 降 ， 成 了电能 的浪 费 。随着 能 源 紧缺 问题 的突 出 ， 步 电动 造 异 机 节能 问题 已经成 为交 流传 动控制 领域 的探讨 热点 。
１ 异步 电动机 的能量 流程
异 步 电动机在 将 电能转 换 成 机 械 能 的过 程 中， 需要 经 过几个 能 量 的传 递 环 节 ， 时也 造 成 了一 定 的能 量损 同 耗 。电源输 入 电动 机定 子绕 组 的 电功率 Ｐ ， 有小 部 分 消
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。
转差率控制的异步电动机调速系统设计
转差率控制的异步电动机调速系统设计异步电动机调速系统是现代工业中常用的电动机调速系统之一，它广泛应用于风机、泵、压缩机等各种负载变化较大的场合。
为了满足不同负载条件下的调速需求，需要设计一种能够通过转差率控制来实现电动机调速的系统。
以下是一种可行的设计方案。
首先，设计一个转差率控制器。
转差率控制器是整个系统的核心控制部分，用于根据电动机转速和负载情况来调整电动机的输出转矩。
转差率控制器由一个速度测量单元、一个转差计算单元和一个转差控制单元组成。
速度测量单元通过测量电动机的转速来获取实时转速信号。
转差计算单元根据转速信号和负载情况计算出转差率。
转差控制单元根据转差率调整电动机的输出转矩，使得电动机实际转速与期望转速相匹配。
其次，设计一个输入输出接口电路。
该电路用于将控制信号从转差率控制器传递给电动机，同时将电动机的转速信号反馈给转差率控制器。
输入输出接口电路需要包括一个模拟信号输入输出部分和一个数位信号输入输出部分。
模拟信号输入输出部分用于接收和输出模拟控制信号，数位信号输入输出部分用于接收和输出数字控制信号。
最后，设计一个功率输出电路。
该电路用于将转差率控制器输出的控制信号转换为能够驱动电动机的功率信号。
功率输出电路需要包括一个功率放大器和一个电机驱动电路。
功率放大器将控制信号放大到合适的功率水平，并通过电机驱动电路将功率信号传递给电动机。
在整个系统设计中，需要考虑以下几个方面的问题。
首先，要选择合适的传感器来测量电动机的转速。
常用的传感器有霍尔效应传感器、磁碟传感器等。
其次，要选择合适的转差计算算法。
一种常用的算法是PID算法，它可以根据转差率调整控制信号。
最后，要设计合适的电源电路来为整个系统供电。
可以选择交流电源或直流电源，根据实际需求来决定。
总之，转差率控制的异步电动机调速系统设计需要考虑转差率控制器、输入输出接口电路和功率输出电路等方面。
通过合理选择传感器、控制算法和电源电路，可以实现电动机在不同负载条件下的平稳调速。
简述三相交流异步电机常用的调速方法及其特点
简述三相交流异步电机常用的调速方法及其特点常用的三相交流异步电机调速方法有以下三种：
1. 改变电源电压：改变电源电压的方法是通过电压控制器或自耦变压器来实现的。
这种方法调速范围较窄，但是对于大功率电机来说，调速性能比较好。
2. 改变电源频率：改变电源频率的方法是通过变频器来实现的。
这种方法的调速范围比较广，可以满足不同场合的需求，但是需要额外的设备来进行控制，成本较高。
3. 改变电机转子电阻：改变电机转子电阻的方法是通过控制转子电阻来实现电机转矩和速度的变化。
这种方法调速范围比较广，但是需要额外的设备来进行控制，同时也会造成电机损耗和散热问题。
这三种调速方法各有优劣，根据不同应用场合的需要选择合适的方法。
交流异步电机的调速方法
交流异步电机的调速方法异步电机是一种常见的电动机类型，常用于工业和家庭应用中。
调速是控制电机转速的重要功能，下面我将从多个角度全面回答你关于异步电机调速方法的问题。
