电机学课堂进义第四部分异步电机10h 上海交通大学电气工程系EE SJTU 异步电机调速的性能指标 快速性：以速度阶跃响应的上升时间来衡量。 经济性：调速系统的性价比。如投入成本与节能增效比较。 简易性：操作简单可靠，交互式界面提示。 精确性：异步电机一般用于调速精度要求不高的场合，高精度调速通常采用同步电动机。 (4)异步电机调速的历史进展 传统交流电机调速始于上世纪30年代，主要采用电阻器、电抗器、调压器、电磁滑差离合器和机组 调速等手段。异步电机定子串饱和电抗器调速属于调压的一种形式。鼠笼转子异步电机转子鼠笼能 自适应定子磁场极对数，变极调速是有级调速，异步风力发电机。绕线转子异步电机转子串电阻调 速：吊车、卷扬机，可以频繁正反转，电磁能量大部分消耗在转子外接电阻上。绕线转子异步电机 还可以采用高效的串级调速方法，转子绕组通过三相整流桥获得直流电供直流电动机，再同轴驱动 异步电机，或者直流电动机驱动与电网并联的交流发电机实现能量回馈电网。电磁滑差离合器调 速，改变耦合磁场的作用。 交流电机调速真正迅猛发展是在上世纪70年代以后，直流电机调速范围有限，尤其在环境比较恶劣 的场合，需要异步电机实现调压调速和变频调速。这主要归功于电力电子技术的发展。 现代交流电机调速采用电力电子技术实现各种调压调频(VVV℉)策略。如采用恒频相控调压 (PCV)技术，调压调频(VVVF)技术，脉冲宽度调制(PWM)技术，正弦脉冲宽度调制(SPWM)技 术，特定谐波消除(SHE)技术，空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)技术，磁场定向控制(FOC)技 术(1974年)，直接转矩控制(DTC)技术或者直接自控(DSC)技术(1985年)，变结构控制 (VSC)中的滑模控制(SMC),模型参考自适应控制(MRAC),智能控制技术中的模糊逻辑控制 (FLC)和神经网络控制(NNC),所有这些控制都需要电力电子可控器件（主要有SCR、IGBT、 GTO、IGCT、MOSFET、GTR)和专用集成功率模块(IPW)的硬件支撑和相应的软件环境（数字信号 处理)。 (5)、异步电机的调速方法 异步电机转速根据转差率的定义可以发现主要取决于极对数、电源频率和转差率三个因素。由此将 调速方法分为三大类：变极调速、变频调速和改变转差率调速。 A、变极调速 例如：24槽，2/4极变极方式，4极电枢绕组节距为整距，节距系数等于1，那么2极电枢绕组的节 距系数为0.5，短距系数和分布系数不同，每相串联匝数与连接方式有关，电势与有效串联匝数呈正 比，与每极磁通有关。变极前后，电机的转矩和功率变化与连接方式有关：在绕组电流额定，外部 电压恒定时，通常YY到△的变换适用于恒功率，YY到Y的变换适用于恒转矩调速。 变极调速总结：主要适用于鼠笼转子异步电机：变极调速改变同步转速，调速不平滑：2/4极绕组变 极的同时改变相序，单绕组倍极比变极调速的电枢绕组每相分成两个半相，再进行串联或并联连 接，三相构成Yy或A等形式；YY到△的变换适用于恒功率调速；YY到Y的变换适用于恒转矩调速：可 以有非倍极比变极调速，如三速或四速的变极绕组：效率比较高，但绕组结构复杂。 B、变频调速 分析异步电机额定负载运行状态：转差率s在0.020.05之间，转子等效阻抗比定子阻抗大很多。忽 略相对很小的定子漏阻抗压降，那么定子电压与气隙磁场感应电势相平衡。电势和电压空间矢量相 位相反且幅值相同；磁链空间矢量滞后电压空间矢量90°且幅值等于电压幅值与电角频率之比：主磁 通幅值正比于电压与频率之比：忽略定子电阻时机械特性硬度不变。 变频调速具有如下特点： 额定频率状态的同步转速以下变频调速通常维持气隙磁通恒定原则，这样电压和频率之比恒定，属 于恒转矩调速性质：此外，有恒功率调速、转矩与转速平方关系调速等。 