现代电力传动理论与技术——第八讲
走进电世界-8
山东大学电气工程学院
8 电力电子与电力传动技术
引言
科学家探索的是世界的本来面貌， 工程师则是创造一个新的世界。 ——卡曼
8-1
电力电子技术
8-2
电力传动技术
8.1 电力电子技术
电力电子技术学科的交叉构成关系
静
电子学
件 器 、
电力学
、 旋
电力 电子技术
Байду номын сангаас
止 器
路
转
电
电 机
连续、离散 控制 理论
IGBT
混 合 载 流 子 导 电
IEGT
二 IGCT 种 DT MCT 载 流 SITH 子 GTR 导 电
8.1.3 电力电子技术的主要应用
在发电系统中的应用
大型发电机的静止励磁控制 水力、风力发电机的变速恒频励磁 发电厂风机、水泵的变频调速
在输电系统中的应用
柔性交流输电技术
高压直流输电技术
可实现四象限运行
空载损耗小、效率高
8.2.2 电气传动技术的发展历程
思考题
电力电子技术有几个主要的的组成部分？ 各有哪些重要作用？ 电力电子技术发展的特点是什么？ 你认为电力电子技术发展的关键是什么？ 电气传动有哪些重要作用？
电力电子技术是以电力为对象的电子技 术，是一门利用电力电子器件对电能进 行转换与控制的新兴科学。
电力半导体器件 电力电 子技术
电力电子成套装置 控制理论
电力半导体器件——应用半导体工艺制作的
可承受或控制一定功率的半导体元件。
电力电子成套装置——应用电力半导体器件
以及所需的控制理论，按生产机械的要求而
电能质量讲座第八讲电压波动与闪变
等有关 。 ( 3 ) 人对闪变的主观视感 。由于人们视感的 差异 ,需对观察者的闪变视感作抽样调查 。 变换后 ,有
2 1 - z T 1 + z- 1
-1
式中 T — — — 采样周期
4
2 IEC 闪变检测方法
IEC 依据 U IE 1982 年推荐 , 于 1986 年给出 了闪变仪的功能和实际规范 。 1992 年 , U IE 又做 出详细的论述 。下面介绍 IEC 闪变检测的数字化 实现方法 。
0. 000 2, b1 = 0. 001 0, b2 = 0. 002 6, b3 = 0. 003 4,
低压电器 ( 2007 №16) 现代建筑电气篇
・ 专题讲座 ・
因此模拟的传递函数可表示为
G ( s) = K
( 3 ) 带冲击负荷的电动机引起的电压波动 。
0. 3 s + 1
利用双线性变换转化成 z域表达式 ,有
正常运行和寿命 ,而且影响产品质量 。 ( 4 ) 电子仪器 、 电子计算机 、 自动控制设备等 不能正常工作 。 ( 5 ) 影响对电压波动较敏感的工艺或实验结 果 ,如实验时示波器波形跳动 、 大功率稳流管的电 流不稳定 ,导致实验无法进行 。 国家标准 GB 12326 —2000 《电能质量 电压 波动和闪变 》 规定了电压波动和闪变的限值 、 计 算和评估方法 。
L ecture on Electr ica l Energy Qua lity Ⅷ. Voltage Fluctua tion and Flicker
ZHAN G Z h igang
( Electrician and Electronic Technology Center, Shanghai J iaotong University, Shanghai 200240, China )
电气传动技术的原理和应用
电气传动技术的原理和应用电气传动技术是现代工业生产中不可或缺的一个重要领域。
它以电能为动力源，通过电机的转化和控制来实现机械的运动和工艺生产过程中的各种动作。
电气传动技术的原理和应用是现代工业生产发展的重要推动力，本文将从电气传动技术的原理入手，系统介绍电气传动技术的应用现状和未来发展趋势。
一、电气传动技术的原理1.电气传动系统的基本构成电气传动系统包括电动机、变速器、传动轴系、工作机构以及控制系统等。
其中，电动机是整个电气传动系统的核心部件，它负责将电能转化为机械能。
电动机根据其结构和类型可以分为直流电动机、异步电动机和同步电动机等。
另外，电气传动系统的变速器也是非常重要的，它能够将电动机的驱动力根据需要调节为适宜的转速和扭矩，以满足机械的运动需要。
2.电气传动系统的工作过程电气传动系统的工作过程是将电能转换为机械能以完成一定的工作过程。
其过程可分为两个阶段：推进阶段和回收阶段。
