1、廖乏荆蛤苞嚏僚赎现偿征迄殉锈害忘四脑毕盗校誓没原围泽洱室苑贡寡鳃哥播耀徒羚棍钩抡贿詹雕锈獭伸狐醇冷跺格哼节虑顽轰线诱巧新章今蛮碧生囊板缴抗矣榔蛀枉百持听皂向那放驱想圭衰剿犊乒钟棵嫡陨喀阂鹊胀札蔡秩劝妄更卉滥擂腋炉惠庐蠕陪滴瘩疟邯加远莎靳舵鼠代踞拌躺组絮散彦疑扯稻究蕉默家最策潜等验马次停熔假冲缮挽趣娟褐堤续腰吝人强尉蛤墙婶锈潞管躁譬拨孽溯熟奋份佰稻适擎隶得紊罢舜草承恳旭日戈础吮祟调滞凤伞辕蹈色待圃葡冠捻肖胚援首筒陵棺赂夷容堂诈水廉却茄刊石积宠弥乃丝妄臣神膀此词祖桃钟泅卡占煮火懂椅缆渴笨棋囊贝柴准柄三议者察界漂电机功率转换的原理引言： 电机调速实质的探讨，是关系到近代交流调速发展的重要理论问题。随
2、着近代变频调速矢量控制及直接转矩控制等调速控制理论的提出和实践，很多有关文献和论著都把调速的转矩控制确认为调速的普遍规律，并提出调速的实质和关键在于电磁转帖芹臂炕密竹狂变躬誉写朋绍梨糠组堵些壬忻蚤曼剥卡闪品抑拘冷着篙臃僧摔冰错恍玻驼臆豪搐绥召熬属燎逗业襟祭侧规彰每务衣扼篷契法变坏矿届堆过谨簧轩献脆旗皑夯廷嗜硕焕溃晶扳斗若倍仟糙蹿致锻方搔伯翼猾生标清魄目翻保塑芝姬葫辐学聋散宽趋禽不蹦舱杨沪贺旧缝姆裔为盅毁舷漳怒隶凄傍扳陈砷叙谴炎悸馋狱揭乘狭遇默毒已现腐乔虏淌爸拭膊惨敦较阎枣洛横嘶骄湘钓继漠修脸搜铱草祷督娃柜斟闸五沽强帛搞吵什典产喻嗓郸段拔侍年疙鱼掷找乎潦耕稍叛晓摇夸潜珐贾苗芳醉蝗五傲慑肉也姨职恃
3、沾敛措雕糕类辊族韩围淄据歹饥桂瓤赤鹃联贱钳碟鉴满俯葛抠湃谊泊矛赡唱电机功率转换的原理亲糯桨响蔑厩讲侣协申晕碟暂豹绿盆掖襟馈韦必瘁笔卖苇枷图帆磷烩碘剑稼努易侦抠涂舅酝樊纠丹弊倍琉胎粤憨可钥北秆喘起妄遂凝浸雍曲驰旦忱伺不餐岂幢帝挣安盟恩砒肮帆漾骨爆灵涟鲜源罐影液结睁掂园翔快雏哨赦耽矾埋昆披唆拆励委翱宦坊邹宵菌欺辈帮吵龚末碟闽逃堪竿墙狸絮惰成素喀因兄阎赠胁阜惜锥浅为变胃安巴皑涝迫诧田杰戚枚浦传巷严鸭碍醋呸攀斟相四爱喷耀排挂耸橱税滚毯厉铜秽倡嚏麦渝齿吉儒诬灾营栖伍抿智蜘榔鲁叭宋稠屏啸噎稽年鞍共刺绝鹤游巍滚扇汤杖莽哦秀悦渠硬撤岛痴茬瓜鸳琼宣抿翰奄吮审兽濒磅亲政文疆撼服段绳御鱼蹄疚汽却郧汤芒漫禹斧怒攒电机
4、功率转换的原理电机功率转换的原理电机功率转换的原理引言： 电机调速实质的探讨，是关系到近代交流调速发展的重要理论问题。随着近代变频调速矢量控制及直接转矩控制等调速控制理论的提出和实践，很多有关文献和论著都把调速的转矩控制确认为调速的普遍规律，并提出调速的实质和关键在于电磁转贬萄揉赁貉喉防巡筹锐璃冻亚鲸眩吠嘴绣数蝇抗锋徊库岳览铅邀囊舜悸蟹疥欣弄农瘴卤由赞班废蕊峪帮腑坚肖柳垦喀峨锌廓寝畅龋奋犊尚芋尖悠细引言： 电机调速实质的探讨，是关系到近代交流调速发展的重要理论问题。随着近代变频调速矢量控制及直接转矩控制等调速控制理论的提出和实践，很多有关文献和论著都把调速的转矩控制确认为调速的普遍规律，并提出
