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交流传动控制系统(课程基础)[可修改版ppt]

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交流传动的工作原理PPT资料优秀版

交流传动的工作原理PPT资料优秀版
• 而转子的速度： 第二章 交流传动的工作原理
1但）电T机m电正压比的于进气一隙步磁提通高φm受的到平电方动,反机比功于率转和子逆漏变电器感最L大2′电。n压2的限(1制，s因)n此1电压提高到一定的数值（基值或额定值）以后，将维持不变，
或不再正比于f1上升。
• 或写成 这在样正， 弦在稳较态低下转，速异时步，电转动矩机的的裕同度步较转大速，（而三电相动绕机组的合设成n计基2尺波寸磁6实场0pf际的1 (上旋1是转s由速) 低度速）状：态所决定的，因而有较大的尺寸。
矩：
fm
R2 2L2
• 可看出
T m2 p (m E f1 1)24 1 L 2 2 p (m C E m )24 1 L 2
1）Tm正比于气隙磁通φm的平方,反比于转子 漏电感L2′。
• 由于L2′可视为常数，故按E1/f1=C调节时， 电动机在不同频率f1下，可保持最大转矩的 数值不变。
2）与Tm对应的转差频率fm只受转子电阻影 响，由于鼠笼式电机R2′为常数，因而fm也 为定值。
转矩近。 变频调速控制方式的发展，大体分为三个阶段：
时构成不可忽略的一部分，令气隙磁通减 第二章 交流传动的工作原理
2）而低频范围时，虽然定子漏抗x1正比于f1而降低，但R1为不变值，电阻压降在低频时构成不可忽略的一部分，令气隙磁通减小，因 而转矩下降
小，因而转矩下降 弥补办法：在低频时提升电压比例
二、恒磁通控制（E1/f1=常数控制）
• 对于调速范围大且要求恒定转矩运行的负 载，需要对电动机按E1/f1=C进行调节
• 根据异步电动机的等效电路，电机的电磁 转矩可表示为：
T2 pm CE 2m 2R2 2f(2 2R f2 2L2 )2
E14.4N 4w k 1f1mE f1 1CEm

第3章电力牵引交流传动与控制ppt课件

第3章电力牵引交流传动与控制ppt课件

定子铁心及冲片示意图
（a）铜排转子
（b）铸铝转子
笼形式转子绕组
16
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
定子三相绕组由三个彼 此独立的绕组组成，且每个 绕组又由若干线圈连接而成。 每个绕组即为一相，每相绕 组在空间相差120°电角度。 线圈由绝缘铜导线或绝缘铝 导线绕制。中、小型三相电 动机多采用圆漆包线，大、 中型三相电动机的定子线圈 则用较大截面的绝缘扁铜线 或扁铝线绕制后，再按一定 规律嵌入定子铁心槽内。定 子三相绕组的六个出线端都 引至接线盒上，一般首端分 别标为U1, V1, W1 ，末端分 别标为U2, V2, W2 。这六个 出线端在接线盒里的排列如 图所示。三相绕组可接成星 形或三角形。
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篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
三相笼型异步电动机结构图
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篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
功率场效应管（Power MOSFET） (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 压控器件，输入阻抗高，开关速度高，损耗小 目前水平：200A/1000V
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篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
日本 1975 直流 80%，交流 20% 1985 直流 20%，交流 80%

交流传动控制系统

交流传动控制系统

7.4 电磁转差离合器调速系统
32
7.4.1调速系统的组成及原理
1、调速系统的组成
由三部分组成：如图7-22所示 1）笼型异步电动机 2）电磁转差离合器 3）可控硅整流电源
7.4 电磁转差离合器调速系统
33
7.4.1调速系统的组成及原理
2、转差离合器的结构原理
1）转差离合器的结构组成
（1）主动部分，由铁磁材料制成的圆筒， 称为电枢。由笼型转子异步电动机带动，以 恒速n1旋转。
7.3交流异步电机的变频调速系统
20
7.3.2 变频器的结构类型及原理
1、变频器的基本类型
间接变频——将工频交流整流器直流逆变器可控频率的交流，又称为交－直－交变频。
直接变频——将工频交流一次变换为可控频率交流，没有中间直流环节，即所谓的交－交变 频。
7.3交流异步电机的变频调速系统
21
7.3.2 变频器的结构类型及原理 2、变频器的基本结构 交－直－交变频器
2、变频器的基本结构 交－直－交变频器 1）按中间直流电路分类 采用电抗器作为无功功率缓冲环节，称为电流型变频器；
特点：直流侧电流恒定，极性可变，能实现回馈制动。
7.3交流异步电机的变频调速系统
24
7.3.2 变频器的结构类型及原理 2、变频器的基本结构 交－直－交变频器 2）按电压频率控制方式分类 （1）用可控整流器调压、逆变器调频的交—直—交变频器
7.3交流异步电机的变频调速系统
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7.3.2 变频器的结构类型及原理 2、变频器的基本结构 交－直－交变频器 2）按电压频率控制方式分类 （2）用斩波器调压的交—直—交变频器
7.3交流异步电机的变频调速系统
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7.3.2 变频器的结构类型及原理 2、变频器的基本结构 交－直－交变频器 2）按电压频率控制方式分类 （3）用PWM逆变器同时调压调频的交—直—交变频器

