异步电机双馈调速系统
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对应的磁链就是气隙磁链的d轴分量 md 和q轴分 量mq ，流过Lm的电流可称为励磁电流 imd 和 imq ，
且有：
imd isd ird
(7-38)
Lmimd md
(7-39)
imq isq irq
(7-40)
Lmimq mq
(7-41)
磁链定向
在双馈调速系统中常用定子磁链定向或
7.6.1 双馈调速系统的构成
要在任何转速下使变频器输出电压与电机 转子感应电动势都有相同的频率，对变频器 输出的频率有两种控制方式：
他控式
自控式
1. 他控式双馈调速系统 系统组成
图7-21 他控式双馈调速系统原理图
工作原理
由独立的控制器控制变频器的输出频 率，即直接控制输入电机转子的电压频率 f2 。由于 f2 满足 f2 = s f1 的关系式，所以 电机一定在对应于 s 的转速下运行，且不 随负载变化。
概述
上述的异步电动机串级调速系统是从定 子侧馈入电能、从转子侧馈出电能的系统， 从广义上说，它也是双馈调速系统的一种。
但人们往往狭义地认为双馈（Double Fed）就是从定子侧与转子侧都馈入电能的 -1-2节的分析可知，异步电机双馈 工作时，其转子电路应连接一台变频器作 为功率变换单元，以供给转子绕组所需频 率的电功率，控制这个电功率即可实现调 速。
性能评价：
由于对变频器的输出可以自动控制，使 系统有较强的调节能力，稳定性也较好， 可以避免失步现象，所以可用于有冲击性 负载的场合。这种方式还具有调节电机定 子侧无功功率的功能。
*7.6.2 双馈调速系统的矢量控制
问题的提出
双馈调速系统可以看作是异步电动机转 子变压变频调速系统，为改善系统的动态 品质，可以仿照定子变压变频系统那样采 用矢量控制方法，建立对电磁转矩的控制 规律。
课程开始
坐标变换
将三相异步电动机的数学模型变换到以 同步转速旋转的dq 两相坐标系后，可得到 异步电动机 d 轴和 q 轴的动态等效电路， 如图7-23所示。
等效电路
a） d轴电路
b） q轴电路
图7-23 异步电动机在dq坐标系上的动态等效电路
电路方程
图7-23中，Lm是联系定转子电磁关系的互感，
气隙磁链定向，现在取按气隙磁链 m 定向， 即把 d 轴取在 m 方向上，则
md m
(7-42)
mq 0
(7-43)
电流关系式
将式（7-39）、式（7-42）代入式（7-38），可
得
isd
m
Lm
ird
(7-44)
再将式（7-41）、式（7-43）代入式（7-40）， 可得
isq irq
这台变频器可以用交-直-交变频器或交交变频器，在双馈调速时常用后者。
由于双馈调速系统与串级调速系统相似 都适用于大功率、有限调速范围的场合， 一般调速范围仅为1.4~1.5。
交-交变频器是一种功率可双向传输的静 止变频器，只有一次功率转换，适用于大 功率变频场合，其输出频率仅为输入频率 的1/3~1/2，所以用于双馈调速是合理的。
(7-45)
转矩方程
根据在dq坐标系上异步电动机电磁转矩的表达式
Te np Lm (isqird isdirq )
(6-107)
把式（7-44）与式（7-45）代入上式，得
Te
np Lm irqird
Lmm
ird
irq
np mirq
(7-46)
控制原理
式（7-46）表明，若能维持气隙磁通 m
性能评价：
他控式双馈调速中会出现同步电动机中 存在的突加负载时易失步等缺陷，所以它 只适用于负载平稳、对调速的快速性要求 不高的场合，如风机、泵类负载，在实际 中应用很少。
2. 自控式双馈调速系统
系统组成
图7-22 自控式双馈调速系统原理图
工作原理
异步电机转子的输入频率是通过控制器 自动控制的，这个输入频率应能自动跟踪 电机的转差频率，所以须有相应的检测装 置与反馈控制环节。 自控式双馈调速电机与一般异步电机相同， 其转速随负载变化，但它还具有调节电机 定子侧无功功率的功能。
为恒值，则 Te 与 irq 成正比，只要控制转 子电流的 q 轴分量就可以控制电磁转矩，
负号表明 Te 是作用在转子本身的反作用 转矩。
为了使 m 为恒值，必须设置磁链观测器和
有关的反馈控制系统，对此在文献 [ 61、
62 ] 中有较详细的讨论。
返回目录
本章小结
通过本章学习，主要了解和掌握异步电 机双馈运行的条件和工作原理，掌握五种 工况及其功率流程。在此基础上，熟悉和 掌握异步电机串级调速和双馈调速系统的 组成及控制方法。