在推进阶段，电能源经由电动机通过变速器等元件，最终转化为机械能使作动机构完成一定的工作任务。
在回收阶段，作动机构释放能量，通过电子线路、反力装置将能量回收到电动机，从而使电动机在未消耗过多电能的情况下维持工作。
二、电气传动技术的应用现状1.电气传动技术在工业生产中的应用电气传动技术在工业生产过程中是不可或缺的。
它在机械加工、卷绕、冲压、成型、组装、输送和起重等方面都起着重要的作用。
现代工业生产控制系统中的PLC技术的出现更是推进了电气传动技术的应用。
2.电气传动技术在船舶工业中的应用电气传动技术在船舶工业中应用广泛。
由于高功率柴油机在使用过程中燃油消耗非常大，因此电气传动技术的出现被广泛应用在大型涡轮电船中。
这类电船采用电动机作为动力源，将马达通过发电机转化的电能传送到电驱动器和螺旋桨上，达到推进的效果。
3.电气传动技术在交通运输领域中的应用电气传动技术在交通运输领域中也被广泛应用。
例如高速列车、地铁等公共交通工具采用电气传动技术，其由于无烟零污染，运行效率高、安全性能好而受到广泛的关注。
电力传动讲课教学教案讲义
电力传动第一章：概述第一节：电力传动装置的功用。
内燃机车的原动力一般都是柴油机，而从柴油机曲轴箱至机车动轮之间需要一套速比可变的中间环节，这一环节叫做传动装置。
一、传动方式分类：1、机械传动。
2、液压传动。
3、液力传动。
4、电传动。
电传动：由电气设备组成的发动机到动轮之间的中间环节称为电传动。
二、电传动可分为：1、交直流，即为交—直（DF4B、GKD1A型机车使用）。
2、交—直—交三、GKD1A电传动内燃机车的原理：如图1-1所示、柴油机作为原动力，通过机械传动，相对应带动主发电机F，并通过前变速箱驱动启动发电机QD，励磁机L，以及测速发电机CF转动。
四、电路表示图：如图1-2所示，启动发电机发出的110V电经励调器调节，向CF的励磁供电，CF发出的电又向主发F提供励磁电流，主发F将发出的三项交流电经过1ZL主整流柜整流后变为直流电向1-4D牵引电动机供电。
五、总结1、主发的转子轴通过弹性联轴器与柴油机曲轴相连，电机座端与柴油机相连，曲轴通过万向轴、前变速箱、减震装置和启动发电机（QD）、辅发、感应子励磁机、测速发电机CF相连。
2、（1）柴油机在启动工况下，QD作为串励直流电动机，由蓄电池XDC供电，驱动柴油机——主发电机启动运转。
（2）柴油机在运转工况下，（闭合5K）QD作为他励发电机，经电压调整器DYT 后110V±2V恒定直流电压向蓄电池组充电，并向空压机等控制、辅助、照明电路供电。
（3）柴油机牵引工况时，（闭合2K）励磁机L发出的三项交流电经2ZL整流后给主发转子上的励磁绕组供电，而励磁机地励磁电流是由测速发电机CF供给的。
（4）CF的励磁由启动发电机（QD）供电，励磁电流大小的调节由联合调节器油马达驱动，改变功调电阻RGT的阻值来实现或由励磁调节器（LTQ）来调节。
3、主发F发出的三项交流电经1ZL整流后，向1-4D供电，从而驱动机车动轮转动。
第二节、电气设备的总体布置第二章：电机1、专用电机：主发、牵引电动机、启动发电机、牵引励磁机2、通用电机：空压机电机、启动机油泵电动机、燃油泵电动机3、微型电机：测速发电机、司机风扇电机等第一节、同步主发电机一、工作原理：旋转磁场式主流发电机是将电枢绕组固定下来，而使磁场旋转，励磁电流由电刷和滑环供给，当原动机拖动转子旋转后，由于旋转磁场的作用，就能在固定的电枢绕组中产生感应电动势，输出电流。
电力传动技术
电力传动技术电力传动技术是一种利用电力来传递动力的技术，在现代工业生产中被广泛运用。
通过电力传动技术，可以实现机械设备的高效运转，提高生产效率，减少能源浪费，降低生产成本，提高产品质量。
电力传动技术的发展离不开电机和传动装置的不断进步。
电机是电力传动技术的核心部件，它将电能转换为机械能，驱动各种设备运转。
传动装置则起到传递和调整功率、转速的作用，使得电机输出的动力能够被有效地传递给机械设备。
电力传动技术的发展使得各种设备可以更加灵活、高效地运转，推动了工业生产的发展。
在电力传动技术中，电机的选择至关重要。
不同类型的电机适用于不同的工作环境和工作要求。
例如，直流电机适用于需要精确控制转速的场合，而交流电机则适用于运行平稳、功率较大的场合。
