现代交流调速
第8章 交流调压调速系统
调压调速的功率损耗
转速负反馈闭环控制交流调压调速系统
1．异步电动机传递函数 • 在机械特性近似线性段上的稳态工作点A附近，可以证明：
2 3 pn U1A Td (2U1A sA U1 ) ' 1R2 1
J G d ( ) Td TL pn dt
转速负反馈闭环控制交流调压调速系统
调压调速和变极调压调速效率曲线及 机械特性曲线
•低速时，多速电动机效率比4极单速电动机提高很多，定子 电流也减小许多。 •机械特性最上面为 4极，最下面为 10 极。中间部为 6 极。端 电压各为U1＞U2＞U3＞U4，可见调速范围扩大了。
Δ-Y变换节电
采用由交流接触器和时间继电器等简单电器就可构成 ΔY切换降压装置。其显著的特点是：体积小、成本低、 寿命长、动作可靠。因此在工矿企业中某些轻载设备上 使用，可取得显著的节电效果。 当电动机定子绕组由 Δ 形联结改接成 Y 形联结后，电动 1 =3 机每相定子绕组电压降为原来的，即：UY/U 。 Δ 电动机线电流、电磁转矩均降为原来的 1/3 ，即： IY/IΔ =1/3，TY/TΔ =1/3。 由于 Y 接法与 Δ 接法虽然有电压变化，但是电动机的转 速变化不大，可近似的认为n近似为nN，所以Y接法时电 动机的功率降为原来的1/3，即： PY TY n 1 ＝ P T nN 3
第8章 交流调压调速系统
8.1概述 8.1.1交流调压调速的发展 8.1.2交流调速系统的分类 8.2异步电动机调压调速系统工作原理 8.2.1调压调速的工作原理 8.2.2交流调压器原理 8.3异步电动机调压调速系统 8.3.1调压调速系统的组成 8.3.2调压调速系统的特性 8.3.3调压调速的功率损耗
电机调速方法
电机调速方法一、引言电机是现代工业生产中不可或缺的重要设备，其调速方法也是工艺流程中至关重要的一环。
电机调速方法有多种，本文将介绍常见的电机调速方法及其具体实现步骤。
二、直流电机调速方法1. 电压控制法该方法是通过改变电机的供电电压来实现调速的。
具体步骤如下：（1）将直流电源接入到直流电机上。
（2）通过变压器或稳压器等设备来改变供电电压。
（3）当提高供电电压时，直流电机转速会随之增加；反之，当降低供电电压时，直流电机转速也会随之降低。
2. 串联型可控硅调速法该方法是通过改变可控硅导通角度来实现调速的。
具体步骤如下：（1）将可控硅串联到直流电源和直流马达之间。
（2）通过改变可控硅导通角度来改变马达输入功率大小，从而实现马达转速的调整。
3. 直接转矩控制法该方法是通过改变马达输入磁通量大小来实现调速的。
具体步骤如下：（1）将直流电源接入到直流马达上。
（2）通过改变马达输入磁通量大小来改变马达输出转矩大小，从而实现马达转速的调整。
三、交流电机调速方法1. 变频调速法该方法是通过改变交流电机输入频率来实现调速的。
具体步骤如下：（1）将交流电源接入到变频器上。
（2）通过变频器来改变输入电源频率，从而实现交流电机转速的调整。
2. 软启动调速法该方法是通过控制交流电机启动时间和加速度来实现调速的。
具体步骤如下：（1）将软启动器接入到交流电机上。
（2）通过软启动器来控制电机启动时间和加速度，从而实现交流电机转速的调整。
3. 闭环控制法该方法是通过传感器来监测交流电机输出状态，然后根据监测结果进行反馈控制来实现调速的。
具体步骤如下：（1）将传感器接入到交流电机上。
（2）通过传感器监测交流电机输出状态，并将监测结果反馈给控制系统。
（3）根据反馈结果进行闭环控制，从而实现交流电机转速的调整。
四、总结以上介绍了常见的电机调速方法及其具体实现步骤，通过掌握这些方法，可以更好地应对工业生产中的各种情况。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的调速方法，并且在操作过程中要注意安全，避免发生意外事故。
现代调速技术实训报告
一、实训背景随着科技的不断进步，调速技术在工业、交通、医疗等领域得到了广泛应用。
为了更好地理解和掌握现代调速技术，提高实际操作能力，我们组织了一次现代调速技术实训。
本次实训旨在通过实际操作，加深对调速原理、方法和设备性能的理解。
二、实训目的1. 理解现代调速技术的原理和分类；2. 掌握常用调速方法的操作技巧；3. 熟悉调速设备的性能和操作方法；4. 培养团队合作精神和实践操作能力。
三、实训内容1. 调速原理及分类（1）调速原理：调速技术是通过改变电机输入电压、电流或磁通量等参数，实现电机转速的调节。
（2）调速分类：根据调速原理，可分为直流调速、交流调速和变频调速。
2. 直流调速（1）调速方法：降低电枢电压调速、电枢电路串电阻调速、弱磁调速。
（2）实训操作：通过实际操作，了解降低电枢电压调速、电枢电路串电阻调速、弱磁调速的原理和操作方法。
3. 交流调速（1）调速方法：异步电动机调速、同步电动机调速、感应电动机调速。
（2）实训操作：通过实际操作，了解异步电动机调速、同步电动机调速、感应电动机调速的原理和操作方法。
4. 变频调速（1）调速方法：PWM（脉冲宽度调制）调速、矢量控制调速、直接转矩控制调速。
（2）实训操作：通过实际操作，了解PWM调速、矢量控制调速、直接转矩控制调速的原理和操作方法。
四、实训过程1. 实训准备：了解实训内容，熟悉实训设备，分组讨论实训方案。
2. 实训实施：按照实训方案，分组进行实际操作，记录数据。
3. 数据分析：对实训过程中收集到的数据进行整理和分析，总结实训结果。
4. 实训总结：各组汇报实训成果，分享实训心得。
五、实训结果1. 成功掌握了直流调速、交流调速和变频调速的原理和操作方法。
2. 对调速设备性能有了更深入的了解。
3. 提高了团队合作精神和实践操作能力。
六、实训心得1. 理论与实践相结合，使我们对调速技术有了更全面的认识。
2. 实训过程中，遇到问题及时请教老师和同学，提高了问题解决能力。
南昌大学研究生培养方案
张忠会
7
电机电磁场与CAD
本研究方向是研究适用于分析电机物理场的各种计算方法及其在工程技术中的应用。研究特色在于紧紧围绕电机物理场分析与计算这一研究主题，充分利用计算机的数值分析的能力，针对电机物理场的耦合性、媒质的复杂性展开研究，重视该研究成果应用于工程实践并向其他领域拓展。力争在理论和方法方面取得理论与应用上的突破。
学位论文答辩前提交一篇与其相关的外文学术论文，经导师签字认可后给予相应学分。
五、学位论文
发表论文要求：