1. 变频调速，变频调速是最常见的异步电机调速方法之一。
它通过改变电源频率来控制电机的转速。
通过变频器将电源频率转换为可调的频率，从而改变电机的转速。
这种调速方法具有调速范围广、精度高、效率高等优点，被广泛应用于各种工业领域。
2. 软起动调速，软起动调速是一种通过逐渐增加电机的供电电压来实现平稳启动和调速的方法。
通过控制电压的斜升时间和斜升速度，可以实现电机的平稳启动和调速。
软起动调速适用于对电机起动过程要求较高的场合，如输送带、提升机等。
3. 转子电阻调速，转子电阻调速是一种通过改变转子电阻来改变电机转速的方法。
通过在电机转子电路中串接可调电阻，改变电阻值可以改变电机的转速。
这种调速方法结构简单，成本较低，但效率较低，适用于一些负载波动较大的场合。
4. 极对数调速，极对数调速是一种通过改变电机的极对数来实现调速的方法。
通过改变电机的绕组接法，可以改变电机的极对数，从而改变电机的转速。
这种调速方法适用于一些转速变化范围较大，但转速要求不是特别高的场合。
5. 矢量控制调速，矢量控制调速是一种通过控制电机的电流和磁场方向来实现调速的方法。
通过精确控制电机的电流和磁场方向，可以实现对电机转速和转矩的精确控制。
这种调速方法具有响应快、调速范围广、稳定性好等优点，适用于对转速和转矩要求较高的场合。
综上所述，异步电机的调速方法包括变频调速、软起动调速、转子电阻调速、极对数调速和矢量控制调速等。
每种调速方法都有其适用的场合和特点，选择合适的调速方法需要根据具体的应用需求和经济考虑进行综合评估。
交流异步电机调速方法 -回复
交流异步电机调速方法-回复交流异步电机调速是指通过改变电机的电源频率、电压或转子电阻等参数，来调整电机的转速。
这种调速方法具有结构简单、可靠稳定、工作效率高等优点，广泛应用于工业生产和日常生活中。
本文将以交流异步电机调速为主题，一步一步回答相关问题。
一、调速原理交流异步电机的转速是根据电源的供应频率决定的。
通常情况下，电机转速随着电源频率的增加而增加，而电机转速与极对数成反比关系。
因此，通过改变电源频率的大小，可以实现对电机转速的调整。
二、电源频率的调节电源频率的调节是调速的关键步骤。
一般来说，通过变压器或变频器来改变电源的频率。
变压器调节是指通过改变变压器的变比，从而改变输出的电压和频率。
而变频器调节是指通过改变变频器的输出频率和电压，从而改变电机的转速。
三、变压器调速方法1. 单绕组变压器调速：通过改变变压器的输入电压来改变输出电压和频率，从而实现调节电机转速的目的。
这种方法适用于小功率的简单调速要求。
2. 双绕组变压器调速：通过改变变压器的两个绕组之间的切换，实现不同的变比和频率输出。
这种方法适用于一些需要较大调速范围的工业场合。
四、变频器调速方法变频器调速是目前最常用的交流异步电机调速方法之一。
变频器是一种电力电子设备，通过改变输出电压的频率、幅度和相位，从而实现对电机的调速。
变频器调速具有调节范围广、调节精度高、起动平稳等优点，适用于各种不同的工作条件和控制要求。
五、其他调速方法除了以上提到的变压器调速和变频器调速，还有一些其他调速方法可供选择，如转子电阻调速、感应电动机调速等。
1. 转子电阻调速：通过改变转子电阻的大小，来改变电机的转速。
这种方法可在较大转速范围内进行调节，但由于需要转子电阻器，因此结构较为复杂。
2. 感应电动机调速：通过改变电机绕组接线方式或改变绕组的供电电压，从而改变转子的磁场分布，实现调速效果。
这种方法适用于一些需要较大转速范围和较高精度调节的场合。
六、调速控制策略对于交流异步电机调速，除了选择合适的调速方法外，还需要采用相应的调速控制策略，来实现精确控制和保护电机的安全运行。