第十二章 交流传动控制系统

第十二章 交流传动控制系统

• 二、交一直一交变频器的基本电路 • 交一直一交变频器是指变频器的电源由交流整 流为直流再逆变为所需频率的交流的控制系统。 • 交－直一交变频器的基本电路包括整流电路和 逆变电路，整流电路将工频交流电整流成直流 电，逆变电路再将直流电逆变为频率可调的交 流电。 • 据变频电源性质可分为电压型变频器和电流型 变频器。
• 关于无刷直流机及控制系统的内容，可参 考 • 1、《直流无刷电动机原理及应用》 张琛编著 机械工业工出版社 • 2、《同步电动机调速系统》 李志民、张遇杰编著 机械工业工出版社
• *我们希望类似直流电机那样，通过改变励磁电 流控制电机的速度，改变电枢最大允许电流来控 制电机的输出力矩，这是矢量控制的基本思路。 从力学上我们知道，一个力可以分解成两个或多 个分力，它们对物体的作用是等效的。如果类似 力的合成与分解，把电机的定子磁场与转子磁势 通过某些数学处理，建立一个正交的数学模型， 它的性能与原异步电机等效，则可以类似直流电 机那样分别对转速和力矩进行控制。异步电机的 矢量控制就是基于这一数学特征而设计的。 • 事实上，只要把直角坐标建立在转子上，随转子 一起旋转，把异步电机转、定子各物理量向这一 旋转坐标分解就可以把异步电机的转速和力矩进 行解耦。
• *图中，直流电源并联有大容量滤波电容器Cd。 由于电容两端电压不能突变，使得直流输出 电压具有电压源特性，内阻很小。这使逆变 器的交流电压被钳位为矩形波（因为电容两 端电压不能突变），与负载性质无关。交流 输出电流的波形与相位由负载功率因数决定。 在异步电动机变频调速系统中，这个大电容 同时又是缓冲负载无功功率的贮能元件。直 流回路电感Ld起限流作用，电感很小。 • 改变六只功率开关的导通顺序，可改变电机 的转向。
八、交-交变频器的特点：

交流传动控制系统

交流传动控制系统
3
Zhengzhou University of Light Industry
2018/11/8
好在不少机械负载，例如风机和水泵，并不 需要很高的动态性能，只要在一定范围内能实现 高效率的调速就行，因此可以只用电机的稳态模 型来设计其控制系统。 异步电机的稳态数学模型如前面几节所述， 为了实现电压-频率协调控制，可以采用转速开 环恒压频比带低频电压补偿的控制方案，这就是 常用的通用变频器控制系统。
2018/11/8
电路分析（续）
控制电路 —— 现代 PWM 变频器的控制电路大都
是以微处理器为核心的数字电路，其功能主要是
接受各种设定信息和指令，再根据它们的要求形
成驱动逆变器工作的 PWM 信号。微机芯片主要 采用 8 位或 16 位的单片机，或用 32 位的 DSP ，现 在已有应用RISC的产品出现。

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Zhengzhou University of Light Industry
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控制电路（续）
工作频 升降速 率设定 时间设定 电压补偿设定 PWM产生
斜坡函数
f*
U / f 曲线
u
脉冲发生器
f
t
f
u
驱动 电路
图3-39 PWM变压变频器的基本控制作用
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Zhengzhou University of Light Industry
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Zhengzhou University of Light Industry
2018/11/8
实现补偿的方法有两种：
① ② 在微机中存储多条不同斜率和折线段的U / f 函数，由
用户根据需要选择最佳特性；
采用霍耳电流传感器检测定子电流或直流回路电流， 按电流大小自动补偿定子电压。但无论如何都存在过