学生在校期间，必在省级以上公开学术刊物，或省级以上学术会议正式出版的会议论文集上至少发表论文一篇。发表时，第一署名单位必须是南昌大学，作者排名可以是研究生为第一作者，导师为第二作者，也可以是导师为第一作者，研究生为第二作者。申请一项发明专利得到申请号（研究生为第1发明人或导师为第1发明人，研究生为第2发明人）视同在核心刊物上发表1篇学术论文。如论文尚未正式刊出，须有正式录用通知。发表学术论文的第一署名单位必须是南昌大学。
基本学制：2.5年。研究生可以根据自身的具体情况适当延长或缩短在校学习时间，在校学习时间为2至4年。
培养方式：
推行导师负责制，导师有责任全面关心学生成长，既教书又育人。导师根据培养方案的要求，给每位学生制订个性化的培养计划，指导学生进行全面系统的科学研究训练，充分挖掘学生的各种潜能。
采取理论学习与科学研究或工程实践相结合的方法，要使学生既牢固掌握基础理论和专业知识，又要掌握科学研究和工程实践的方法和技能。
应修学分：总学分不少于73学分，其中课程学习不少于32学分（必修课不少于18学分），必修环节8学分，学位论文33学分。
二、学科(专业)主要研究方向
序号
研究方向
名称
主要研究内容、特色与意义
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。
“现代交直流调速技术”课程教学的探索与实践
“现代交直流调速技术”课程教学的探索与实践【摘要】“现代交直流调速技术”课程是电气工程及其自动化专业一门难度较大的主干课程，针对其综合性、实践性强的特点，在发挥传统教学优势的基础上，进行了matlab仿真辅助教学的探索与实践，为课程教学改革提供新的思路和方法。
通过调整教学内容，注重专题教学，利用综合性实验和虚拟仿真设计相结合的手段，以此提高学生的实际工程设计能力。
实践表明，该教学模式有效提高了教学水平，在培养应用型、创新型的人才方面取得了较好的效果。
【关键词】现代交直流调速技术教学方法虚拟仿真实践教学abstract： modern ac and dc speed control technology is a main course to the professional of electrical engineering and automation. in the light of its comprehensive and practical features， the exploration and practice of matlab simulation auxiliary teaching is performed on the basis of traditional teaching advantages. in order to improve students？蒺practical ability of engineering design， the means of adjusting the teaching content， paying attention to the special teaching and combining the comprehensive experiments with virtual simulation are explored. the practice shows that the teaching mode has increased the teaching effects， and has better effects in the culture of the application and creative talents.key words： modern ac and dc speed control technology，virtual simulation， practice teaching【中图分类号】g42 【文献标识码】a 【文章编号】2095-3089（2013）06-0254-02“现代交直流调速技术”课程主要讲授交、直流电机的调速原理、系统分析方法及其控制等内容。
交流电动机变频调速方法研究
交流电动机变频调速方法研究引言：随着现代工业的发展和对能源的节约要求，交流电动机的变频调速方法逐渐被广泛应用。
变频调速可以通过改变电动机的输入频率，调节转速和负载之间的匹配，实现低速大转矩或高速小转矩的工作要求。
本文将研究交流电动机变频调速的方法。
一、变频调速原理：1.原理概述：电动机电源频率=f，电源电压=V，电动机相数=φ输出转矩和转速之间的关系：T=k*M^n，其中k为系数，n为常数。
固定电源电压不变，改变电源频率f，可以调节转速M。
2.调速方案：a)正弦波PWM调制方案：根据输入的信号波形，生成与输入波形相同的输出波形，然后利用多级逆变器将输出电流波形进行滤波处理得到交流输出电压波形。
b)SPWM调制方案：通过多级逆变器将直流电压转换为交流电压，通过控制逆变器的开关管，实现输出电压的变化和频率的变化，从而改变电动机的转速。
c)SVPWM调制方案：通过控制多个开关管的占空比和触发时刻，可以产生更接近理想正弦波的输出波形，实现电动机的精确调节。
二、变频调速方法的优缺点：1.优点：a)可以实现宽范围内的调速，满足不同工况的要求。
b)调速精度高，可以实现恒定转矩和恒定功率控制，提高电动机的运行效率。
c)调速过程平稳，无冲击，减少机械零件磨损。
d)节能效果显著，可以节约电能消耗。
2.缺点：a)变频调速系统的成本较高，包括逆变器、滤波器、控制器等设备的成本较高。
b)变频设备对电网的污染较大，需要采取补偿措施。
c)变频设备的维护和保养要求高，需要定期检查和维修。
三、变频调速在实际应用中的问题及解决方案：1.变频调速系统的电磁干扰问题：变频调速设备会产生一定的高次谐波，对电网和其他设备产生干扰。
解决方案可以采用滤波器等装置来减少干扰。
2.变频调速系统的稳定性问题：变频调速系统存在潜在的震荡和共振问题，需要采取措施来保持系统的稳定。
3.变频调速系统的故障检测和维修问题：变频调速系统是复杂的电力系统，如果出现故障需要及时检测和维修。
嵌入式思想在现代交流调速系统开发中的应用
Ａｐ ｌ ａ ｉｎ ｏ ｍ ｂ ｄ ｅ ｄ ａ ｉ ｈ ｏ ｅ ｎ ｐ ｉ ｔ ｆＥ ｃ ｏ ｅ ｄ ｄ Ｉ ｅ ｔ ｅＭ ｄ ｒ ｎ
Ｖ Ｃ ）的发展非常迅速。现代 Ａ Ｓ Ｓ与早期 Ａ ＳＳ ＣＶ Ｃ Ｃ Ｖ Ｃ 有了很大的不同． Ｓ Ｓ已 特别是采用了以单片机和