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交流异步电机现代调速策略
摘要：为了更精确地实现交流异步电动机调速，基于交流异步电动机的数学模型论述异步电动机变压变频调速系统的各种控制策略。
总结早期的基于异步电机稳态模型的控制策略，介绍现代控制调速策略，分析现代控制理论在交流异步电动机调速系统中的应用，展望交流调速控制策略的发展方向。
传统的控制策略在工业现场中的应用已经较为成熟，各种现代控制策略和先进控制算法则有广阔的发展前景。
关键词：异步电动机；变压变频调速；控制策略
1前言
交流异步电动机电力拖动系统有多种调速方法，常见的有降电压调速、转差离合器调速、转子串电阻调速、串级调速和双馈电动机调速、变极对数调速和变压变频调速等。
其中，仅变压变频调速能够做到调速范围宽、效率高、动态性能好，因此得到了快速发展和广泛应用变压变频调速技术使同步电动机可以应用到交流调速控制系统中。
变压变频调速系统一般简称为变频调速系统，当采用变压变频调速时转差功率不随转速变化，在采取一定的技术措施后能够实现高动态性能，使得交流调速系统的性能可与直流调速系统相媲美。
纵观异步电动机变压变频调速技术的发展，先后出现了大量有代表性的方式方法，现代控制理论的引入给变压变频调速控制策略的发展注入了新的活力。
2现代控制策略
由于负载转矩随时间变化，电机参数如电阻和电感会随温度和频率变化，传统的控制策略普遍受电机参数和扰动的影响较大。
因此，人们开始将不完全依赖数学模型﹑鲁棒性更强的现代控制理论应用于交流调速控制系统，目前现代控制理论在交流调速控制系统中的应用主要包括与矢量控制、直接转矩控制结合。
通过设计参数辨识器#观测器和智能控制器来修正模型参数和提高系统鲁棒性。
2.1滑模变结构控制
滑模变结构控制是变结构控制的一种控制策略，它的基本思想是通过不连续的控制律使得系统按照所期望的相轨迹运动。
滑模变结构控制结合矢量控制和直接转矩控制在交流调速系统中得到大量应用。
传统滑模控制器只在系统相轨迹运行到滑动面上时才具有对不确定干扰的抑制能力，而当运行到滑动面之前仍然受到不确定干扰的影响。
一种简单的解决办法是通过提高增益来使系统迅速收敛到滑动面，但是同时增大了抖动，甚至在高频时使系统不稳定。
全滑模控制是一种具有全程滑动模态的变结构控制器，在保证滑模控制稳定性的基础上通过设计一个非线性的动态滑模面来消除滑模控制中达到滑动面之前的过渡过程，使系统在响应的全过程中具有鲁棒性，克服了在传统变结构控制中系统运行到滑动面之前不具有鲁棒性的缺点。
滑模变结构控制的另一个缺点是在状态轨迹到达滑动面后，难以严格地沿着滑动面向平衡点运动，而是在滑动面两侧来回穿越，从而不可避免地产生抖动。
2.2自适应控制
异步电动机的数学模型虽有确定的形式，但其中的参数如定转子电阻和电感与电机的工作状态密切相关，而矢量控制和直接转矩控制的动态性能受参数变化影响较大，因此自适应控制在交流调速系统的研究中得到广泛关注。
自适应控制理论在交流调速系统中的典型应用有模型参考自适应控制和自适应观测器。
模型参考自适应控制系统将参考模型的输出作为控制系统的理想输出（理想控制性能）控制的最终目标是使被控对象的动态性能与参考模型的动态性能一致。
最简单的模型参考自适应控制系统由参考模型、可调系统模型和自适应律组成。
目前基于模型参考自适应控制的交流调速系统定转子电阻的校正、负载转矩的校正以及速度控制器的研究已十分普遍。
模型参考自适应控制系统实现的关键在于参考模型的选择和自适应律的设计。
当选择不同的输出量作为判定参考量时，参考模型的选择不同。