6.3 交流传动控制系统

6.3 交流传动控制系统
对于笼型异步电动机， 可以将电动机转子的鼠 笼由铸铝材料改为电阻 率较大的黄铜条，使之 具有如图(b)所示的机械 特性。即使这样，调速 范围仍不大，且低速时 运行稳定性不好，不能 满足生产机械的要求。
闭环控制的变压调速系统
异步电动机调压调速时的损耗及容量限制
转差功率：传到转子上的电磁功率与转子轴上产生的机械功率之差 叫损耗功率，也叫转差功率。 由于旋转磁场和转子具有不同的速度，因此，转差功率为：
~380
50HZ
N
图3-7 变频器主电路结构图
1）可控整流调压，逆变变频 可控整流调压， 整流调压
整流
逆变
变压
变频
3） ）
PWM
整
脉 宽
流
图 脉宽调制
交-交变频系统控制电路的框图
图中给定信号经电压/频率变换转换成与给定信号成 比例的脉冲信号，然后经环行分配器分频，依次形成相差 T/6、持续时间为T/3的选组脉冲。选组脉冲规定了什么时 间允许哪组晶闸管工作。与此同时，给定信号被变换成与 之相应的移相脉冲，从而决定每组晶闸管导通的次序及控 制角α的大小。移相脉冲与选组脉冲经逻辑电路确定了每 个晶闸管的导通时刻，低速时为了补偿定子的压降，引入 了函数发生器以适当提高电压。
Φ 1 1 1 1
故要保持Φ恒定， 故要保持 恒定，需要变频又变压 恒定
恒功率调速与恒转矩调速
交-直-交变频调速系统
在交-直-交变频调速系统，首先将电 网中的交流电整流成直流电，再通过逆 变器将直流电逆变为频率可调的交流电。
系统构成
• 系统中，晶闸管整流、移相触发电路、脉冲放大器、电压及 速度负反馈环节的电路和原理与直流调速系统相同。 • 脉冲发生器电路：将给定信号和反馈信号的差值变换为频率 与电压大小成正比的脉冲信号； • 环行计数器：实质是一个脉冲分配器，它把来自频率发生器 的脉冲6个（或12个）一组依次分配，经脉冲放大器后，顺序 触发逆变器的6只晶闸管来实现逆变。触发脉冲的频率（即逆 变电路输出电压的频率）与频率发生器的输出频率成正比。 • 频率/电压（F/V）变换器：是为了实现电压与频率的协调控 制。因为变频的同时需调压。频率/电压（F/V）变换器把脉 冲信号变换成与频率成正比的电压信号。 • 晶闸管整流电路和逆变电路：逆变器的输入电压是整流电路 的输出电压整流电路的输出电压发生变化时，逆变器输出交 流电压的正负峰值将随之发生变化。

交流传动及其控制系统— 第一章

交流传动及其控制系统— 第一章
高转子电阻电动机在不同电压下 T 的机械特性
特点： 1、恒转矩负 载下调速范围 增大,但静差 率太大； 2、在堵转转 矩下工作也不 会烧坏电机； 3、机械特性 软;
1.1 异步机调压调速的原理
四﹑调压调速方法
常用的调压调速方法主要有三种：自耦变压 器，饱和电抗器，晶闸管调压。
WWW
饱和电抗器
M
饱和电抗器是利用直流磁化 电流控制铁心的饱和程度,来改 变串接在定子回路中的交流电抗, 从而调节电机绕组上的电压。铁 心饱和时,交流电抗小,加在电机 定子上的电压高；不饱和时,交 流电抗大,因此加在定子上的电 压低,通过改变直流磁化电流,实 现调压调速。
根据调压调速闭环系统的原理,可画出 异步电机调压调速静态结构图
Un*
ASR uct
-TL KS u1 n=f(u1,Te) n
a
图中,Ks=u1/uct为晶闸转管速交负流反调馈压闭环器控和制触系发统装静置态结构图 的放大系数; a=un/n为转速反馈系数; ASR为采用PI调节器的转速调节器;
2.静特性
U1N时开环机械特性
如果系统所带负载TL在A点运 行，当负载增大引起转速下降时，
sn
Un1*时闭环机械特性
反馈控制作用能提高定子电压， 从而运行到一条新的机械特性，
0 n0
相应工作点为A’；同理当负载降低
时，反馈使得定子电压降低，对
n1*
应工作点为A”。将A，A’，A’’连接起 来，就得到闭环系统的静特性。
1.2 晶闸管三相交流调压电路
一、晶闸管调压调速原理
a.相位控制
晶闸管在每个电源电压
波形周期的选定时刻将
电机电源接通.不同的
控制角就可以得到不同 u