5电机学课堂讲义 第四部分 异步电机 10h 上海交通大学电气工程系 EE SJTU 5 异步电机调速的性能指标 快速性：以速度阶跃响应的上升时间来衡量。 经济性：调速系统的性价比。如投入成本与节能增效比较。 简易性：操作简单可靠，交互式界面提示。 精确性：异步电机一般用于调速精度要求不高的场合，高精度调速通常采用同步电动机。 （4）异步电机调速的历史进展 传统交流电机调速始于上世纪30年代，主要采用电阻器、电抗器、调压器、电磁滑差离合器和机组 调速等手段。异步电机定子串饱和电抗器调速属于调压的一种形式。鼠笼转子异步电机转子鼠笼能 自适应定子磁场极对数，变极调速是有级调速，异步风力发电机。绕线转子异步电机转子串电阻调 速：吊车、卷扬机，可以频繁正反转，电磁能量大部分消耗在转子外接电阻上。绕线转子异步电机 还可以采用高效的串级调速方法，转子绕组通过三相整流桥获得直流电供直流电动机，再同轴驱动 异步电机，或者直流电动机驱动与电网并联的交流发电机实现能量回馈电网。电磁滑差离合器调 速，改变耦合磁场的作用。 交流电机调速真正迅猛发展是在上世纪70年代以后，直流电机调速范围有限，尤其在环境比较恶劣 的场合，需要异步电机实现调压调速和变频调速。这主要归功于电力电子技术的发展。 现代交流电机调速采用电力电子技术实现各种调压调频（VVVF）策略。如采用恒频相控调压 （PCV）技术，调压调频（VVVF）技术，脉冲宽度调制（PWM）技术，正弦脉冲宽度调制（SPWM）技 术，特定谐波消除（SHE）技术，空间矢量脉冲宽度调制（SVPWM）技术，磁场定向控制（FOC）技 术（1974年），直接转矩控制（DTC）技术或者直接自控（DSC）技术（1985年），变结构控制 （VSC）中的滑模控制（SMC），模型参考自适应控制（MRAC），智能控制技术中的模糊逻辑控制 （FLC）和神经网络控制（NNC），所有这些控制都需要电力电子可控器件（主要有SCR、IGBT、 GTO、IGCT、MOSFET、GTR）和专用集成功率模块（IPM）的硬件支撑和相应的软件环境（数字信号 处理）。 （5）、异步电机的调速方法 异步电机转速根据转差率的定义可以发现主要取决于极对数、电源频率和转差率三个因素。由此将 调速方法分为三大类:变极调速、变频调速和改变转差率调速。 A、变极调速 例如：24槽，2／4极变极方式，4极电枢绕组节距为整距，节距系数等于1，那么2极电枢绕组的节 距系数为0.5，短距系数和分布系数不同，每相串联匝数与连接方式有关，电势与有效串联匝数呈正 比，与每极磁通有关。变极前后，电机的转矩和功率变化与连接方式有关；在绕组电流额定，外部 电压恒定时，通常YY到Δ的变换适用于恒功率，YY到Y的变换适用于恒转矩调速。 变极调速总结：主要适用于鼠笼转子异步电机；变极调速改变同步转速，调速不平滑；2/4极绕组变 极的同时改变相序；单绕组倍极比变极调速的电枢绕组每相分成两个半相，再进行串联或并联连 接，三相构成YY或∆等形式；YY到Δ的变换适用于恒功率调速；YY到Y的变换适用于恒转矩调速；可 以有非倍极比变极调速，如三速或四速的变极绕组；效率比较高，但绕组结构复杂。 B、变频调速 分析异步电机额定负载运行状态：转差率s在0.02~0.05之间，转子等效阻抗比定子阻抗大很多。忽 略相对很小的定子漏阻抗压降，那么定子电压与气隙磁场感应电势相平衡。电势和电压空间矢量相 位相反且幅值相同；磁链空间矢量滞后电压空间矢量90 0 且幅值等于电压幅值与电角频率之比；主磁 通幅值正比于电压与频率之比；忽略定子电阻时机械特性硬度不变。 变频调速具有如下特点： 额定频率状态的同步转速以下变频调速通常维持气隙磁通恒定原则，这样电压和频率之比恒定，属 于恒转矩调速性质；此外，有恒功率调速、转矩与转速平方关系调速等