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　　当交流电机的定子通过三相交流电产生旋转磁场后，如果转子原来处于静止状态’则旋转磁场与 转子导条之间将产生切割磁力线的相对运动，导条中将产生感应电动势与感应电流，而这一感应电流 又将在导条上产生电磁力。由电磁感应原理可知，这一电磁力的方向总是在使得转子跟随旋转磁场旋 转的方向上。通俗地理解，旋转磁场将“吸引”转子同方向旋转，这就是感应电机的运行原理。

　　由于在转子中产生电磁力的前提是转子导条与旋转磁场之间必须存在切割磁力线的相对运 动，也就是说，转子的转速必须小于旋转磁场的转速，否则，两者将相对静止而无电磁力的产生。

　　在感应电机中，旋转磁场的转速称为“同步转速”，而转子的转速称为“输出转速”或直接称 “电机转速”，两者之间的转速差称为“转差”。当导体与磁场的相对运动速度越大，产生的感应电 流也越大，感应电流所产生的电磁力也就越大，因此，在同步转速不变的情况下，如果电机的负 载越重，转差就越大，电机转速也就越低。从旋转磁场转速的计算式可知，电机的同步转速只与电机的极对数9、输入交流电的频率7有 关，如果需要对电机进行调速，只能改变这两个参数。

　　改变电机的极对数卩将成倍改变同步转速，因此，它可以作为一种辅助变速手段，但不可以用于无 级调速;简言之’如果需要通过改变同步转速对电机进行无级调速，则只能够逋过“变频”控制实现。

　　电机的输出转矩与磁场强度有关，磁场强度越大，转子的感应电流也就越大，因此，为了控 制电机转矩，可以通过改变定子的电压，*终改变旋转磁场的强度来实现。

　　，无论是交流伺服电机还是感应电机，都可以通过改变电压与频率实现电机的平滑 调速;变频器、交流主轴驱动器、交流伺服都是为了实现这一功能而制造的不同类型控制器。

　　交流电的逆变

　　为了进行交流电机的调速，就必须改变电机的电压与频率，这就需要 —整套将电网供电转变为不同电压与频率的交流电的装置，这一装置称为“逆变器(如代打^!")”， 用来实现逆变的电路称为“逆变电路”。

　　逆变控制有多种形式，但为了能够对电压的幅值、波形与频率进行有效控制，绝大多数场合 都是使用先将交流转换为直流，然后再将直流转换为交流的变流方式，并称之为“交-直-交”变 流。

　　交-直~交变流

　　在交-直-交变流系统中，将交流输入转换为直流的部分称为“整流”;而将直 流转换为交流部分称为“逆变”。因此，“逆变”在电气控制系统中有两层含义：从广义上是一种 将交流电转换为其他频率交流电的全套电气控制装置的总称，在狭义上是指这一装置中将直流转 换为交流部分的名称。

　　逆变系统实际上由整流、中间电路(称为直流母线控制电路)与逆变三部 分组成。整流电路用于提供逆变所需要的稳定直流电流或电压(恒流或恒压〉;中间电路是为了对 直流母线的电压与电机制动进行控制;逆变部分通过对功率管的通断控制，将直流转变为幅值、 频率可变的交流。

采用通用变频器供电的异步电动机电气制动有直流制动与再生发电制动(能耗制动)两种。现就这两种制动方法与制动原理分述如下。
1、直流制动
直流制动是使变频器向异步电动机的定子任意两相通以直流电,异步电动机便处于能耗制动状态。这种情况下变频器的输出频率为零,异步电动机的定子磁场不再旋转。直流制动主要用于准确停车与防止起动前电动机由于外因引起的不规则自由旋转(如风机类负载)。当直流制动用于准确停车时,一般都应先进行再生发电制动,在电动机减速到较低时,进行直流制动。这是因为高速时进行直流制动,异步电动机转子电流的频率与幅值都很高,转子铁损很大,导致电动机发热严重,但得到的制动转矩却并不太大,另一方面准确停车也较难保证,而采用先再生发电制动,等降频到fDB再进行直流制动,只要合理调整fDB、制动时间tDB、制动直流电压UDB就可确保准确停车。转动着的转子切割这个静止磁场而产生制动转矩,如图1所示。旋转系统存储的动能转换成电能消耗于异步电动机转子回路中。图1的(a)与(b)还说明这种制动与通入直流电的极性无关。

图1 直流制动原理

2、再生发电制动
当给定频率降低时,定子旋转磁场的旋转速度降低或位能负载下放倒拉。此时异步电动机转子旋转速度将超过旋转磁场的旋转速度,因此转子导体中的感应电势反向,电流反向,电动转矩反向,如图2,电动转矩(与阻力矩同向)起制动作用,使电动机减速。此时的异步电动机相当于一台异步发电机,将旋转系统存储的动能或重物下放的位能转换成电能。这部分电能如果不进行处理,将引起直流侧过压,而引起故障跳闸或损坏变频器,因此必须处理好这部分电能。其处理方法一般有如下三种:

图2 发电状态

(1)动力制动

这种方法就是通过与直流回路滤波电容并联的放电电阻,将这部分电能消耗掉,因此也称再生能耗制动,如图3所示,图3中虚线框内为制动单元(PW),它包括内部制动电阻RB,制动用的晶体管VB等,VB的通断是通过检测直流电压大、小来控制。实际上电阻中的电流是间歇的,所以西门子公司资料称“脉冲电阻”(PulsedResistor)。此单元实际上只起消耗电能防止直流侧过电压的作用。它并不起制动作用,但人们习惯称此单元为制动单元。要提高制动的快速性,就要快速消耗掉这部分电能,可以在图5中H,G两点间外接制动电阻REB,REB阻值与功率应符合产品样本要求。

图3 动力制动

(2)再生制动

这种方法就是通过与整流器反并联的回馈单元,将这部分电能回馈给电网如图4所示,这种情况整流单元也必须采用晶闸管整流元件,一般采用逻辑无环流工作方式。回馈单元与电网之间应串接一台自耦变压器,此种制动方法虽然可以把旋转系统存储的能量回馈给电网,但对供电电网的要求比较高;一是电网电压波动要小,且必须可靠;二是电网短路容量要大,否则在回馈期间,电源电压偏低或电源被切断,有源逆变器就会迅速直通,引起换流失败,烧坏快速熔断器及晶闸管元件。因此,对电网电压波动较大(如带有电炉负载的电网),或采用接触式供电(如行车、机车车辆)的场合以采用动力制动为好,虽然浪费了一点电能,但可靠性大大提高。图4 回馈单元

(3)直流公共母线

所谓直流公共母线是用一台整流器给多台逆变器供电如图5所示,它利用工作在电动状态的电动机吸收工作在发电状态电动机的电能,但当发电状态多于电动状态时,吸收能力不足仍将引起直流过电压,因此还需要有前面两种方法之一(如图7中虚线框所示)做后备吸收才较完美。

图5 直流公共母线

通用型变频器在异步电动机的调速系统中已得到了越来越广泛的应用。为了满足生产机械快速制动与准确停车等方面的要求,必须对异步电动机进行制动,而机械抱闸闸皮容易磨损,维护工作量大,而且浪费电能,因此一般是先进行电气制动,*后才进行机械抱闸以达到准确停车的目的。