在实际应用中，根据设备的工作需求和工作环境的特点选择合适的电机，可以提高设备的运行效率，延长设备的使用寿命。
除了电机的选择外，传动装置的设计也是影响电力传动技术效果的重要因素。
传动装置的设计需要考虑传动效率、传动比、传动精度等因素，确保电力能够有效地传递给设备，实现稳定、高效的运转。
在传动装置的设计中，传动链条的选择、传动轴的设计、传动带的选用等都需要充分考虑，以确保传动系统的可靠性和稳定性。
随着科技的不断发展，电力传动技术也在不断创新。
近年来，随着电力电子技术的迅速发展，变频调速技术在电力传动领域得到了广泛应用。
通过变频调速技术，可以实现电机转速的无级调节，满足不同工况下设备的需求，提高设备的运行效率，减少能源消耗，降低生产成本。
同时，智能化、网络化技术的应用也为电力传动技术的发展带来了新的机遇和挑战。
总的来说，电力传动技术在现代工业生产中扮演着重要的角色。
通过不断创新和提升，电力传动技术可以更好地满足工业生产的需求，推动工业的发展，提高生产效率，降低能源消耗，实现可持续发展。
相信随着科技的不断进步，电力传动技术将迎来更加美好的未来。
现代电气传动1.绪论Rong
通过电力电子器件的控制，可以 实现电机的启动、调速、制动等 功能，提高电机的运行效率和稳
定性。
在新能源领域，电机与电力电子 器件的配合使用可以实现风能、 太阳能等可再生能源的高效利用
和并网发电。
03
电气传动系统控制策略
开环控制与闭环控制
开环控制
通过控制输入电压或电流来调节电机 转速，不涉及转速反馈。
模糊控制算法
基于模糊逻辑和专家知识的控制算法，适用于非线性、时变 、不确定的系统。
04
现代电气传动技术的应 用
在工业自动化领域的应用
自动化生产线控制
现代电气传动技术通过精确控制电动机的启动、停止和速度，实现 了自动化生产线的连续、稳定运行，提高了生产效率和产品质量。
物流系统自动化
利用电气传动技术，实现了自动化输送、分拣、仓储等物流环节， 降低了人工成本，提高了物流运作效率。
智能照明系统
利用电气传动技术，实现了对照明设备的智能控制，可以根据环境 光线和人的需求自动调节亮度、色温等参数，节约能源。
在电动汽车领域的应用
电机驱动系统
现代电气传动技术为电动汽车提 供了稳定、高效的机驱动系统，
保证了电动汽车的续航里程和动 力性能。
充电设施
利用电气传动技术，实现了电动汽 车的快速充电和大功率充电，提高 了充电设施的利用率和充电效率。
电气传动系统的组成
01
02
03
04
电动机
作为动力源，将电能转换为机 械能。
控制器
根据输入信号控制电动机的运 行状态。
传动机构
将电动机输出的机械能传递到 机械设备上。
电源
为整个系统提供电能。
电气传动技术的发展历程
现代电力系统交流传动8
ϕ
θ ms θ mr
θ rs
Fm
（实际上， 实 上 Fs Fr sin θ rs = Fm Fs sin θ ms = Fm Fr sin θ mr )
φ1
Te ∝ Fm Fs sin θ ms ∝ Fmi1 sin θ ms ∝ Fmiφ 2
若Fm = Const, 则Te ∝ iφ 2
Fr (i f )
cos ϕ ∗
∗ iφ 2
∗ iφ 1
i∗ A
o Ud o
φ1φ2
∗ iB
ABC
i
∗ C
电流控制
6
ω∗
+
ω
−
×
SR
Te∗
÷
ψm
θm
ψ m 观测
u ABC i ABC
⎧ ⎨ ⎩
类似异步电机 “电压模型”
TG
SM
if
∗ ψm
+
×
−
ψR
i∗ f
ψm
+ × − if
CR
u
∗ f
PWM
4
uf
电励磁同步电机气隙磁场定向控制系统示意图 （直接磁场定向方案）
2012-12-26
Ch8.同步电机磁场定向控制
更简单的做法：压频协调控制 • 适合“群拖”，可保持电机之间严格同速。 • 虽有阻尼绕组，动态过程中（如启动时）对 f 的变化率仍有限制。 ⇒ 动态性能不佳 §1.永磁同步电机转子位置定向控制
q
Fs ∝ i1
Fr
d
控制iABC，使定子合成电流向量i1方向与q轴重合， 大小由转矩需求决定。
注意几个概念：
功角 = ∠U 1 − ∠E0 （此处 = φ） 内功角 = ∠E g − ∠E0 = ∠Fm − ∠Fr
现代电力传动理论与技术
max max 了 iadq ia 和1/ 2ia
线
图中还给出了最大
磁通MF圆的部分轨迹。 此轨迹的引入基于式
5-6a和忽略微分及电
