PDF《3 相感应电机的标量 （V/f） 控制》

2 感 感应 应电 电机 机 感应电机的名字得自转子磁场产生的方式. 旋转定子磁场在短路转子中感应产生电流. 这些电流产生转子 磁场,此磁场与定子磁场相互作用,并产生转矩,这是机器的有用机械输出. 2.1 三相鼠笼式 AC 感应电机是最被广泛使用的电机. 沿着转子轴组成导体的导条底端由一个厚金属环连接,从 而导致一个图 1中显示的短路. 馈入定子线圈的正弦定子相位电流产生了一个旋转速度为定子频率 (ωs) 的 磁场. 这个不断变化的磁场会在笼式导体中感应产生一个电流,这样可在转子导线的周围生成第二个磁场. 作为这两个磁场的相互作用产生的力结果,此转子受一个转矩的作用,并且以定子磁场的方向开始旋转. 由于转子开始加速并且接近定子磁场的同步速度,转子和定子磁通间的相对速度减少,从而减少了定子中的 感应电压,并减少了被转换为转矩的电能. 这导致转矩产量下降,而电机将达到一个稳定状态,在这个点 上,负载转矩与电机转矩相匹配. 这个点是由电机即时负载决定的的平衡点. 简单来说:

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2013 SPRABQ8 ― http://www-s.ti.com/sc/techlit/SPRABQ8 版权 ? 2013, Texas Instruments Incorporated www.ti.com.cn 感应电机 图图1. 感 感应 应电 电机 机转 转子 子?由于感应机制需要电机速度和转子磁通速度之间的相对的差异这样一个事实,电感电机以附近的频率旋 转,但是低于同步速度频率. ? 这个转差率必须存在,即使当运行在一个磁场定向的控制方式也是如此. ? 感应电机内的转子并不由外部激发. 这意味着无需滑环和电刷. 这使得感应电机稳定耐用、廉价并需要 更少的养护工作. ? 转矩产量由转子和定子磁通之间形成的角度管理. 在图 2中,转子速度由 Ω 表示.定子和转子频率由一个被称为转差率的参数连接在一起,每单位表示为 s = (ωs - ωr) / ωs. 图图2. 鼠 鼠笼 笼式 式转 转子 子AC 感 感应 应电 电机 机剖 剖视 视图 图 在这里,s 被称为 转差率 :它代表同步频率和实际电机旋转速度间的差异.

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2013 3 相感应电机的标量 (V/f) 控制 SPRABQ8 ― http://www-s.ti.com/sc/techlit/SPRABQ8 版权 ? 2013, Texas Instruments Incorporated 标量控制 www.ti.com.cn

3 标 标量 量控 控制 制3.1 技 技术 术背 背景 景在V/Hz 控制中,通过可调电压和频率的振幅来控制感应电机的速度,使用这种方法,气隙磁通被始终保持 在温度状态的所需值. 有时这个系统配置被称为标量控制,这是因为它只关注于稳定状态动态. 通过查看 图 3中显示的稳定状态等效电路的简化版本,可以解释这个技术的工作方式. 根据这个图,定子电阻 (Rs) 被假定为 0,而定子泄露电感 (Lls) 被嵌入到(参考定子)转子泄露电感 (Llr) 和磁化电感,它代表气隙磁通 的数量,并被移动至总泄露电感 (Ll = Lls + Llr) 的前部. 因此,生成气隙磁通的磁化电流可以大约为定子电 压与频率的比率. 它的相量等式(针对稳定状态分析)可被视为: (1) 如果感应电机运行在线性磁域内,Lm 是恒定的. 然后,公式 1可用振幅显示为: (2) 在这里,V和Λ是它们的定子电压和定子磁通的振幅,而?是相量表示法. 图图3. 感 感应 应电 电机 机的 的简 简化 化稳 稳定 定状 状态 态等 等效 效电 电路 路 从最后一个等式中,它遵循的是,如果比率V/?针对?的任何变化保持恒定,然后磁通保持恒定,此转矩变为 独立于电源频率. 为了保持 ΛM恒定,Vs/?将在不同速度上恒定. 随着速度增加,因此为了保持 V/? 的恒定 比率,定子电压必须成比例增加. 然而,此频率(或者同步速度)并不是真正的速度,这是因为转差率是电 机负载的函数. 在无负载转矩上,转差率很小,而此速度接近于同步速度. 因此,简单开环 V/?(或V/Hz)系统不能够在负载转矩出现时准确地控制此速度. 使用速度测量可将转差率补偿简单地添加到系统 中: 图 4中显示了具有速度传感器的闭环 V/Hz 系统.