异步电机变压变频调速系统详解：动态模型与控制策略

本章节主要探讨的是异步电机的多变量非线性动态结构图及其在电力电子技术领域的应用，特别是针对电气工程中的变压变频调速系统。异步电机因其在风机负载上的优良性能，如恒转矩负载特性，而成为变频调速系统的核心。章节首先回顾了异步电机的基础概念，包括其机械特性、调速系统的构成以及在软起动器和轻载降压节能中的应用。 重点内容包括： 1. **异步电机的调速控制**： - 变压调速闭环系统构成，强调转速负反馈闭环控制的重要性，如带转速负反馈的交流变压调速系统。 - **变频调速系统**：介绍变频调速系统的概念，特别指出它具有宽广的调速范围和较高的效率，是现代电力拖动自动控制系统的重点。 2. **基本控制方式**： - 交-交变频器和交-直-交变频器的分类，以及标量控制、矢量控制和直接转矩控制等不同的控制方法。 - **标量控制**：强调保持每极磁通量不变的重要性，以及如何在交流异步电机中实现这一目标，尽管存在磁通合成的复杂性。 3. **矢量控制和直接转矩控制**： - 矢量控制（1971年）的发展，通过解耦定子和转子磁链来提高控制精度。 - 直接转矩控制（1985年）的出现，直接针对电机的转矩进行控制，简化了控制过程。 4. **动态数学模型与控制策略**： - 基于异步电动机的稳态模型，讨论了如何利用这些模型设计更精确的控制算法，如基于动态模型的磁链定向控制（直接磁场定向控制和间接磁场定向控制）。 5. **脉宽调制（PWM）技术**： PWM技术在变压变频调速系统中的应用，它是实现高性能调速的关键技术之一。 6. **系统应用**： - 提及笼型异步电机的变压变频调速系统（VVVF系统），特别是转差功率不变型调速系统的特点。 通过本章节的学习，读者将深入理解异步电机在电力电子技术中的核心地位，掌握不同类型的变频器控制方法以及如何通过动态模型优化电机的性能和控制策略。