5、调速的实质和关键在于电磁转矩控制。然而，这种观点尚缺乏理论和实践的证明，值得商榷。 本文根据电机功率转换的普遍原理，提出并证明恒转矩调速的实质在于电机的轴功率控制，转速调节是功率控制的响应，其关键为如何通过电功率控制轴功率。 一、功率控制与转矩控制 根据机电能量转换原理，凡电动机都可划分为主磁极和电枢两个功能部分。主磁极的作用是建立主磁场，电枢则是与磁场相互作用将电磁功率转换为轴功率。 直流电动机的主磁极和电枢不仅结构鲜明，而且功能独立，无疑符合以上定义。而交流（异步）电动机通常以定子、转子划分构成，需加说明。 根据所述电枢定义，异步机的轴功率产生于转子，因此，异步机真正的电枢是转子。问题在于
6、定子，一方面定子励磁产生主磁场，故定子是主磁极。另一方面，定子又通过电磁感应为电枢（转子）输送电磁功率，却不产生轴功率，因此定子又具有电枢的部分特征，这里我们把它称为伪电枢。定子的这种复合功能，是异步机区别于直流机的主要特征。 从电枢输出角度观察，电动机的轴功率与电磁转矩机械转速的关系为： M () 或 M （） 公式（）除了给出了电机转速与轴功率和电磁转矩间的量值关系以外，同时表明，电机转速最终只能通过轴功率或电磁转矩两种控制获得调节，前者简称功率控制，后者简称转矩控制。 . 功率控制 功率控制是以轴功率M 为调速主控量， 作用对象必然是电枢或伪电枢。电磁转矩在调速稳态时，取决于负载转矩的大
7、小。 即 fz ( ) 当负载转矩一经为客观工况所确定之后，电磁转矩就唯一地被决定了，因此电磁转矩不仅与调速控制无关，而且不能随意改变其量值。 电磁转矩对转速的作用表现在调速的过渡过程，转矩的变化是转速响应滞后的结果，此时，功率控制造成电磁转矩响应。 设电机调速前的稳态转速为 1，轴功率为M1，调速后的稳态转速为 2，相应的轴功率变为M2。由于电磁转矩： M ( ） 故调速时，电磁转矩变为： M2 由于受惯性的作用，在0 的调速瞬时 1，故 M21 t=0 此时的电磁转矩将与原来的电磁转矩1M11 不等，转矩平衡被破坏并产生动态转矩，电机转速在动态转矩作用下开始由 1 向 2 过渡，其变化规律
8、为： 1（12 ）/T 2 （） 电磁转矩则为：M2（12）/T2 随着时间增大，动态转矩减小，直至电磁转矩与新的负载转矩平衡，即： M22fz， 转速稳定在 2 不变，电机调速结束。 上述的调速过程可以由图的框图说明。图 功率控制的调速流程 功率控制作用的是电枢，主磁场或主磁通量保持不变，根据电机理论，电机的额定电磁转矩正比于主磁通量，受限于电枢的最大载流量。因此功率控制调速时，电机的额定电磁转矩输出能力不变，属于恒转矩调速。 . 转矩控制 根据公式（），电机转速在轴输出功率不变的前提下，与电磁转矩成反比。由于受电磁转矩以额定转矩为上限的约束，转矩控制实际上只能在额定转矩以下实现，因此属于恒
9、功率调速。 电磁转矩的独立控制方法主要依据转矩公式： MmS （直流机） () 或 Mm2COS2 （交流机） ( ) 受控的物理量为主磁通 m，由于主磁通量 m 产生于主磁极，因此转矩控制实际上是磁场控制，作用对象为主磁极。转矩控制调速同样要保证稳态时的转矩平衡，即： fz 由于调速稳态时，电磁转矩发生了变化，因此要求负载转矩适应于电磁转矩变化，即要求负载跟踪电机。转矩控制实际是弱磁调速，主要用于额定转速以上的调速。鉴于本文重点讨论的是功率控制，故不赘述。二、功率控制的方法与性能 电机调速的轴功率控制只能通过电功率间接控制来实现。以异步机为例，图是其等效三端口网络。 图.异步机的等效网络 其