自适应律是实现在线校正可调系统模型时变参数的关键，通常依据局部参数优化、李亚普诺夫稳定判据和波波夫超稳定性理论来设计。
Kojabadi等基于模型参考自适应设计定子电阻辨识器,参考模型选择异步电动机动态数学模型,通过观测器得到观测模型!根据波波夫超稳定性理论设计观测器的反馈增益矩阵，实验证明该方案可以用于直接转矩控制系统。
Leksono等基于矢量控制策略设计的自适应速度控制
器，采用1阶模型作为速度控制器的参考模型，通过递归最小二乘法设计控制器的参数调整律。
实验结果表明，自适应速度控制器有较强的鲁棒性和快速响应特性，当负载转矩大于额定转矩时，转矩电流内环会产生较大的稳态误差，但是通过速度外环的自适应控制可以消除稳态误差，使转速能够跟踪给定值。
以电机模型为参考模型，设计磁通自适应观测器、速度自适应观测器和定子电流观测器，定子电流观测器起到了辅助设计电流自适应控制器的作用。
为了解决在交流调速系统中某些状态（如定转子磁链、转矩和无速度传感器时的电机速度）不可直接测量的问题，由系统可测状态和参数重构的自适应观测器近年来得到较快发展。
在交流调速控制系统中，需要测量的状态变量一般有定子电流、定转子磁链和转速，但是在一般的控制系统中定子电流和转速可以直接测量，因此只需要设计定转子磁链自适应观测器。
采用磁链自适应观测器的优势是可以设计自适应律，根据实际输出量和预估输出量对磁链观测模型进行校正，得到更准确的磁链观测值。
若将观测模型作为可调系统模型，选择合适的参考模型，则根据模型参考自适应控制可以实现定转子电阻和转速的在线辨识。
为无速度传感器控制的发展提供了思路。
2.3模糊控制
模糊控制理论可以用于设计参数辨识器和模糊控制器。
在矢量控制系统中!转速和电流控制器均可以设计成模糊控制器，从而提高系统对电机参数变化和负载扰动的抑制能力。
模糊控制在直接转矩控制系统中的应用更普遍，由于直接转矩控制定子磁链的检测与定子电阻相关，当低速时定子电阻的变化对定子磁链影响较大，采用模糊辨识器可以实现对异步电动机定子电阻的估算。
传统的直接转矩控制系统，由于采用磁链和转矩的双位式控制无法分辨磁链和转矩的误差，当控制系统刚启动或者改变磁链和转矩参考值时会导致系统响应缓慢。
将磁链位置、磁链误差和转矩误差作为模糊变量，通过模糊控制规则选择合适的电压矢量可以得到更好的控制效果。
结合SVPWM技术的模糊直接转矩控制系统既抑制了转矩脉动,又提高了系统抗干扰能力。
2.4神经网络控制
人工神经网络可任意逼近非线性模型特性十分适用于交流调速系统的控制。
人工神经网络在交流调速控制系统中的应用包括神经网络辨识器和神经网络控制器的设计。
通过神经网络在线校正定、转子电阻，可以基本消除它们对转子磁链和电磁转矩的扰动
影响，从而得到比较准确的转子磁链和电磁转矩估算值。
由于转子磁链可以表示成三相电流和转速的非线性函数，电磁转矩可以用转子磁链和转速来表示，因此电磁转矩可以转换成三相电流和转速的非线性函数。
若训练合适的神经网络来逼近这2个非线性函数，则可以得到转子磁链和电磁转矩，从而避免了电机参数的影响。
Wishart等通过神经网络辨识异步电动机数学模型，消除了电机参数对数学模型的干扰，并在此基础上设计电流神经网络控制器和速度神经网络控制器。
3结语
异步电动机的交流调速控制系统是一个复杂的多变量，非线性，强耦合的控制系统，传统的控制策略如矢量控制和直接转矩控制在工业上已经获得了较为成熟的应用，但它们普遍依赖精确的电机数学模型，由于受到电机参数变化和不确定性扰动的影响，精确的电机数学模型在实际中往往是无法得到的。
现代控制理论在电机模型辨识和非线性控制器设计方面的理论研究成果较丰富，但是它们在工业中的应用还有待进一步的研究。