数 字信号处理 器 （ Ｓ ） Ｄ Ｐ 为核心 的全 数字 化控制 系统 。
图 １ 现代 Ａ ＳＳ ＣＶＣ 结构图
取代了以 前的模拟器件控制系统。 本文分析了将嵌入 式思想应用在现代 Ａ Ｓ Ｓ中的意义，以及嵌入式 ＣＶ Ｃ 思想在 Ａ Ｓ Ｓ设计 中的应用 。 ＣＶ Ｃ
董新伟 ， 国忠 ， 荣祥 吴 赵
（ 浙江大学，浙江 杭州 ３０２ ） １０ ７
摘要 ： 以嵌入 式思想对现 代交流调速 系统 （ ＣＶ ｒ ｂｅＳ ｅｄＣ ｎｒｌ ｙｔ 简称 Ａ ｓ ｓ 进行 了分析 ， 明 Ａ ａ ａ ｌ ｐｅ ｏ ｔ ｓ ｍ， ｉ ｏＳ ｅ Ｃｖ ｃ ） 阐 了将嵌入式 思想应用在现代 Ａ Ｓ Ｓ中的意义，介 绍了如何按照嵌入式 系统 的设计方法进行现 代 Ａ Ｓ Ｓ的设 ＣＶ Ｃ ＣＶ Ｃ 计。通过系统验 证。 证实了采用嵌入式系统设计方法进行现代 Ａ Ｓ Ｓ设计的可行性 。 ＣＶ Ｃ 关键词 ： 交流调速／ 入式系统 ； 嵌 数字信号处理器
随着电力电子器件和微电子技术的迅速发展 ， 以
电流能满足负载的要求。 因此， 现代 Ａ Ｓ Ｓ ＣＶ Ｃ 是以单 片机或 Ｄ Ｐ芯片为核心 ．对电能进行变换的应用系 Ｓ 统。 可看作 是一 个嵌入式系统。 目前 ． 国 我 从事 电力电子设 备 开发设计 的人
现代电力电子技术发展现状综述
现代电力电子技术发展现状综述ABSTRACT：Power electronics technology has been developing continuously since its birth and has become an important supporting technology for modern science, industry and national defense. Power devices are the core and foundation of power electronics technology, and their application is the driving force for the development of power electronics technology. Thispaper introduces the development process of power electronic devices, describes the latest development and future development trend of power electronic devices, and introduces the application of modern power electronic technology.KEY WORDS：Power Electronics Technology; Power Electronics Devices; Applications摘要：电力电子技术从诞生至今，不断发展，已成为现代科学、工业和国防的重要支撑技术。
而功率器件是电力电子技术的核心和基础，其应用是电力电子技术发展的驱动力。
文章介绍了电力电子器件的发展过程，说明电力电子器件的最新发展情况及未来的发展趋势，同时介绍了现代电力电子技术的应用情况。
《电机调速》课件
结语
电机调速是现代工业中不可或缺的重要手段。通过不断攀登科技的高峰，我 们可以迈入未来的辉煌！
《电机调速》PPT课件
电机在现代工业中扮演着重要的角色。常见的电机类型包括直流电机、交流 电机和步进电机等。电机调速是电机控制的重要手段。
前言
电机在现代工业中扮Байду номын сангаас着重要的角色。它们驱动各种设备，使生产和运输等工作得以顺利进行。 本节将介绍电机调速的重要性，并探讨不同类型的电机及其应用。
直流电机调速
步进电机调速
步进电机调速是一种特殊的电机控制技术。通过控制电机的脉冲信号和相序， 可以实现精确的位置控制和速度调节。
本节将介绍步进电机调速的原理和不同的调速方式，并通过实例展示其在各 个领域的应用。
电机调速的趋势
现代工业对电机调速的要求越来越高。为了提高效率和节能，不断涌现出新的调速技术和控制系统。 本节将探讨现代电机调速技术的发展趋势，包括高效节能方案和智能自适应控制系统。
直流电机调速是实现转速控制的重要手段。通过调整电机的电压、电流或电 阻，可以实现精确的转速调节。
本节将介绍直流电机调速的原理和常见的调速方法，并通过实际应用案例展 示其效果。
交流电机调速
交流电机调速是一种常见的电机控制技术。利用变频调速、电压调制或电流调制等方法，可以实现精确的转速控制。 本节将介绍交流电机调速的原理和常见的调速方法，并探讨其在实际应用中的优势和限制。
现代石油钻机新发展
现代钻井机械新发展钻机是石油钻井用的成套重型机械设备,是油田上各种机械设备中最大、最重并具有不可或缺重大作用的装备.可以毫不夸张地说,钻机是油气田的设备之王.随着石油工业的发展,钻机也在不断发展,钻井能力越来越强,功率越来越大,传动越来越先进,机械化、自动化程度越来越高.为了适应浅海、海滩、沙漠和丘陵等不同地带油气藏的勘探和开发,美国、德国、法国、加拿大、意大利、墨西哥和罗马尼亚等国先后开发可各种类型的石油钻机.其中美国的钻机技术和销售业绩在世界上稳居首位,所以与国际技术接轨,实际上是与以美国为代表的钻机技术及API规范接轨.近年来国外钻机在传动方式和结构形式方面发展很快,交流变频电驱动已经广泛使用,顶驱发展也十分迅速.一、交流变频电驱动石油钻机AC-GTO-AC石油钻机交流变频电驱动石油钻机是国外新发展起来的一种先进的电驱动石油钻机.这种钻机在满足石油钻井工艺要求方面具有现用机械驱动钻机和交流电驱动钻机无可比拟的优越性能.1．核心技术——交流变频调速技术交流变频调速技术是一种涉及电动机理论、自动控制理论、电路拓扑理论、电力电子技术、微电子及计算机技术的综合性交叉技术.专家认为交流变频电驱动钻机是现代高新技术与石油钻井机械的有机结合,具有强大的生命力,是现代石油钻机的发展趋势.2．发展情况早在1994年National公司生产了一台TAed000型交流变频驱动绞车.该绞车由1台2210kW交流变频电动机通过一个两速齿轮箱直接驱动绞车,省去了传动链、离合器、带刹车、超越离合器及电磁涡流刹车.其上配备的盘式刹车仅作为停住钻柱和紧急刹车使用.