阻条件的假设。这意 味着，此表达式中的 主条件由感应电压条
dq 件 决定 m a 15
第5章 直流电机的建模与控制
dq 根据上述假设，引入定子磁通变量 a ，以表示 a 的大小。 dq dq dq max u u 由式5-6a以及 a 和 ua jm a ，可得 a 的表达式如下 a
信息科学与工程学院
现代电力传动理论与技术
二O一五年三月
1
第5章 直流电机的建模与控制
5.1 电流控制的他励直流电机
本节讨论的他励直流电 机的剖视图如图5.1所示
轴为 在以 轴为实轴、 、 虚轴的静止平面上，
轴上的磁化电感并不一定 相等。沿上述两个固定轴 方向的磁化电感分别定义 为 Lm 和 Lm 流过定子励磁绕组的电 流为if
9
第5章 直流电机的建模与控制
dia ua Ra ia La m f dt
5-7a 5-7b
Te f ia
模型，与式5-6中的直轴分量无关，因为直轴分量设为零
图5.5给出了式5-7对应的基于正交轴模型的符号表示。此时，对于直流电机
对应于图5.5，根据式5-7b推导基于电流源的通用模型，可得图5.6的简化模型
dq
为确定边界，由式
5-6b和5-6c可知，恒 转矩线可由轨迹图中
dq i 的 a ia Tc / f
表示
dq max 电流限幅 ia ia
max i 可表示为由半径为 a
现代电力传动理论与技术——第四讲
6
第4章 驱动原理
➢ 在工作过程中，一个典型异步电机中三相磁链和电流的分布可由一个磁链
和两个电流分布表示，如图4.4所示。这又可由一个空间矢量表示，此时磁链
24
4.4 转速闭环控制设计原理
➢ 由式4-36和图4.24可知，对于高频，传递函数（幅值大小）可写为
m K p
4-37
m* J
➢ 根据式4-37，传递函数中在频
率
sp B
时可达到单位增益，由
此可定义转速控制环的带宽
➢ 相应地，转速控制器的比例系
数为：
Kp
sp B
J
4-38
式中J为驱动总惯量 。
灰色阴影区域表示矩阵的大小。可以很容
易推断出当两个矢量正交时，可得到最大
矩阵。
➢对于稳态工作(恒定矩阵)，两个矢量必
须保持相互静止。转矩的变化通常是由相
对于磁通矢量的电流矢量幅值或方向变化
而引起的。原因在于与电流矢量相比，磁
10通矢量的动态变化通常较小。
第4章 驱动原理
4.2.1 直流电机
➢ 一般考虑采用转子绕组和定子绕组相正交的直流电机。驱动变换器产生电
➢ 结合图4.13，磁通和电流 的方程组可表示为式(4.12)
18
r
xy m
dr
xy m
Hale Waihona Puke dt rr Rr irxy
r
LTmre(isxyrmirxyirs)
(4.12a) (4.12b) (4.12c)
第4章 驱动原理
现代电力传动理论与技术培训课件(ppt 55张)
12
3.1.2 基于模型的电流控制
Ø 在本例中，离散控制器中的比例系数Kp 和积分Ki形定义为：
L R Kp Ts 2
3-8a 3-8b
R Ki Ts
Ø 实际应用中，当达到系统极限时，比例积分控制器容易产生积分饱和 Ø 对于本例来讲，当比例积分控制器的参考平均电压超过变换器的最大
值时会发生积分饱和。此时，在控制器输入端会产生电流误差，由此造
成积分器的输出斜率进一步增大或减小
13
3.1.2 基于模型的电流控制
Ø 图3.8给出了一个基于模型的电流控制仿真结果示例
14
3.1.3 基于增强模型的电流控制
Ø上节中，在比例积分控制器中增加扰动解耦项ue，并采用基于模型的控制方法
来推导其增益。 Ø下图给出一种基于负载离散模型的改进方法，称为基于增强模型的控制方法
23
3.2 三相负载的电流控制
Ø 如果电流误差矢量端点位于方框内，则控制器没有作用。如果端点达到或 超过方框4个边界之一，则控制器有相应动作，即 u ① 边界1：检查当前有效矢量 u 是否滞后于矢量 e。如果滞后，按 { S a,S b,S c} w w w 逆时针选择下一个有效矢量。例如，若矢量u{010 } 为当前有效矢量，当误差矢 量端点达到边界1时，控制器将切换到矢量 u{011 } ② 边界2：检查当前有效矢量u { S a,S b,S c} ，并切换到最邻近（切换次数最少 w w w ）零矢量。例如，若矢量 为有效矢量，当误差矢量端点达到边界2时， u{010 } u{000 控制器将切换到零矢量 } u ③ 边界3：检查当前有效矢量 { 是否超前于矢量 S a,S b,S c} ue。如果超前，按 w w w 顺时针选择下一个有效矢量。例如，若矢量 u{011 } 为活动矢量，当误差矢量端 点达到边界3时，控制器将切换到矢量 u{010 }