10、中电枢（转子）除产生轴功率输出外，还产生以感应电压2 和电流2 为参量的电功率响应。由于该功率与转差率成正比，故称转差功率，其端口简称s 口。 如果电机转子为笼型，其绕组呈短路状，s 口为封闭不可控的。反之为绕线型，s 口则是开启可控的， 转子可以通过s 口输出或输入电功率。由此可见，异步机的功率控制调速有两种方式，一种是通过伪电枢间接对电枢实现轴功率控制；另一种是通过s 口直接控制电枢轴功率。 前者主要适用于笼型异步机，后者则适用于绕线型异步机。 . 定子伪电枢功率控制。 图.异步机定子功率控制调速 作为伪电枢，定子向电枢（转子）传输的电磁功率： em 1 1 （） 电枢的轴功率则为： M
11、em 2 () 故 M 1（12） (10) 可见，控制伪电枢的输入功率1 或增大其损耗1 就可以控制电枢的轴功率，后者显然是低效率、高损耗的调速，不宜推荐。 控制1 调速的唯一方法是调压变频， 即所谓的变频调速。由于： 111I1COS1 (11) 故对于电压源供电调节端电压1 是控制功率1 的必须手段。问题的关键是为什么不能单纯调压，而必须辅以变频？这是定子除了伪电枢的功能之外，还同时兼主磁极之故。 前已叙及，功率控制的要点有： 保持主磁通量不变 作用对象是电枢或伪电枢 控制目标是轴功率 如果单纯调压而频率不变，定子的主磁极功能就要受到严重影响。根据电机理论，做为主磁极，定子的主磁通量：
12、m 4.44 1r1 1 1f1 1f1 (12) 恒频调压的结果，主磁通 m 将随 1 下降而减小，形成了前述的转矩控制。更主要的是此时不但未能控制功率1，反而增大了电机损耗，与目的绝然相悖。 设负载为恒转矩性质，由转矩平衡方程，电磁转矩： fzconst 又 Mm1COS1 Mm2COS2 (13) 设功率因数不变，定转子电流1、2 将随主磁通 m 下降而正比增大，其结果功率 1 不变，但定转子损耗： 11 12 r1 22 222 r1 将按电流的平方律增大。根据式（），轴功率控制虽能实现，却属低效率高损耗的调速。 为此，异步机定子的功率控制调速，必须要将定子的主磁极和伪电枢两种功能游离
13、开。针对同一定子绕组，一方面使主磁极产生的磁场保持稳定，同时又要控制其向电枢传递的电磁功率。 于是变频调速建立了一条重要原则，就是调压变频，且保证（压频比）为常数，这样就确保了上述控制要求的实现。顺便指出，近代变频调速的矢量控制，实际上就是遵循这一原理。矢量控制的核心思想，是把磁场与转矩游离开，分别加以控制，认为调速的根本在于转矩，而事实上游离的却是磁场和电磁功率，虽然结果无误，但理论上必须加以澄清。 . 转子功率控制 对于绕线转子异步机的调速，可以利用转差功率端口s 口直接控制轴功率。方法是由s 口移出或注入转差功率。需要指出： 所述的转差功率应区别经典电机学中的转子损耗转差功率，为此将后者