司钻通过计算机遥控钻机工作,可自动控制游车上、下行程,自动钻进及自动实现绞车各种保护.由于上述设计大大减少了绞车的空间尺寸及质量,使交流变频驱动绞车在海上得到广泛应用.后来,国外钻机承包商纷纷发展AC-GTO-AC石油钻机.11997下半年至1998年9月,英国北海油田的很多海上平台选用了交流变频石油钻机,而且把许多平台的直流驱动装置改造为交流驱动.21998年上半年,ALSTON在英国的子公司CEGELEC BAUTAIL DIVISION 就承接了斯伦倍尔石油公司5套石油钻机,同时还负责对北海平台AC-SCR-DC钻机进行改造.3在 TA-3000绞车基础上,TPC公司于2000年推出了包括动态钻井系统、扭矩安全系统、泵同步系统、起下钻能量监控系统、防倒扣系统在内的智能化电驱动钻机,是采用信息技术对传统电驱动钻机改造的典范. 3．突出特点1钻机的绞车、转盘可实现无级变速,调速范围宽；能以极低的速度恒扭矩输出,对井下钻具的事故处理、侧钻、修井、小钻井液排量作业、优选参数钻井作业十分有利.2可使电动机的短时增矩倍数达以上,大大提高了钻机的提升能力和处理事故的能力.3由于具有恒功率宽调速特性,故可大大简化钻机的机械结构.4具有限制钻盘钻速扭矩功能,可防止钻具或机件扭断.5交流变频技术对电机具有安全保护功能.6负载功率因数高,接近于1,具有软起动功能,可降低供电电源的容量.7在带载情况下,可平稳启动、制动和调速；在下钻时,可实现对电网能量反馈,减少制动装置损耗,节约能源.8交流电机体积小,单机容量大,价格便宜,没有碳刷换向器,不需制成防爆型,维护费用低,使用安全可靠,易于操作管理.9容易实现钻机的自动化、智能化和对外界变化的自适应控制.10安装、拆卸、搬迁方便灵活.二、激光石油钻机据资料介绍,美国计划在本世纪使用激光钻井技术.美国芝加哥天然气研究所GRI与美科罗拉多矿业学院、麻省理工学院、雷克伍德公司、菲利普斯公司及美国空军和陆军合作,联合开展了一项激光钻机的研究计划.该项计划实验室研究中使用了美国国防部星球大战计划开发的两台强大、有效高能的激光器：1、中红外高级化学兆瓦级激光器MIRACL菲利普斯公司利用该激光器进行钻孔试验,激光束在1秒钟内可穿透600毫米厚的砂岩-页岩-砂岩夹层,其穿透速度至少是目前常规钻机的100倍.2、化学氧化碘激光器COIL该激光器用于深度超过4500m的钻井和完井,可以解决井控、侧钻和定向钻井等问题.特点：精度高,范围大,具有很高的输出功率,并能在光纤中耦合,且成本低.适用：钻很深的油气井GRI专家认为,对激光钻井的研究,将促进井下激光钻井机械、钻常规井和小井眼钻机的激光钻头、激光射孔工具、侧钻及定向激光钻具的发展. GRI的主要负责人理查德·帕克说：激光钻井将使21世纪的石油天然气钻井发生革命性变化.激光钻机将象20世纪初的旋转钻井替代顿钻一样带来彻底的技术突破.激光钻井技术的优点：降低钻井成本；提高机械钻速；改善井控；减少钻机平均工作天数和起下钻时间；减轻磨损；可以精确地控制井眼；可在井眼周围形成一层坚硬的玻璃化外皮；最大限度地减少或取消同心套管.三、新型液压石油钻机进人20世纪 90年代以来,随着大功率液压元器件可靠性的提高,特别是比例插装阀技术水平的提高,挪威MH公司采用其特长的液压技术,推出了全液压驱动的绞车、转盘、钻井泵.与此前已推出的全液压顶驱、管子排放系统、液压机械手及天车型液压升沉补偿器,构成了海洋钻机的机械化、智能化操作系统.1、组成双作用液压缸、游动轭轭主体、4个直径为的滑轮、2个导向座、提升钢丝绳8根长度固定、平行排列,一端接顶驱装置,一端接钻台上的平衡器总成、平衡器总成补偿液压缸动作的不平衡、液压缸导向架、顶部驱动装置、液压系统等部件.2、优点与机械驱动相比,液压驱动有着明显的优势.1重量大大减轻；2允许钻台台面升高,但并不影响总重量和重心,还可将钻杆立根盒移到钻台下面；3钻台载荷能力大,能支撑两个长液缸和转盘；4钻杆提升和排放都放在钻台上的槽里,此槽还具有鼠洞功能；5敞开取放钻杆,并可将立根盒排在钻台两边.比如,一台MH-500-20绞车输入功率为1985～2940kW,质量为,而National 公司与其相当输入功率为2210kW的绞车1625UE质量为 .一台输出功率为1420kW液压钻井泵质量为 ,仅为常规三缸泵的1/3.挪威MH公司最近生产的用液缸直接提升钻具,取代传统功能的绞车,将其装备在钻深能力为10000m的半潜式钻井平台上.液压驱动具有运动方式转换容易及体积小、质量轻的长处,在大功率液压元器件可靠性提高的情况下,在对钻机体积、质量要求严格的场合,如海上平台及高移运性钻机上成为一种发展趋势.四、连续柔管石油钻机连续柔管Coiled Tubing,又称挠性管或软管,简称CT,是一种高强度连续制造的钢管.目前制造的连续长度已达~7620m.1、发展进程20世纪50-70年代,国外开始研制软管钻机并应用连续管钻井技术钻井,而连续管钻井技术真正应用在工业上始于上世纪90年代初.近几年连续管钻井技术发展较快,在钻机、钻具、钻井液设计和钻井理论等方面都有很大的进展.这些新进展使连续管钻井技术向成熟化迈进了一大步,并进一步拓宽了连续管钻井的服务市场.2003年,全世界用连续管打了7000口井,每年约递增750～850口.用连续管打井最多的国家是加拿大.多数井是精密钻井公司打的,该公司拥有11台连续管钻机,年钻井能力为500～1000口.据3000口井的统计,加拿大常规钻井的成本为43美元/ft,而连续管钻井的成本为33美元/ft.另外,2002年加拿大用连续管对800口井的3200多层进行了压裂作业.美国利用连续管钻井的数量不到钻井总数的1%.其中阿拉斯加地区利用连续管钻井的数量最多,约占总钻井数量的4%.在阿拉斯加,连续管侧钻井的成本为利用常规钻井技术钻新井的1/3.而在美国的本土48州,用连续管共打了300口井.2、连续柔管钻井技术的优越性1节约费用,与常规钻机钻井相比可节约25%~40%.2节省钻井时间,加快钻井速度,缩短钻井周期,避免了因接钻杆可能引起的卡钻、井喷等事故,提高了钻井作业的安全性.原因：在正常钻井中不用停泵接钻杆,在起下钻过程中可连续循环钻井液3可内置电缆,改善信号的随钻传输,可以实现随钻测量和闭环钻井.4对老井重钻、加深钻或侧钻作业中,因柔管直径小可在不取出油管等设备的情况下边采边钻,节约作业费用5在欠平衡钻井作业中,可确保井下始终处于欠平衡状态,保证作业安全,减少钻井液漏失,防止地层伤害.6井场占地面积小,特别适合于海洋平台,地面条件受限制的边远地区勘探和边际油田开发.7由于柔管尺寸小,特别适合钻小井眼井.8井场地面设备占地少,钻井废弃物少,噪音小,有益于环境保护.9钻井设备安装、拆卸、搬运相对简便快速.