现代电网运行技术(第八节)
第三章 提高电力系统稳定性的措施 • 1、逻辑式安控装置 、 • 逻辑式切负荷装置的原理较为简单，装置 逻辑式切负荷装置的原理较为简单， 通常以某一个电厂或某一个变电站保护动 作信息作为装置的启动信号， 作信息作为装置的启动信号，根据机组或 线路保护动作的多少， 线路保护动作的多少，经逻辑电路进行逻 辑判别，下达若干个命令（切负荷、 辑判别，下达若干个命令（切负荷、切 机）。
第三 提高电力系统稳定性的措施
• 1、稳定计算分析 、 • 2、平凉电厂安控装置设置： 、平凉电厂安控装置设置： • 装设平凉电厂较高级安控系统。主站设 装设平凉电厂较高级安控系统。
第三章 提高电力系统稳定性的措施
• • • • • • • 事例： 事例： 80年代陕 年代陕 西电网曾 经运行一 套逻辑判 别安控装 如图： 置，如图：
第三章 提高电力系统稳定性的措施
• 该装置为碧口水电厂和石泉水电厂在丰水 季节的水电送出起到了很大的作用。但一 直未动作。
第三章 提高电力系统稳定性的措施 • 2、初级智能型微机安控装置 、 • 初级智能型安控装置有一个主装置和若干 个子装置组成， 个子装置组成，主装置具有一定的人工智 由计算机来实现，当系统发生故障时， 能，由计算机来实现，当系统发生故障时， 它可根据实际运行情况， 它可根据实际运行情况，经过一定的智能 判断， 判断，决定是否要启动切机或切负荷装置 发出切机或切负荷命令。 发出切机或切负荷命令。
第三章 提高电力系统稳定性的措施 • 主站设在枢纽变电站或处于枢纽位置的 大型发电厂， 大型发电厂，负责汇总各站的运行工况信 进行分析，识别区域电网运行方式。 息，进行分析，识别区域电网运行方式。 并根据已存入的控制策略表相比较， 并根据已存入的控制策略表相比较，进行 实时判断和决策，向各子站、终端站发出 实时判断和决策，向各子站、 控制命令， 控制命令，指示各子站对控制对象进行控 切机、切负荷等）。 制（切机、切负荷等）。
现代电力传动理论与技术培训课件
3.2 三相负载的电流控制
Ø 将测量电流矢量 i 经坐标转换到同步参考坐标系，该坐标系的方向是在负
载电压矢量
ue
和坐标转换模块下实现的。
Ø坐标转换模块用于
确定
ue
与静止参考
坐标系的瞬时角度。
Ø同步坐标系控制器 的以达到同步参考坐标
系中直轴所需的参考
Ø设电压矢量 ue 的幅值恒定，并 以3000r/min的转速旋转。图3.15 给出了工作周期为20ms内的电流
轨迹i (t) 和参考电流轨迹 i *(t)（
红线）。由图3.15可知电流控制 器可保持电流位于方框内。
26
3.2 三相负载的电流控制
Ø在数字实现中，误差矢量可 超过方框限制，因为在每次采 样过程中，轨迹只变化一次。 另外，测量电流轨迹由一组具 有特定方向的子轨迹形式（见 图3.11）。 Ø对于同步参考系下的本实例 （图3.14中的方框），可以考 虑电流误差矢量 i。 Ø图3.16给出了工作周期为20ms 的电流误差矢量轨迹（绿线） ，同时给出了该轨迹的某一段（红线），并用数字标注以表明控制器的动作顺序
Ø
该模型输入为采样参考电流i*和负载电压ue，输出为平均参考电压
U
* M
(tk
)
U
* M
(tk
)
Ri*
(tk
)
L Ts
R 2
i*
(tk
)
i*
(tk
)
ue (tk )
3-9
15
3.2 三相负载的电流控制
Ø 对于电压源变换器，通常依靠空间矢量来扩展到三相电流控制。该方法是
建 Ø矢立量图在的中三幅的相值负为电载流电ue之压/ 和矢e 为量零为的ue基，础磁上通，矢此量时为控制e ，电在流恒的定自矢由量度转降速为2e。下，磁通
电力传动技术
电力传动技术1. 介绍电力传动技术是一种将电力转换为机械动力的技术，广泛应用于各个领域，包括工业制造、交通运输、能源等。
通过将电能转化为机械能，电力传动技术可以实现高效能的能量传递，在实际应用中具有重要的意义。
在过去的几十年中，电力传动技术经历了长足的发展。