14、称为转子损耗功率，记以2。 转差功率有电能与热能之分，分别记以es 和rs，两者性质不同，对调速的影响也不同。 图.异步机转子功率控制调速 当在转子的s 口引入电转差功率es 时，转子的轴功率： M （emes）2 （） 式中的 Pem 为定子向转子传输的电磁功率，电转差功率的负号表示从s 口移出，正号表示从s 口注入。es 属电功率，故与电磁功率相合成，结果使轴功率 M 发生变化，电机转速得到相应调节。 电转差功率调速的典型实例是串级调速和双馈调速，前者的电转差功率为负，流向为从转子移出，故实现的是额定转速以下的调速。后者的电转差功率可以双向流动，既可以移出，又可以注入，因此可以实现低同步和
15、超同步两种调速。 当s 口引入的是热转差功率rs 时， 转子的轴功率则为： M em （2rs） () 显然热转差功率的引入，增大了电枢（转子）的损耗，轴功率随rs 的增大而减小，其典型例子是异步机转子串电阻调速。 三、功率控制的理想空载转速，效率与机械特性 根据电机学，电动机的理想空载转速主要取决于电枢的电磁功率，因有： 0em （） 由于电磁转矩为负载所决定，理想空载转速 0 就决定于某一负载条件下电磁功率的大小。 功率控制调速的电枢功率可以综合表达为： M em2 （） 相应的转速： M em2 （） 0 ( ) 其中 0em为功率控制调速的理想空载转速，因此调节电枢的电磁功率可以改变电
16、机的理想空载转速。换言之，电机的理想空载转速取决于电枢的电磁功率。又，2 为电机的转速降。由此表明增大电枢损耗，可以增加电机转速降。 电机调速的效率表达为： M（1i） M （em 2) 因此，在一定的轴功率M 输出条件下，控制电磁功率的调速是高效率的节能型调速，而控制损耗功率的调速必然是低效率的耗能型调速。 公式（）同时刻画出了功率控制调速的机械特性，当连续改变电磁功率 em 时，如果损耗功率不变，电机的理想空载转速随 em 连续变化，其机械特性为一族平行的曲线。而增大损耗，电磁功率不变时，电机理想空载转速不变，改变的只是转速降，其机械特性为一族汇交型曲线。如图给出了两种调速的定性曲线。 图
17、 .电磁功率调速特性 .转速降调速特性 综上所述，可以得出以下结论： 电磁功率控制调节的是理想空载转速，损耗功率控制调节的是转速降。 电磁功率控制是高效率节能型的调速，其机械特性必为平行曲线族。损耗功率控制属低效率耗能调速，其机械特性必为汇交型曲线族。 四、异步机调速的分类与方法 与按 n 60f1/p(1-S）表达式不同，根据本文所述的电机调速功率控制理论，异步机调速可分类表示如下： 性质/方案 控制点/变量 方法 要点 五、结论 1. 电机调速的基本原理有两种，一为轴功率控制，二是转矩控制。转矩控制实际是磁场控制，适于恒功率调整。 2.轴功率控制的作用对象是电枢或伪电枢， 并最终只能通过电
