1.交流电机调速理论与方法

（2）控制策略 转矩直接控制 无速度传感器控制
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交流电机调速理论概述
浙江大学电气工程学院
—交流电机调速理论与方法—
（3）全数字化 单片机→ DSP
提高了时钟频率，指令列排队方式 集成硬件乘法器，增加I/O口
专用集成芯片： FPGA（现场可编程门阵列） CPLD（可编程逻辑器件）
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一、发展 交流电：19世纪90年代出现第一条三相输电线 发电：同步发电机占99%电能总量(风电等应用后，有所变化） 用电：60～70%电能由电动机消耗，异步电机占80%左右
凋速的必要性：
泵、风机为例（占电机用电量的50%）
交流凋速取代直流凋速 直流电机的缺陷：
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浙江大学电气工程学院 杨家强
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交流电机调速理论概述
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交流电机调速理论与方法
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• 交流电机调速概论 • 交流电机的数学模型和坐标变换 • 调压调速 • 绕线式异步电机的串级调速和双馈调速 • 异步电动机的变频调速 • 脉宽调制技术 • 矢量控制、直接转矩控制 • 开关磁阻电动机 • 大功率交流电机调速
输出：P2

T2n2 9550
转差功率：PS=P1-P2
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交流电机调速理论概述
浙江大学电气工程学院 （6）变极调速 分多绕组调速和单绕组调速
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N
A
X
．
．
I
A1
X1
I
X2
A2
S
τ
τ
a)
τ
τ
N
A．
I A1
X1
S
S
X
X2
A2
N
a)
N
S
N
S
A1 X1
A2 X2
A1 X1
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考核情况：
（1）综述报告（25%） （2) 课堂报告（25%） （2）期末考试（50%）
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交流电机调速概论
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交流电机调速理论概述
（1）模块化和功率集成电路（PIC）的出现
（2）脉宽调制控制技术的广泛应用
（3）高频化的发展趋势
（4）软开关技术的发展
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IPM模块 结构： （1）多层环氧树脂粘合的绝缘系统 （2）铜箔直接键合（DBC）技术
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T CN
T max T em
双馈调速
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浙江大学电气工程学院 滑差离合器
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E=Blv=BlR(Ω1-Ω2) F=BlI=BlE/Z Z：一个极下的涡流等效阻抗
T =2PN FR=2PN
BLR2 Z
(1
Baidu Nhomakorabea )
输入：
P1

T1n1 9550
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2. 交流电机凋速方法
n 60 f (1 s) p
ns
n n
1 N
0
sN
s2
s3
s4
高效：变 f、变 p
低效：变 s
(1)调压调速
1
0
(2)转子串电阻调速
(3)转子斩波调阻调速
(4)串级凋速
能量反馈，高效
(5)电磁滑差离合器
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A B C D
换向、接触、容量不够大（高速：3000r/min，400kW，低速：几千kW）
交流电机的特点： 结构、维护、可靠性
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1. 交流凋速的发展 变极凋速
绕线式电机 串电阻
串级凋速：
恒功率串调，直流电机与异步电机在机械上联接
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课堂报告
课堂上作报告 2人1组选一个题目 根据上课内容 ，相应题目承担者作报告
综述报告（以论文形式撰写）
以课堂报告的内容作为综述报告选题 最后一周交报告 作业(电子版及打印版）
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恒转矩串调，直流电机带交流发电机，能量回馈至电网 变频凋速：
受器件、技术上限制 50年代，SCR出现后发展很快
调压、滑差离合器、晶闸管串调
交—交变频
无换向器电机（交—直—交系统），小功率（无刷直流电机）
SPWM逆变器 矢量控制，70年代 解耦 直接转矩控制，80年代 无需转子电流解耦
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特点：
（1）集成了驱动与保护电路，使设计、开发变得简单
（2）提高了可靠性，通态、开关损耗都较低
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4. 交流调速发展趋势 （1）变流装置 高电压、大电流、高频化、小型化 10kV，10MW的变频器已在使用 消除对电网谐波污染，提高功率因数 → 提高开关频率 新型单位功率因数变流器（矩阵式交—交变频器） 谐振开关技术：零电流、零电压
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基频以下调速: 恒定转矩运行 基频以上调速 : 进入弱磁控制方式，作近似恒定功率运行
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浙江大学电气工程学院 3.电力电子技术的发展 器件： SCR GTO GTR P-MOSFET IGBT IPM 碳化硅器件(SiC)等
A2 X2
AX
b)
A
X
c)
2p=2
S N S N SS N S N S
A1 X1
A2 X2
A1 X1
A2 X2
A
X
b)
A
X
c)
2p=4
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浙江大学电气工程学院 （7）变频调速
U1 E1 4.44 f1w1kw1 m
1) 恒气隙电势／频率比(E1／f1＝常数)控制 2) 恒电压／频率比(U1 ／ f1＝常数)控制
典型结构： DSP+FPGA（CPLD）＋IPM
（4）控制理论 模糊控制 人工神经元网络控制 滑模变结构控制 非线性解耦控制 自学习控制
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参考书目
（1）现代交流调速技术，胡崇岳，机械工业出版社 （2）Modern Power Electronics and AC Drives，Bimal K.Bose,
机械工业出版社 （3）交流电机调速理论，许大中，浙江大学出版社 （4）交流电机数字控制系统，李永东，机械工业出版社 （5）交直流调速系统与MATLAB仿真，周渊深，中国电力出版社 （6）电力电子与电机系统集成分析基础，赵争鸣，机械工业出版社
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