传统的电力传动系统使用机械传动装置，如传动轴、齿轮和皮带，将电动机的转动力传递给其他机械设备。
但是，这种传统的机械传动系统存在能量损耗、噪音和维护成本高等问题。
随着科技的进步和工程技术的发展，新一代的电力传动技术得到了广泛应用。
这些新技术主要包括变频调速技术、无刷直流电机技术和智能控制技术等。
这些技术能够更好地实现电能的高效转换和传递，提高系统的能源利用效率，减少能源损耗，降低噪音和环境污染。
2. 变频调速技术变频调速技术是一种通过改变电机的电源频率来调整电机转速的技术。
它可以精确控制电机的转速，提高传动系统的效率和可靠性。
变频调速技术主要应用于工业制造领域，如风电、机床和冶金等。
变频调速技术通过改变电源频率来改变电机的转速。
传统的电源频率为50Hz或60Hz，而变频器可以将电源频率调整为任意值。
通过调整电源频率，可以实现电机无级调速，提高电机的效率和控制精度。
变频调速技术主要有以下几个优点：•高效能：变频调速技术可以根据负载情况调整电机的转速，使电机始终以最佳工况运行，提高系统的能源利用效率。
•节能减排：通过变频调速技术可以减少电机的能量损耗，降低能源消耗，从而减少碳排放和环境污染。
•高可靠性：变频调速技术可以提供高度可靠的传动系统，减少故障和损坏的风险，降低维护成本。
3. 无刷直流电机技术无刷直流电机技术是一种基于电子换向技术的电机驱动技术。
与传统的有刷直流电机相比，无刷直流电机具有高效能、高可靠性和低噪音等优点，广泛应用于家电、车辆和航空航天等领域。
无刷直流电机技术通过使用电子换向技术来取代传统的机械换向机构。
电子换向技术可以精确控制电机的转向和转速，提高电机的转矩密度和效率。
《电气传动》课件
电气传动是一种应用电力技术传递动力的系统，通过将电能转化为机械能实 现各种工业设备的运动。
电气传动的基本原理
电气传动是利用电动机将电能转化为机械能的过程，其中包括能量转换、能量传输和能量控制三个基本环节。
电气传动的优势
1 高效节能
2 灵活可靠
电气传动系统具有高效率和节能的特点，能够有 效降低能源消耗。
3
高效节能
电气传动系统将进一步提高能源利用率，降低能源消耗，实现更高的效率和节能 效果。
电气传动的案例分析
电动汽车生产线
电气传动在电动汽车生产线上的应用，提高了汽车生 产效率和品质。
工业机器人组装
电气传动在工业机器人组装过程中的应用，实现了高 精度和高速度的运动控制。
风力发电场
电气传动在风力发电场的风力发电机组上的应用，提
电气传动系统可以根据不同工况要求灵活调节， 并且具有可靠性高的优点。
3 精密控制
4 环保可持续
电气传动系统能够实现精确的运动控制，满足各 种复杂工艺要求。
电气传动系统减少了传统机械传动中的润滑和排 放问题，对环境友好且可持续发展。
电气传动的应用领域
制造业
电气传动在制造业中被广泛应用，如机床、机械手 臂等。
能源行业
电气传动在风电、太阳能发电等能源领域中具有重 要应用价值。
交通运输
电气传动在电动汽车、地铁、高铁等交通工具中发 挥重要作用。
农业领域
电气传动在农业机械中被广泛采用，提高了农业生 产效率。
电气传动的发展趋势
1
智能化
电气传动系统将更加智能化、自动化，实现自主控制和优化运行。
2
集成化
电气传动系统将更加集成，减小体积、提高功率密度，提供更多功能。
电力传动技术
电力传动技术电力传动技术是一种利用电能传递动力的技术，广泛应用于各种机械设备和工业生产中。
它通过将电能转换为机械能，实现了高效的动力传递和控制，极大地提高了生产效率和工作精度。
本文将从电力传动技术的基本原理、应用领域、发展趋势等方面进行探讨。
电力传动技术的基本原理是利用电机将电能转换为机械能，然后通过传动装置将机械能传递给需要驱动的设备。
电机作为电力传动的核心部件，根据不同的工作要求可以选择直流电机、交流电机、步进电机等不同类型的电机。
传动装置包括皮带传动、链传动、齿轮传动等多种形式，根据传动比的不同可以实现不同的转速和扭矩输出。
通过合理设计和选择电机和传动装置，可以实现精确的动力传递和控制。
电力传动技术在工业生产中有着广泛的应用领域，例如机床制造、汽车制造、电梯系统、风力发电等。
在机床制造中，电力传动技术可以实现各种复杂的加工操作，提高加工精度和效率；在汽车制造中，电力传动技术可以实现车辆的动力传递和控制，提高车辆的性能和安全性；在电梯系统中，电力传动技术可以实现电梯的运行和控制，提高电梯的运行效率和舒适度；在风力发电中，电力传动技术可以实现风力发电机组的转动和发电，提高风力发电的效率和可靠性。