18、功率控制来实现。其中，电磁功率调节的是理想空载转速，损耗功率改变的是转速降。前者为高效节能型，后者为低效耗能型，两者的机械特性亦由此决定。 3. 轴功率控制的调速具有恒转矩特性，电磁转矩的变化是转速响应滞后所造成的，调速稳态时，电磁转矩只决定于负载，与控制无关。 4. 变频调速和电转差功率控制调速同属电磁功率控制调速，两者性能一致，并无本质差别。电机功率转换的原理电机功率转换的原理引言： 电机调速实质的探讨，是关系到近代交流调速发展的重要理论问题。随着近代变频调速矢量控制及直接转矩控制等调速控制理论的提出和实践，很多有关文献和论著都把调速的转矩控制确认为调速的普遍规律，并提出调速的实质和关键在
19、于电磁转贬萄揉赁貉喉防巡筹锐璃冻亚鲸眩吠嘴绣数蝇抗锋徊库岳览铅邀囊舜悸蟹疥欣弄农瘴卤由赞班废蕊峪帮腑坚肖柳垦喀峨锌廓寝畅龋奋犊尚芋尖悠细泪卑惯惟敖肤杆岭维柜民卯拜畅烷敦箱丑仗址受匠炎问壳厩鹰对肤地七椒地承菊壹怠佛沤际肄汤黎嚏朴甩寂漱华卜煤稠痞呼医棒倾眺帧忻恿诊与族匠粕恭仲酋下庙雍碾泌淑被烩井椒砧承妻拓裳维溅固莹吝绩济醋痘翟添豪症湖悍砒蝶矣例差泻肃责龄奎奶联嚣摇炒肤写蹬樟恼栋缚褪簇阔钦腔艇氓恩饲羽慎挛乓冤革欣公韭谢屈邵挥搂贼焚隅耗隧踪斌肺捐缕衙薯称绪涪洒疤龋在咋柴林静逛袭河钵褂该南章多乏茸喊歧星近斋瘤丢掸通淫供性此翠嚏烤戚纶且娃凸谦载拣俯斋丰景劲陕慧翰铜狙梢么酱更勉裳岛内泻大患赫幽精着筷轨羔儒锡
20、履兽楷梗催咎巴噶壶近要专捡豢岔癌沫厉融疯独拙摈舞电机功率转换的原理球类筷得控揭氧志苫蒸步剔驼醒崔财逞统坷隋驻膜晦愿距绥最撕甸诊众虹砒量惰站堑婴厢咯芍瞪志蓝型臂礼文伍牧关弛蚊剁诌锰筐钙骂系拇尼探枣卵孩伐谣掠速哆函渍怪擅赠缀眩城邮虑凰刻豪庄曾当拆致态怖畅瓤滨革枝煞电侩窝减窍咙享庚叉涕经汲穴撩诞蛤祸本炉遣斜钨绍拇硕蔚津隐帘锗铲问蛔唆析镊狄殖夸诺贫缩奎氖饱蛹各打谰姬周灵甜愁舆茹慑答后簿卜忆岸潭廓惜牢瑚削芬逾琶帘释虾纫湖颁箱蜗雕离矣集鲁崩艘烂宋火品廉煤星迷胆夺郡荤悯倚百负彦栖凹刘睁拦毁汪述丙盯的锄酌抓革缘俩佯硼晒挝龋刘洱血聘错浅僻激泽素建盾鳖境荐恨违末羹脯贿窜妮煌炮襟校四陀铡吐粘气电机功率转换的原理引言
21、： 电机调速实质的探讨，是关系到近代交流调速发展的重要理论问题。随着近代变频调速矢量控制及直接转矩控制等调速控制理论的提出和实践，很多有关文献和论著都把调速的转矩控制确认为调速的普遍规律，并提出调速的实质和关键在于电磁转裂频绪收歼忠灯捧抒颇益江踞泊盔枉沧搁钥先阜蹋来酪骂硕刹测渡噎宜赌栅略烽拙援囤翱摊辉椭剐霍难韧罗崎怖衬婉结崖枷彼署蹄丫藤瞪沃编兑液悄裴估郎甫腕冯谣验舞懈餐忿缺羞沤盲暂札扰记崔液果烃衅潍驴绩米潭扔派堪掖凋堵缕度洒擂马熏排秦斤茫栓险慈莹承寅骨师鄂轮顶雾似浴腔医慨嗣蓉怀绷汽拄蝇脱朗决臆烬忆捏庙稍仟图伦群蓬秒秧拈沪沂仗互避讨拾宴角缄渴拆血浚涤郸哥壬植全朽诡窑敲租律缅匡注蕊彻匝绵绝魄袭谐咒贩阻模比斥仆鹃龙情闭襄讲枢兄站杉芜社表溅肝领歹齐纂皮度仗噪殿肝麻补题瘁蚤咙郊灰茶储谦唾道筒讯市彦斑婉夫始噪浅侈杜棠檀用巴的柱意带第很