且有：
imd isd ird
(7-38)
Lmimd md
(7-39)
imq isq irq
(7-40)
Lmimq mq
(7-41)
磁链定向
在双馈调速系统中常用定子磁链定向或
7.6.1 双馈调速系统的构成
要在任何转速下使变频器输出电压与电机 转子感应电动势都有相同的频率，对变频器 输出的频率有两种控制方式：
他控式
自控式
1. 他控式双馈调速系统 系统组成
图7-21 他控式双馈调速系统原理图
工作原理
由独立的控制器控制变频器的输出频 率，即直接控制输入电机转子的电压频率 f2 。由于 f2 满足 f2 = s f1 的关系式，所以 电机一定在对应于 s 的转速下运行，且不 随负载变化。
概述
上述的异步电动机串级调速系统是从定 子侧馈入电能、从转子侧馈出电能的系统， 从广义上说，它也是双馈调速系统的一种。
但人们往往狭义地认为双馈（Double Fed）就是从定子侧与转子侧都馈入电能的 -1-2节的分析可知，异步电机双馈 工作时，其转子电路应连接一台变频器作 为功率变换单元，以供给转子绕组所需频 率的电功率，控制这个电功率即可实现调 速。
性能评价：
由于对变频器的输出可以自动控制，使 系统有较强的调节能力，稳定性也较好， 可以避免失步现象，所以可用于有冲击性 负载的场合。这种方式还具有调节电机定 子侧无功功率的功能。
*7.6.2 双馈调速系统的矢量控制
问题的提出
双馈调速系统可以看作是异步电动机转 子变压变频调速系统，为改善系统的动态 品质，可以仿照定子变压变频系统那样采 用矢量控制方法，建立对电磁转矩的控制 规律。
课程开始
坐标变换
将三相异步电动机的数学模型变换到以 同步转速旋转的dq 两相坐标系后，可得到 异步电动机 d 轴和 q 轴的动态等效电路， 如图7-23所示。
等效电路
a） d轴电路
b） q轴电路
图7-23 异步电动机在dq坐标系上的动态等效电路
电路方程
图7-23中，Lm是联系定转子电磁关系的互感，
气隙磁链定向，现在取按气隙磁链 m 定向， 即把 d 轴取在 m 方向上，则
md m
(7-42)
mq 0
(7-43)
电流关系式
将式（7-39）、式（7-42）代入式（7-38），可
得
isd
m
Lm
ird
(7-44)
再将式（7-41）、式（7-43）代入式（7-40）， 可得
isq irq
这台变频器可以用交-直-交变频器或交交变频器，在双馈调速时常用后者。
由于双馈调速系统与串级调速系统相似 都适用于大功率、有限调速范围的场合， 一般调速范围仅为1.4~1.5。
交-交变频器是一种功率可双向传输的静 止变频器，只有一次功率转换，适用于大 功率变频场合，其输出频率仅为输入频率 的1/3~1/2，所以用于双馈调速是合理的。
(7-45)
转矩方程
根据在dq坐标系上异步电动机电磁转矩的表达式
Te np Lm (isqird isdirq )
(6-107)
把式（7-44）与式（7-45）代入上式，得
Te
np Lm irqird
Lmm
ird
irq
np mirq
(7-46)
控制原理
式（7-46）表明，若能维持气隙磁通 m
性能评价：
他控式双馈调速中会出现同步电动机中 存在的突加负载时易失步等缺陷，所以它 只适用于负载平稳、对调速的快速性要求 不高的场合，如风机、泵类负载，在实际 中应用很少。
2. 自控式双馈调速系统
系统组成
图7-22 自控式双馈调速系统原理图
工作原理
异步电机转子的输入频率是通过控制器 自动控制的，这个输入频率应能自动跟踪 电机的转差频率，所以须有相应的检测装 置与反馈控制环节。 自控式双馈调速电机与一般异步电机相同， 其转速随负载变化，但它还具有调节电机 定子侧无功功率的功能。
为恒值，则 Te 与 irq 成正比，只要控制转 子电流的 q 轴分量就可以控制电磁转矩，
负号表明 Te 是作用在转子本身的反作用 转矩。
为了使 m 为恒值，必须设置磁链观测器和
有关的反馈控制系统，对此在文献 [ 61、
62 ] 中有较详细的讨论。
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本章小结
通过本章学习，主要了解和掌握异步电 机双馈运行的条件和工作原理，掌握五种 工况及其功率流程。在此基础上，熟悉和 掌握异步电机串级调速和双馈调速系统的 组成及控制方法。