电力牵引控制技术交流传动ppt幻灯片

电力牵引控制技术交流传动ppt幻灯片
电传动控制技术 王立德
基于DSP的司机室显示终端
电传动控制技术 王立德
基于ARM9/WinCE的 车载显示终端
电传动控制技术 王立德
车载显示终端 多种通信接口齐备
电源接口 MVB网络 CAN网络 预留接口USB从 USB主 以太网接口
电传动控制技术 王立德
电传动控制技术 王立德
SS3型机车司机室
Transformer （实验室）
基于FPGA的MVB网卡
Main rectifier 轴重25t时760kN
Main Inverter 轴重23t时700kN 联接传感器的总线或联接某种执行单元或显示装置的专用总线。
轴重23t时700kN 新型无触点
机车逻辑控制模块
（LCM） 国际上异步交流牵引电机单台最大功率1840kW（德国12X型机车）,采用1200kW～1600kW 居多 基于FPGA的MVB网卡 基于单片机的LCU与基于SoC的LCM 电力牵引、供电实验平台
欢迎相互交流，谢谢！
北京交通大学 电气工程学院
王立德
电话：（办公室） （实验室）
电传动控制技术 王立德
电气工程学院 505实验室
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Rail 电传动控制技术 王立德
Traction drive for AC line
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Rectifier
Rheostat Motor
电传动控制技术 王立德
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继电器类型：
中间继电器 电压继电器 电流继电器 时间继电器（具有延时功能） 热继电器（做过载保护） …...
❖ 作用：控制、放大、联锁、保护和调节 ❖ 分类：
✓ 按用途分 ：控制和保护继电器 ✓ 按动作原理分：电磁式、感应式、电动式、电子式、
机械式 ✓ 按输入量分：电流、电压、时间、速度、压力 ✓ 按动作时间分：瞬时、延时继电器 ❖ 特点：额定电流不大于5A
……
热继电器 时间继电器 ……
1、刀开关
刀开关是最常用的手
动电器，用来接通或
分断电路，一般作电
QS
源隔离开关。
➢ 作用：不频繁地手动接通、断开电路和 隔离电源用。
刀开关
❖ 作用：隔离电源，不频繁通断电路 ❖ 分类：
✓ 按刀的级数分:单极、双极和三极 ✓ 按灭弧装置分：带灭弧装置和不带灭弧装置 ✓ 按刀的转换方向分为：单掷和双掷 ✓ 按接线方式分为：板前接线和板后接线 ✓ 按操作方式分为：手柄操作和远距离联杆操作 ✓ 按有无熔断器分：带熔断器和不带熔断器
瓷插式熔断器
螺旋式熔断器
有填料式熔断器
无填料密封式熔断器
快速熔断器
自恢复熔断器
4 接触器
是一种利用电磁铁的电磁吸力来操作的电磁开 关，用于频繁的接通和分断带有负荷的电路。
功能：频繁的接通和分断带有负荷的电路； 失压或欠压保护。
图形符号：
KM
线圈
常开辅助触点 KM
常开主触点 KM
常闭辅助触点
KM
1．结构
➢触头系统：主触头、辅助触头 常开触头（动合触头） 常闭触头（动断触头）
➢电磁系统：动、静铁芯，吸引线圈和反作用 弹簧 ➢灭弧系统：灭弧罩及灭弧栅片灭弧
灭弧装置 常闭辅助触头
主触头 动铁心
常开吸辅引助线触圈头 静铁心
交流接触器结构图
接触器动作原理~
线圈
弹簧
电源 常开
常闭
动作过程 线圈通电 衔铁被吸合
带熔断器式刀开关——用作电源开关、隔离开 关和应急开关，并作电路保护用。
负荷开关 (1)开启式负荷开关
❖ 用途：作不频繁带负荷操作和短路保护用。
❖ 结构：由刀开关和熔断器组合成。瓷底板上装有进线 座、静触头、熔丝、出线座及刀片式动触头， 工作部分用胶木盖罩住，以防电弧灼伤人手。
❖ 分类：单相双极和三相三极两种
一、电流继电器
特点：线圈串接于电路中，导线粗、匝数少、阻抗小。 分类：过电流继电器、欠电流继电器