连续柔管技术的应用还受到一些因素的限制.目前的连续柔管作业机还只能用于钻井,而钻井前期的准备阶段、下套管、下尾管、完井等都要用常规钻机.井眼尺寸小；连续柔管本身寿命较短.3、连续柔管钻井系统的组成包括作业机及其辅助装置、循环系统等地面设备、连续柔管和井下工具.1连续柔管作业机连续柔管注入头牵引起下设备：克服浮力和摩阻力将柔管下入井筒内；悬挂连续柔管并控制其下放和提升速度；底部装有载荷传感器,在控制台处显示柔管柱重量和提升力.卷筒：用于绕连续柔管,筒芯直径大小取决于要卷绕的柔管直径和长度.2连续柔管材料：碳钢、调质合金钢、钛钢967MPa、玻璃纤维、碳素纤维3井下钻具组合连续柔管钻井用钻头、井下动力钻具、钻铤与测量仪与常规钻井所用的相同,但连续柔管接头、定向工具、紧急断开接头等则是专门设计的工具.连续柔管接头用于联接连续柔管和井下工具组合,并避免井下钻具振动冲击对连续柔管造成损害.紧急断开接头的作用是：当钻头或钻铤在井眼中卡住时,能使连续柔管与井下钻具断开.4、近年来连续管钻井技术和设备的最新进展1数据和动力传输热塑复合连续管壳牌国际勘探和生产公司研制出数据和动力传输热塑复合连续管.这种连续管由热塑衬管和缠绕在外面的碳或玻璃热塑复合物层组成,并把光导纤维或铜导线埋在复合连续管的管体中.这种动力和数据传输连续管可负荷的电压,输出功率为20kW,输出距离为7km,耐温为150℃.2增加连续管钻井位移的新工具大位移技术公司研制成功降摩阻器.降摩阻工具是一种由机械阀驱动的双作用液压缸,这种降摩阻器可使钻具进行微小的往复运动.使用时把降摩阻器连接在钻具总成的上方.在降摩阻器的作用下使连续管产生纵向振动.活塞长度为50～100mm,振动频率为2～8Hz.产生振动的钻井液排量与活塞的长度成反比,一般为100～150L/min,使用旁通阀后可使排量大幅度上升.3混合钻机继Tuboscope’s CT/PC集团公司研制出混合钻机后,贝克休斯公司也研制出混合钻机.这种钻机在修井和安装套管时可以接单根.混合钻机具有自动控制系统.贝克休斯公司的混合钻机为模块结构,所以容易搬迁而且井场占地面积小.钻机配备了密闭的钻井液循环系统,可以使用常规的钻井液进行欠平衡钻井.4威德福公司的连续管钻井马达系列威德福公司为发展连续管钻井技术,最近研制出连续管钻井马达系列CTDR马达.系列中包括2 1/8in、2 3/8in 、2 7/8in和3 1/8in连续管钻井马达.这些马达的共同特点是可以增加钻压,进行磨铣和钻井作业.另外这些马达的输出功率大,钻速高.连续管钻井马达系列的问世使连续管钻具在尺寸、规格和性能上趋于完善.为连续管在钻井领域的应用和推广拓宽了道路.5贝克休斯公司的CoilTracR系统贝克休斯公司研制出的CoilTracR系统是连续管钻井和评价系统,它把LWD和闭环自动导向结合在一起.可以钻2 3/4～3 1/2in井眼.6斯伦贝谢公司的连续管补偿系统斯伦贝谢公司通过2年的努力研制成功CT TComp连续管补偿系统.在海上作业期间,CT Tcomp连续管补偿系统能补偿井口的水平和垂直运动,可以保护井口免受冲击和磨损.CT TComp连续管补偿系统的安装速度快.CT TComp连续管补偿系统可用于筒式平台和张力腿平台.据Spear&Associsates公司统计,除俄罗斯和中国外,目前投入服务市场的连续管钻机为800多台.而这些连续管钻机主要为美国和加拿大的一些大的技术服务公司拥有,其中斯伦贝谢公司拥有200台,哈里伯顿公司为105台.表1是美国和加拿大一些大石油技术服务公司拥有的连续管钻机数量.五、套管石油钻机套管钻井是一种全新的钻井工业技术,被誉为是21世纪的前沿钻井技术之一. 与套管钻井工艺相配套的套管钻机取消了常规的钻杆,用套管代替钻杆进行钻井.1、发展情况1995年,Tesco公司开始研制套管钻机,并于1998年6月用新型的套管钻机成功地进行了钻井试验,并获得两项美国专利.2、结构特点安装在拖车上,采用电—液驱动的顶驱装置,通过套管传递扭矩,并带动安装在套管底部钻具组上的钻头旋转钻进.钻头固定在一个专用钻具组的前部,钻具组锁定在套管的底部,并用钢丝绳与钻台上起下钻头的专用绞车相连,当需要更换钻头时,将锁定装置打开,利用绞车将钻具起出,更换新钻头后再用绞车将钻具送入井底,锁定在套管的底部,操作非常方便迅速.钻机的钻进过程也就是下套管的过程,套管下到井里不再提起,完钻后即可进行固井.3、优点1简化了钻机结构,减小了钻机尺寸,降低了钻机成本,钻机更轻便,且容易操作和搬迁.2节省了大量的钻井管材,节约了大量与钻杆、钻铤有关的采购、运输、检验、维护和更换的费用.3采用钢丝绳起钻,比传统的钻杆起钻快5-10倍,减少了起下钻时间.4由于套管自始至终留在井内,大大减少了地层膨胀、井壁坍塌等意外事故的发生,而且不再有抽吸作用和压力波动,从而使井控状况得到大大改善.5套管钻机钻井在起下钻或测井时,可继续循环钻井液,防止钻屑沉积,减少卡钻和井涌发生.6套管钻机钻井,可以使钻井液水力参数、环形空间上返速度和清洗井筒的状况得到大大改善.7可降低钻井成本,据估计,一口井深3000m的井,与常规钻机钻井相比,所需要的费用可节省30%,其经济效益十分明显.六、细井筒石油钻机国外研究细井筒小井眼钻井的技术比较早,但这一钻井技术真正引起世界石油界的普遍关注和对小井眼钻机的技术开发还是近十来年的事. 世界产油国家都面临已开发油田的老化,从而导致可采储量下降的局面.众多边际油田多属低渗透油藏,美国能源部主动出面组织、资助细井筒钻采工艺的研发,这确实是一项寓意深远的科技决策和能源发展战略.美国能源部预期,这套正在发展、改进和深化的工艺,将有望用于经济地开发美国本土剩余亿吨石油资源,其中有亿吨石油资源埋深不到1524米,正是这套工艺适应的油藏开发深度目标.1、细井筒定义细井筒的定义,目前各国尚无统一定论,美国细井筒的定义是：对直井来说,全井90%以上井筒的直径小于7in或70%的井筒直径小于5in的井称为细井筒井；对于水平井来说,水平段井筒直径小于6in的井称为细井筒井.