交流电机调速理论

与《现代运动控制策略》和《电机控制》中重合的部分请参考他们各自的网页。

调压调速与电磁转差离合器调速

分类：
- 转差功率消耗型：
  - 转差功率全部转化成热能而被消耗掉
  - 特点：系统的效率低，结构简单
  - 调压调速、绕线式异步电动机转子串电阻调速、电磁转差离合器调速系
- 转差功率回馈型：
  - 转差功率的少部分被消耗掉，大部分通过变流装置回馈给电网或者转化为机械能予以利用
  - 特点：效率高
  - 串级调速属
- 转差功率不变型：
  - 调速过程中，转差功率基本不变
  - 特点：效率最高
  - 变极调速、变频调速

调压调速

\[ T_e=\frac{3pU_1^2R_2'/s}{\omega_1[(R_1+R_2'/s)^2+\omega_1(L_1+L_2')^2]} \]

关于三相调压的方式，可以参考电力电子技术 | Paradox's Website，主要看三相调压，大概看看就行。比如需要满足：

三相电路中至少要有一相的正向晶闸管与另一相的反向晶闸管同时导通
采用宽脉冲或双窄脉冲触发电路
U、V、W三相电路中正、反向晶闸管的触发信号相位互差120°，同相中反并联的两个正、反向晶闸管的触发脉冲相位互差180°

对于普通电机，调速范围是很小的。但是对于高转子电阻电机，可以将调速范围扩的很大。但与之对应的，开环特性会很软。

上面这张图我应该已经拿出来说过非常多次了，真的很好用。由此，电机的效率直接可以写成：\(\eta=1-s\)

恒转矩负载：有\(T_e=T_L\)不变，因\(f_1\)不变，故电磁功率\(P_2\)也不变。随着转速的降低，转差功率\(sP_2\)增大，效率降低。
恒功率（风机泵类）负载：有\(T_e=T_L=Kn^2\)，\(T_e、P_2\)随转速以平方速率下降，尽管低速时s增大，但总的转差功率\(sP_2\)下降，损耗变小。

起动

要求：
- 足够大的、平稳的起动转矩
- 尽可能小的起动电流
- 起动过程中的损耗要小
限流起动：主要是用在轻载起动，起动时难以知道起动压降，时间长
斜坡电压起动：电压由小到大斜坡线性上升，是无级降压起动，主要用在重载起动
用在重载起动：将电动机的起动转矩由小到大线性上升，起动平滑柔性好，对拖动系统有更好的保护，延长拖动系统的使用寿命，同时降低电机起动时对电网的冲击

电磁转差离合器调速

电磁转差离合器调速系统是由笼型异步电动机、电磁转差离合器以及控制装置组合而成。它本身并不是一个电动机，它只是一种传递功率的装置。原动机照常转，从动机变转速。

原动机拖动电枢恒速定向旋转，电枢切割脉动磁场，电枢中感生电动势并产生涡流。产生的电枢反应磁场带动有齿槽的永磁体一同旋转。从动轴的转速n取决于励磁电流的大小：
\[ n=n_1-K\frac{T_e}{I_f^4} \]

绕线异步电机双馈（串级）调速

异步电机转子附加电动势

在转子绕组回路中引入一个可控的交流附加电动势\(E_{add}\)，与转子电动势\(E_r\)有相同的频率。此时转子相电流：
\[ I_r=\frac{sE_{r0}\pm E_{add}}{\sqrt{R_r^2+(sX_{r0}^2)}} \]
当附加电动势\(E_{add}\)与转子电动势\(E_r\)同向时，电流瞬时增大，达到转速增大的新平衡。反向同理。

双馈调速的五种工况

由于转子侧串入附加电动势极性和大小的不同，s和Pm都可正可负，因而可以有多种运行工况。

其实看懂上面四张图基本就行了，上面几种工况都是正转情况下的。

yjq多的一种工况是位能性恒转矩负载的反转制动（重物下放），此时转差频率\(s>1\)，电机吸收功率和电网输送到电机的功率全都馈送到电网。

md这b写的PPT和讲的课真是依托勾石

亚同步速电动状态下的串级调速系统

转子侧接入一个三相不控整流器，将交流转差功率\(f_2=sf_1\)转换为直流形式，由电源侧设置的三相有源逆变桥所提供的直流逆变电动势吸收转差功率，并转化为电网频率\(f_1\)电流返回电网
该系统的速度调节是通过改变有源逆变器中移相角β以改变直流回路电压Uβ的大小，从而改变与其相联系的异步电动机转子附加电动势\(E_f\)，以达到调节电机转速的目的

\[ sE_{d0}-\Delta U_M=U_{d0}\rightarrow +I_dR_e\rightarrow U_{\beta}=2.34U_s\cos\beta+\Delta U_s \]