过流电流继电器
欠流电流继电器
是根据电流的变化信号使触点接通和断开的一 种控制电器。适用于电机过负荷短路保护等。
图形符号：
KA
常开触点
常闭触点
KA
线圈
KA
电流继电器符号
I > KA KA KA
过电流继电器
接近开关
3 熔断器
熔断器串连在被保护的电 路中。当电路发生短路或 严重过载时，熔断器中的 熔断体将自动熔断，起到 保护作用，最常见的就是 保险丝。
FU
电路符号
❖ 作用：短路和严重过载保护 ❖ 应用：串接于被保护电路的首端 ❖ 优点： ❖ 分类：瓷插式RC
螺旋式RL 有填料式RT 无填料密封式RM 快速熔断器RS 自恢复熔断器
交流传动控制系统( 课程基础)
Zhengzhou University of Light Industry
主要内容
一.常用低压电器概述 二.异步电动机的构造及铭牌 三.异步电动机转动原理 四.异步电动机转矩与机械特性 五.异步电动机正反转控制
一.常用低压电器概述
手动电器 常用低压
电器
自动电器
刀开关 按钮 …… 熔断器 接触器 继电器
I< KA KA KA
欠电流继电器
1.底 座 2.反 力 弹 簧 3、 4.调 节 螺 钉 5.非 磁 性 垫 片 6.衔 铁 7.铁 芯 8.极 靴 9.电 磁 线 圈 10.触 点 系 统
电磁式继电器结构图
主要技术指标：
➢动作电流Ｉq ：使电流继电器开始动作所需的电流值； ➢返回电流Ｉf ：电流继电器动作后返回原状态时的电流值； ➢返回系数Ｋf ：返回值与动作值之比，Ｋf＝Ｉf /Ｉq 。
(2)封闭式负荷开关（铁壳开关） ❖ 作用：手动通断电路及短路保护。
2 按钮
手动切换电器，常用于接通和断开控制电路。
常闭触点
外形
常开触点
结构
控制按钮
常开(动合)按钮
SB
电路符号
常闭(动断)按钮
SB
电路符号
复合按钮
SB
电路符号 复合按钮： 常开按钮和 常闭按钮做在一起。
结
1
构
2
1
2
二、电压继电器
特点：线圈并联在电路中，匝数多，导线细 分类：过电压继电器和欠电压继电器 结构原理：与电流继电器类似
U< KV KV KV
欠电压继电器
U> KV KV KV
接触器的主要技术指标
额定电压
交流接触器： 127、220、380、500V 直流接触器： 110、220、440V
额定电流
交流接触器：5、10、20、40、60、100、150、250、400、600A 直流接触器：40、80、100、150、250、400、600A
吸引线圈额定电压
交流接触器：36、110（127）、220、380V 直流接触器：24、48、220、440V
主触点闭合
铁芯 衔铁
M
电机
3~Βιβλιοθήκη 电机接通 辅助触点 电源主触点
2．工作原理
线圈加额定电压，衔 铁吸合，常闭触头断开， 常开触头闭合；线圈电 压消失，触头恢复常态。 为防止铁心振动，需加 短路环。
直流接触器
用途：远距离通断直流电路或控制直流电动机的频繁起停。 结构：电磁机构、触头系统和灭弧装置。 工作原理：与交流接触器基本相同。
3
43
4
图形
SB
SB
符号
SB
名 常闭按钮 常开按钮 复合按钮 称 (停止按钮) (启动按钮)
按钮帽 复位弹簧 支柱连杆 常闭触点
触桥 常开触点 外壳
行程开关
用作电路的限位保护、行程控制、自动切换等。
结构与按钮类似，但其动 作要由机械撞击。
常开（动合）触头
常闭（动断）触头
ST
ST
电路符号
电路符号
行程开关
接触器的使用选择原则
➢ 根据电路中负载电流的种类选择接触器的类型； ➢ 接触器的额定电压应大于或等于负载回路的额定电 压； ➢ 吸引线圈的额定电压应与所接控制电路的额定电压 等级一致； ➢ 额定电流应大于或等于被控主回路的额定电流。
5 继电器
继电器和接触器的工作原理一样。主要区别在于，接触器 的主触头可以通过大电流，而继电器的 触头只能通过小电流。 所以，继电器只能用于控制电路中。

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