细井筒钻采工艺则是指以连续柔管技术装备为中心发展起来的一套集钻井、测试、采油等功能装备和技术于一身的集成技术.2、结构特点细井筒工艺设备全部安装在一台双排轮的拖车上,由一台标准货运汽车牵引,连续柔管缠绕在滚筒上,在连续管的端部连接马达、钻头或井下工具.3、优点1减少材料消耗和经费支出；减少钻屑和场地；提高钻井和起下钻速度； 2可减少钻机的体积和重量,节省钢材,减少拆装、修路、运输等费用；整个系统占据空间只有常规钻机的1/20,重量为一般钻机的1/10,成本不到标准钻机的90％.3可大大减少在高风险、高成本作业情况下的资金投入；可发现老油层下面的新油藏；可降低投资成本；4装机功率和钻井泵功率小,燃油消耗和排放的废气少,对空气的污染和噪声级别小,所用钻井液、产生的钻屑和废物少.4、关键技术井下钻井系统、井下测井系统、完井设备、固相控制和连续油管装置.5、适用井类主要用于浅层开发井、油藏数据监测井和深探井尾部的钻井.第一轮接受资助的公司及正在研发的６套技术：①斯伦贝谢公司承担研发连续管用超小型钻机；②贝克休斯公司承担用于2 3/8in的小型地质导向工具；③西方井下工具公司承担研发往水平方向钻入的推拉机具；④班德拉公司负责开发的零排放泥浆系统；⑤斯托拉研究公司承担雷达导向系统；⑥采气专业公司负责研发的超小型电潜泵；6、已投入使用的小井眼钻机1Foraslim小井眼钻机1994年4月开始使用,在法国巴黎盆地和威沙里城堡的阿伯拉特姆钻了两批井,井眼直径为33/8 in.造价500万美元.2全液压小井眼钻机意大利Soilmec公司生产,已形成系列,共有9个品种3Kenting小井眼钻机美国20世纪90年代初研制,初期投资仅相当于常规钻机的20%,包括钻井泵和取心装置在内成本280万美元.参考文献：1.李继志．石油钻采机械概论．中国石油大学出版社．20052.张阳春等．国内外石油钻采设备技术水平分析．石油工业出版社．20013.陈朝达．顶部驱动钻井系统．石油工业出版社．20004.苏义脑．螺杆钻具研究及应用．石油工业出版社．20015.万仁薄．现代钻井工程．石油工业出版社．20006.刘海浪．小井眼和连续油管技术的进展与应用．石油工业出版社．19987.杨敏嘉．石油钻采设备系统设计．石油工业出版社．20008.郝俊芳．平衡钻井与井控．石油工业出版社．19929. 2007-2008年中国石油勘探业发展趋势与策略分析。
dq坐标变换数学原理
N3iA A
设磁动势波形是正弦分布的，当三相总磁动势与 二相总磁动势相等时，两套绕组瞬时磁动势在 、
轴上的投影都应相等，
11 N i N i N i cos 60 N i cos 60 N ( i i i ) 2 α 3 A 3 B 3 C 3 A B C 22
• 交流电机的物理模型
如果能将交流电机的物理模型等效地变换成类
似直流电机的模式，分析和控制就可以大大简化。 坐标变换正是按照这条思路进行的。
众所周知，交流电机三相对称的静止绕组 A 、 B 、C ，通以三相平衡的正弦电流时，所产生的合成 磁动势是旋转磁动势F，它在空间呈正弦分布，以同 步转速 1 （即电流的角频率）顺着 A-B-C 的相序 旋转。
ids
uds udr= idr 0 图3-10 异步电动机在同步旋转dq坐标系的 等效电路
1.电压方程
u i R L L L p L ds ds s sp 1 s m 1 m u i L R L p L L p qs qs s s 1 m m 1s L u i p L dr dr m sL m R r rp sL r u i L L p L R L p qr m s r r r qr s m
有意思的是：就图c 的 M、T 两个绕组而 言，当观察者站在地面看上去，它们是与三的铁心上看，它们就的的确确是一个 直流电机模型了。这样，通过坐标系的变换， 可以找到与交流三相绕组等效的直流电机模 型。
现在的问题是，如何求出iA、iB 、iC 与
i、i 和 im、it 之间准确的等效关系，这就是 坐标变换的任务。
“现代交流调速”研究生课程的教学改革
关键词 ： 教学方法 ； 教学改革 ； 交流调速 中图分类号 ： Ｔ Ｍ３ ３ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ８ － ０ ６ ８ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ － ０ ０ ２ ７ ０３ －
Ｃｏ ｕ ｒ ｓ ｅ Ｒｅ ｆ ｏ ｒ ｍ ｆ ｏ ｒ Ｍｏ ｄｅ ｒ ｎ ＡＣ Ｍｏ ｔ ｏ ｒ Ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｔｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｉ ｎ Ｇｒ ａ ｄ ｕａ ｔ ｅ Ｓ ｔ ｕｄ ｅ ｎｔ Ｔｅ ａ ｃ ｈｉ ｎ ｇ
ａ ｎ ｏ ｒ ｇ ａ ｎｉ ｃ ｗｈ ｏ ｌ ｅ ．Ｉ ｔ ｓ ｉ ｎ ｖ ｏ ｌ ｖ ｅ ｄ ｋｎ ｏ ｗｌ ｅ ｄ ｇ ｅ ｉ ｓ ｏ ｆ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｑ ｕ ａ ｎ ｔ ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ｄ ｏ ｆ ｗｉ ｄ ｅ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ．Ｉ ｔ ｃ ｏ ｍｂ ｉ ｎ ｅ ｓ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｌ ｃ ｌ ｏ ｓ ｅ －
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ：ｔ ｅ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄｓ ；ｔ ｅ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｒ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍ ；ＡＣ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｒ ｅ ｇ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｎｇ
“ 现代 交 流调速 ” 是 一 门 内容 涉及 电机 结 构 、 电 机理 论分 析 、 电力 电子 及 电气 传 动 和现 代 控 制 理 论 的综合 课 程 ， 其 知识 内容 多 ， 范 围广 ， 与实 际 结 合 非 常 紧密 。作 为我 院控 制 、 机 电和 电气 等 学 科 硕 士研 究生 的专 业课 程 ， 它 与传 统研 究生课 程 学 习不 同 ， 该 课程 有着 非 常具体 的结 构 表述 对 象 ， 课 堂上 论 述 的 每一 种调 速控 制方 法 ， 都 与具 体 的结构 对象 有关 ， 都 是建 立在 特定 的调 速对 象基 础上 。针对 不 同结构 对 象， 尽 快使 学 生理解 不 同的调 速控 制方 法 ， 并 不是 一 件容 易 的事情 ¨ 。
dq坐标变换数学原理
在两相 坐标系中，定子和转子的等效绕组落在互相垂 直的两根轴上，它们之间没有耦合关系，互感磁链只在同 轴绕组之间存在，所以式中的每个磁链分量只剩下两项。
Lm p
1 L m
Rr Lr p
s Lr
1 L m i ds i Lm p qs s L r i dr Rr Lr p i qr
（3-46）
dq坐标系相对于转子的旋转角速度为1－＝s，即 转差角速度。式（3-46）的电压方程右边系数矩阵的 每一项都是非零的，这说明异步机在二相同步旋转 坐标系下的数学模型仍是强耦合的。
（1）交流电机绕组的等效物理模型
B iB
B A
F
ω1
iA iC
A
C
C
图a 三相交流绕组
• 旋转磁动势的产生
然而，旋转磁动势并不一定非要三相不 可，除单相以外，二相、三相、四相等任意 对称的多相绕组，通以平衡的多相电流，都
能产生旋转磁动势，当然以两相最为简单。
在这里，不同电机模型彼此等效的原则 是：在不同坐标下所产生的磁动势完全一致。
2. 三相--两相变换（3/2变换） 现在先考虑上述的第一种坐标变换 ——在三相静止绕组A、B、C和两相静 止绕组、 之间的变换，或称三相静止 坐标系和两相静止坐标系间的变换，简 称 3/2 变换。
• 三相和两相坐标系与绕组磁动势的空间矢量
为方便起见，取 A 轴 B 和 轴重合。设三相绕组 每相有效匝数为N3，两相 N3iB 绕组每相有效匝数为N2， N2i 60o 各相磁动势为有效匝数与 电流的乘积，其空间矢量 60o 均位于有关相的坐标轴上。 N2iβ 由于交流磁动势的大小随 时间在变化着，图中磁动 N3iC 势矢量的长度是随意的。 C
现代交流调速练习题
一、问答题1.画出恒压频比控制时变频调速异步电机的机械特性，说明最大转矩Tmax的变化规律？2.画出异步电机调压调速时的机械特性，并据此说明异步电动机调压调速带恒转矩负载和风机类负载工作时调速特性分别有什么特点。
答3.设计交-直-交PWM电压源型变频器，逆变器采用IGBT，要求画出主电路（包括整流器和逆变器）及其输出电压和电流波形示意图。
二、填空题1.当大型同步电动机变压变频调速系统的电力拖动，例如无齿轮传动的可逆轧机、矿机提升机、水泥转窑等，应采用___交-交变压___变频器供电。
2.基于异步电动机动态教学模型的高性能变频调速系统有矢量控制系统和直接转矩控制系统。
3.三相交流调压器中各种晶匣管间隔___60__度按顺序触发导通。
4.交流电机主要分为同步电机和感应电机;两大类，每类电机又有不同类型的调速系统。
5.异步电机的多变量非线性数学模型包括电压方程、磁链方程、转矩方程、运动方程再加上转角方程。
三、简答题1.画出Y型接法的晶匣管三相交流调压器主电路图。
答2.简述转差频率控制的规律。
答3.试比较直接转矩控制系统与矢量控制系统的特点和性能。
答4.为什么调压调速适合于风机泵类负载？答5.列出通用变频器调试主要参数及相应参数调试原则。
6.据图所示交-直-交电压型IGBT通用变频器的主回路结构图，回答问题。
⑴反并于IGBT两端的二极管起什么作用?答⑵通用变频器在运行之前,一般需要整定那些参数?整定的原则是什么?(要求回答5个以上参数)答⑶R0、R1、R2分别起什么作用？⑷SPWM控制的IGBT变频器与PAM控制的SCR变频器相比，有哪些特点？四、单选题1.与电流型变频器相比，SCR电压型变频器在主回路的结构除了滤波装置不同外，还有一个重要特征是___D_____A.直流环节有采用大电容器滤波B. 直流环节有采用大电抗器滤波C.整流电路各元件上回馈二极管D.逆变电路各元件上回馈二极管2.在串级调速系统中，改变口角的大小就可以调节电机的转速。
“现代交直流调速技术”课程教学的探索与实践
信源变频器xy8000说明书
信源变频器xy8000说明书变频器（Inverter）是现代交流调速的主要设备，其控制的对象是三相（或单相）交流异步电动机。
我们知道三相异步电动机的转速公式为：n=60f/p(1-s)。
其中“n”代表电机的转速；“f”表示交流电的频率；“p”表示电机的极对数；“s”表示转差率（异步电机的转速n与同步磁场的转速n0之差与同步磁场的转速n0的比值）。
对于一个成品电机而言，极对数p是不变的，因此我们只能通过改变交流电的频率来改变电机的转速，这也是变频器的调速原理。
熟练的使用变频器并不是一件简单的事情。
现在市场上变频器的品牌众多，各大品牌的产品在使用的方法上也存在不小的差别。
但有些地方是相通的，比如都需要配置电机的参数（motor parameter）、都需要配置控制方式（control source）、都需要配置给定值（setpoint）。
曾经在现场就有人问我：为什么变频器的参数里有一个给定源（setpoint source）,还有一个控制信号源（control signalsource），它们都代表什么意思？今天这篇文章，我们就以SEW的MDX61B为例，来解释下这个问题。
变频器是用来改变电机的转速的，通过设定不同的速度值，电机就能以不同的速度运行。
这种对速度的设定值，通常被称为变频器的“速度给定值（setpoint value）”，简称“给定（setpoint）”。
比如，希望电机以700转/分钟的速度来运行，这里的“700转/分钟”就称为“速度给定”。
除了“速度给定”，还可以设置“频率给定”。
因为电流的频率与电机的转速成比例关系，通过降低电流的频率可以降低电机的转速。
无论是“速度给定”还是“频率给定”，都可以简称为“给定”。
给定值的信号来源，称为“给定源（setpoint source）”。