随着科技的发展和进步，电力传动技术也在不断地创新和发展。
一方面，新型电机技术如无刷直流电机、永磁同步电机等逐渐成熟，提高了电机的效率和性能；另一方面，智能化控制系统如PLC、变频器等广泛应用于电力传动系统中，实现了动力传递和控制的精确和灵活。
未来，随着人工智能、物联网等新技术的发展，电力传动技术将更加智能化和自动化，为工业生产带来更多的便利和效益。
总的来说，电力传动技术作为一种高效的动力传递和控制技术，在工业生产中发挥着重要的作用。
通过合理设计和选择电机和传动装置，可以实现精确的动力传递和控制，提高生产效率和工作精度。
随着科技的不断发展和进步，电力传动技术也在不断创新和改进，为工业生产带来更多的便利和效益。
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现代电力传动理论与技术
二O一五年三月
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第8章 异步电机建模
8.1 鼠笼式异步电机
➢ 图8.1是鼠笼式异步 电机的剖视图。鼠笼由 一组两端被导电环短路 的导体（大实心圆点） 组成，其嵌入在转子叠 片中。 ➢ 由定子绕组产生的旋 转磁场穿过转子。如果 转子和定子磁场的旋转 不同步，则在鼠笼中产 生感应的交流电
漏感的符号模型和通用模型来阐述电机如何产生转矩
8.2.1 基于IRTF的异步电机模型
➢ 在研究异步单机动态模型时，首先考虑如图8.2所示的基于IRTF的零漏感异 步电机模型
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第8章 异步电机建模
➢利用IRTF意味着要建立一个连接电机定子和转子的双向坐标参考系
➢ 由图8.2可得模型的数us学方R程sis组如d下dt：m
8-1a
m Lmim Lm is ir
8-1b
0
-Rr irxy
d
xy m
dt
8-1c
此处的模型与第四章图4.13的模型非常相似，只不过图4.13是电流 励磁，此处是电压励磁，用于连接电机与电压源变换器。
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第8章 异步电机建模
➢ 根据式8-1以及与计算电磁转矩的式4-5和负载模型的式4-6相关的两 个IRTF，可得两极简化电机模型的相应通用模型，如图8.3所示
usd
Rsisd
d m
dt
m
Lm
isd
ird
d m
dt
Rrird
8-3a 8-3b 8-3c
➢ 而合并式8-2的虚部分量，可得
usq Rsisq s m
8-4a
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第8章 异步电机建模
irq isq
s m Rrirq m m
8-4b 8-4c
➢ 分别满足式8-3和8-4的直轴符号 模型和正交轴符号模型如图8.5所示
➢ 相对于磁场定向符号模型，以电 流isd和isq为输入变量的电流反馈异 步电机通用模型如图8.6所示
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第8章 异步电机建模
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第8章 异步电机建模
8.3 具有漏感的电机模型
➢ 在实际电机中，并不是所有的磁化磁链都在定子绕组和鼠笼转子之间完全 耦合。在电机的定子侧和转子侧具有漏磁通道，在建模方程中分别表示为定 子漏感 Ls 和转子漏感 Lr ➢ 本节对上节中所用的IRTF和磁场定向建模方法进行扩展 8.3.1 基于基本IRTF的异步电机模型 ➢ 将图8.2所示的简化模型扩展以包括定子漏感 Ls 和转子漏感 Lr ，得到图8.9 所示的基于IRTF的三电感异步电机模型 ➢ 转子漏感放置在IRTF模块的定子侧以构成一个由两个漏感和磁化电感Lm组 成的三元电路网络 ➢ 利用I感而不影 1响2 转矩Te
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第8章 异步电机建模
