交流调速系统.ppt

。在20世纪的大部分年代里,鉴于直流传动具有优越的调速性能:高性能可调速传动都采用直流电机,而约占电力传动总容量80%以上的不变速传动系统则采用交流电机,这种分工在一段时期内已成为一种举世公认的格局。交流调速系统的多种方案虽然早已问世,并已获得实际应用,但其性能却始终无法与直流调速系统相匹敌。以前广泛采用的交流电机不调速系统采用直接启动方式,启动电流可达额定电流的6倍,不仅产生很大的电能损耗,而且影响电网的稳定。特别是大功率系统对电网的扰动更为明显。另外,由交流不可调速电机与风机、水泵、压缩机等组成的机组,需要调节流量时,只能采用挡板、阀门、回流、放空等措施,造成大量的能量损失。直到20世纪60~70年代,随着电力电子技术的发展,采用电力电子变换器的交流拖动系统得以实现,特别是大规模集成电路和计算机控制的出现,使高性能交流调速系统应运而生,一直被认为是天经地义的交直流拖动按调速性能分工的格局终于被打破了。交流调速系统逐步实现了宽的调速范围、高的稳速精度、快的动态响应以及四象限可逆运行等良好的控制性能。目前,传动系统中的新格局已经形成:交流调速系统上升到主导地位,并逐渐取代直流调速系统。直流电机自身固有的缺点:①直流电机的换向器工艺复杂、成本高;②换向器限制了直流电机的容量和速度;③电刷火化和环火限制了直流电机的应用;④转子发热多,电机效率低;⑤换向器和电刷磨损快,维修工作量大。、工艺复杂无电刷、工艺简单重量/功率约2倍1倍体积/功率约2倍1倍价格/功率几倍1倍最大容量12MW~14MW几十MW最大转速1000r/min左右数千r/min最高电枢电压1kV6kV~10kV安装环境要求高要求低维护量较多较少调速方式及性能简单且性能好复杂交流调速系统在应用上的优势①大功率负载时的性能价格比高;②高速运行时的转动惯量小;③可应用于易燃、易爆、多尘的场合;④大功率器件的发展使交流调速系统的成本不断降低;⑤采用中压变频装置可节省变电站容量。(1)交流电机转矩控制的难点Md=KmΦmIrcosθr式中:Km—转矩系数;Φm—气隙磁通;Ir—转子电流;θr—转子功率因数角。=KmΦmIrcosθr①Φm是由定子电流Is和转子电流Ir共同产生的;②Φm与Ir耦合,且Ir通常无法直接测量;③θr是与转速相关的时变量;④Md仅代表平均转矩,控制瞬时转矩更难。(2)调速装置中器件的发展阶段限制交流调速装置中两大组成部件:变频器的主要器件——大功率电力电子装置在近五十年更新了五代;控制器的主要器件——微处理器的运算速度在近二十年提高了数倍。因此直到20世纪90年代,这些器件才基本上满足了高性能调速系统的需要。