SEW的MDX61B变频器的P100参数用来配置变频器的给定源（setpoint source），如下图：可以看出该款变频器支持很多种的给定源，可以通过通信的方式（RS485、Fieldbus、SBus等）来设定给定值，可以通过模拟量或接线端子（Bipolar/fixed setpoint、Unipolar/fixed setpoint、Fixed setpoint+AI01、Fixed setpoint x AI01等）来设置恒定给定，还可以通过频率输入（Frequency setpoint input/fixes setpoint）来设置恒定给定。
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4.2
电压逆变器
4.3
电压空间矢量
4.4
电压空间矢量对转矩的影响
4.5
电压空间矢量对磁链的影响
4.6
直接转矩控制的基本构成
1 电动汽车发展现状
随着科学技术的进步，代步工具的环保性能也逐渐被开发出来，尤其 是在环境保护意识日益上升的时代，电动车的发展强劲更是强势。
电动车顾名思义就是通过电力带动电机运转， 电动车类型 主要有纯电 动汽车、混合动力汽车以及燃料电池汽车三类。
锂离子电池
? 不同阴极的锂电池性能不同。 ? 缺点： 指出要将锂离子电池大量应 用于电动汽车仍然存在问题，主要是 因为多种性能的限制，包括锂离子电 池的安全性、循环寿命、成本、工作 温度和材料供应。锂离子电池目前以 小容量、低功率电池为主，大容量高 功率的锂离子电池尚未大规模生产， 因此针对电池组的电池管理系统中一 些不成熟的技术 (如均衡充电技术 )是 铿离子电池尚未在电动汽车中广泛应 用的重要原因之一。
纯电动汽车的发展瓶颈在于电池的电量有限的问题，电池只能满足短 距离出行。混合电动车可以弥补电池电动车的缺陷但是其价格也相当昂贵， 并且相应的后续服务并没有到位燃料电动车尚处于研发阶段，它可以作为 节能电动车最有潜力的机器，但是目前对于燃料电动车的研究尚不成熟， 还未建立完善的系统管理。
3 / 12
1 电动汽车发展现状
应用于电动汽车的新一代阀控式密封铅酸蓄电池 (valve-regulate d lead acid battery, VRLA)不须维护，允许深度放电，可循环使用 ; 然而 VRLA依旧有着铅酸蓄电池比能量和比功率低的致命弱点，根本原 因是金属铅的密度大。
混合的电动汽车使用的 VRLA，但不适于重度混合汽车或纯电动车。
锂离子电池
? 锂离子电池的传统结构包括石墨阳 极、锂离子金属氧化物构成的阴极和 电解液(有机溶剂溶解的锂盐溶液) ? 可以看出，相较镍氢电池，锂离子 电池具有相对较高的工作电压和较大 的比能量，是镍氢电池的 3倍。锂离子 电池体积小，质量轻，循环寿命长， 自放电率低，无记忆效应且无污染 ;电 池单个性能指标的数值范围跨度大， 这是因为铿离子电池有较多的电极组 合，它们在性能上存在一定的差异。
电动汽车能量管理系统
一个能对电池进行必要的管理和控制的能量管理系统是电动汽车 的智能核心，它包括对电池组容量状态的监测、终止充放电控制、电 池均衡充电控制、减速与制动能量回收控制等。应用电动汽车车载能 量管理系统，可以更加准确地设计电动汽车的电能储存系统，确定一 个最佳的能量存储及管理结构，并且可以提高电动汽车本身的性能。 在电动汽车上实现能量管理的难点，在于如何根据所采集的每块电池 的电压、温度和充放电电流的历史数据，来建立一个确定每块电池还 剩余多少能量的较精确的数学模型。由于准确可靠的蓄电池模型的建 立、电池荷电状态 (SOC)参数的监测等还有待进一步的提高，因此电动 汽车能量管理系统的研究还有许多工作要做。
3 电动汽车电池的现状及发展趋势
本文首先介绍电动汽车电池的发展历程，随后 重点介绍了 3种电动汽车动力电池的研发状况。
铅酸蓄电池
镍氢电池
锂离子电池
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铅酸蓄电池
铅酸蓄电池是目前在汽车领域应用得最为广泛的电池，主要作为 内燃机汽车内部各种电器和电子设备的电源。铅酸蓄电池在过去 50 a 被广泛应用，具有成熟的技术，可以大批量生产，生产成本低，价格 便宜。尽管新电池技术不断地产生， 但铅酸蓄电池至今仍作为动力源 应用于旅游观光车，电动叉车或者一些短距离行驶的公交车上。
电动汽车用异步电动机直接转矩 控制研究
张肖培 / 赵洪翠 2016.7.5
西安建筑科技大学机电工程学院
目录
01 电动汽车发展现状
02 电动汽车的关键技术
03 电动汽车电池的现状及发展趋势
3.1
铅酸蓄电池
3.2
镍氢电池
3.3
锂离子电池
3.4
电动汽车电池性能比较
3.5
结论
04 直接转矩控制
4.1
直接转矩控制特点
电动汽车的核心是电机驱动系统，该系统主要由电机，控制系统， 机械减速及传动装置，车轮等组成。 传统的电动汽车 以直流电机的转 矩速度特性满足牵引要求，速度控制系统简单，易于操作目前市场上 对该技术的创新主要在于无换向器电机的技术研究，使其效率、功率 密度、运行费用、可靠性和免维护等方面取得突破性进展。
铅酸蓄电池
镍氢电池
? 碱性电池由镍基和碱性溶液电解液 构成，主要有镍镉电池、镍锌电池和 镍氢电池 3种，其中镍氢电池最有应用 于电动汽车的竞争力。 ? 镍氢电池广泛应用受限的原因是其 在低温时容量减小和高温时充电耐受 性的限制 ;此外，价格也是制约镍氢电 池发展的主要因素，原材料如金属镍 非常昂贵。其研制的混合动力客车用 动力镍氢电池组及管理系统己在“北 京实施混合动力公共汽车示范项目” 中应用。
感应电机研究的时间长，使用历史久，技术成熟安全，使用广泛永 磁无刷电机的磁场由永磁材料产生，在电动车的应用领域中具有更高 的效率和加工密度，使用范围广阔开关磁阻电机的结构稳定、系统完 善，在电动车的应用领域也相当广泛。
2 发展电动汽车的关键技术
发展电动汽车必须解决好3个方面的关键技术： ? 电池技术 ? 驱动电机及其控制器 ? 能量管理技术
可以这样说，电动汽车技术涉及的范围广，是多学科、多领域 的综合。
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电池技术
电源是制约电动汽车发展的关键之处。对车载电源的基本要求是 比能量高 ,使用寿命长 ,成本低。目前正在使用和开发的动力电池主要 有以下几种：
镍镉电池 锂电池 燃料电池
驱动电机及其控制器
对电动汽车驱动电机及控制器的最基本要求是启动转矩大 ,具有较 宽的恒功率范围，以适应电动汽车频繁启动和功率变化大的使用要求。 此外，要求电机的结构尺寸小，重量轻，以便于安装，无驱动噪声。