8.1 鼠笼式异步电机
➢ 鼠笼中产生的感应交 流电与定子磁场可产生 电机转矩，这就是为什 么异步电机也称为感应 电机的原因。
➢ 异步电动机常用转差 率s表示转子转速n与旋 转磁场转速n1相差的程 度，即
s n1 n
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n1
第8章 异步电机建模
8.2 异步电机的零漏感模型
➢ 为理解异步电机的动态和稳态特性，首先忽略定子和转子的漏感，通过无
第8章 异步电机建模
➢
与上图8.9相应的方程组如下
us Rsis
d s
dt
s m Lsis
13
8-5a 8-5b
第8章 异步电机建模
r m Lrir
m Lm (is ir )
0
-Rr irxy
d
xy r
dt
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8-5c 8-5d 8-5e
第8章 异步电机建模
8.3.2 基于IRTF的通用模型
止参考平面中实轴的夹角
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第8章 异步电机建模
➢ 利用 A Adqe j 和s d / dt 将静止方 程转化到dq平面。在同步参考坐标 转换之后将转子方程转换到静止参 考坐标系。
➢ 根据上述方法，将式8-1转换到dq 平面，可得
usdq
Rsisdq
dmdq
dt
jsmdq
dmdq
Lm
isdq irdq
s
Ls Lm is
Lm
is
iR
8-7
LS
LM
其中，引入参数 LS 和 LM 来表示广义漏感与磁化电感。此外，在式8-7中引 入转子电流矢量 iR 以及转子磁链矢量 R ，并定义为：
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第8章 异步电机建模
iR
ir
8-8a
➢
转子磁链矢量 R
R r
8-8b
表示比例放大的(经转换因子)转子磁链矢量。对iR 和 R
➢ 利用转换因子 可将将图8.9所示IRTF模型转换为一个称为通用三电感模型
① 通用模型的参数定义
➢ 本节的目的是对代替图8.9原始模型中三元电感网络的图8.10中符号电机模
型的一组电感 LM 、LS 、LR 参数进行定义。
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第8章 异步电机建模
① 通用模型的参数定义
➢ 从电感网络任何一侧所观测的阻抗必须与原始电感网络中的值一致，并不
的比例选择应使得电流与磁链矢量之积以及阻抗不受影响
➢ 在通用模型图8.10中，式8-8 由绕组比为：1 的ITF模块表示。式8-8b和8-5c
构成所提出模型转换的第二部分的基础 ➢ 利用式8-8b和8-5c来表示转子磁链矢量R
dmdq
8 dt
RriRdq
j(s
m )mdq
8-2a ➢ 值得注意的是，在这种情况下，
由于 mdq m ，即由于该矢量方向与
8-2b 直轴一致且为实数，因此可进一步
简化。
8-2c
第8章 异步电机建模
➢ 所有其余矢量都具有实部（直轴）分量和虚部（正交轴）分量，如 isdq isd jisq 合并实部分量，式8-2进一步可得
受转换因子 的影响。为达到该目的，在新模型中引入一个转换比：1 的ITF
模块 ，如图8.10 所示
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第8章 异步电机建模
① 通用模型的参数定义
➢ 首先通过考虑与图8.9中模型相关的式8-5来开始转换过程。将式8-5b和8-5d
重写为
s Lsis Lmir Lmis Lmis
8-6
➢ 根据 Ls Lm Ls ，上式可表示为
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第8章 异步电机建模
8.2.2 磁场定向模型
➢ 研究磁场定向模型需要
结合图8.2所示的基于IRTF
的零漏感异步电机模型和图
8.4所示的零漏感模型的矢
量图出发
➢ 图8.4中分别给出了定子
电流空间矢 量
is
和磁化磁链
空间矢量 m ，此时 m 可表
示为m me j ，其中 m
为幅值， 为磁链矢量与静