绕线转子异步电机双馈调速系统.ppt

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1、绕线转子异步电机双馈调速系统——转差功率馈送型调速系统现代交流调速系统引言（1）转差功率消耗型——异步电机采用调压控制等调速方式，转速越低时，转差功率的消耗越大，效率越低。（2）转差功率不变型——变频调速方法转差功率很小，而且不随转速变化，效率较高；但在定子电路中须配备与电动机容量相当的变压变频器，相比之下，设备成本最高。交流调速系统按转差功率的处理方式可分为三种类型。交流调速系统按转差功率的分类（续）（3）转差功率馈送型——控制绕线转子异步电动机的转子电压，利用其转差功率并达到调节转速的目的，这种调节方式具有良好的调速性能和效率；但要增加一些设备。前面已分别讨论了转差功率消耗型和不变型两种调

2、速方法，本章将讨论转差功率回馈型调速方法。5.1异步电机双馈调速工作原理所谓“双馈”，是指把绕线转子异步电机的定子绕组与交流电网连接，转子绕组与其他含电动势的电路相连接，使它们可以进行电功率的相互传递。PsP1从广义上讲，定子功率和转差功率可以分别向定子和转子馈入，也可以从定子或转子输出，故称作双馈电机。双馈调速的基本结构功率变换单元电网K1M3~K2TI从电路拓扑结构上看，可认为是在转子绕组回路中附加一个交流电动势。功率变换单元由于转子电动势与电流的频率随转速变化，即f2=sf1，因此必须通过功率变换单元（PowerConverterUnit—PCU）对不同频率的电功率进行电能变换。对于双馈

3、系统来说，PCU应该由双向变频器构成，以实现功率的双向传递。功率变换单元K1M3~K2TI双馈调速的功率传输（1）转差功率输出状态PCUP1PsM3~Pmech（2）转差功率输入状态当电机以发电状态运行时，它被拖着运转，从轴上输入机械功率，经机电能量变换后以电功率的形式从定子侧输出（馈出）到电网。PsP1M3~PCUPmech异步电机转子附加电动势的作用异步电机运行时其转子相电动势为式中s—异步电动机的转差率；Er0—绕线转子异步电动机在转子不动时的相电动势，或称转子开路电动势，也就是转子额定相电压值。(5-1)转子相电流的表达式为：式中Rr—转子绕组每相电阻；Xr0—s=1时的转子绕组每相漏

4、抗。(5-2)转子附加电动势图5-1绕线转子异步电动机转子附加电动势的原理图附加电动势与转子电动势有相同的频率，可同相或反相串接。引入可控的交流附加电动势~~~~(5-3)转子附加电动势的作用Er与Eadd同相当Eadd，转速上升；~~~~转子附加电动势的作用（续）当Eadd，使得：转速下降；转子附加电动势的作用（续）2.Er与Eadd反相同理可知，若减少或串入反相的附加电动势，则可使电动机的转速降低。所以，在绕线转子异步电动机的转子侧引入一个可控的附加电动势，就可调节电动机的转速。5.2异步电机双馈调速的五种工况本节摘要电机在次同步转速下作电动运行电机在反转时作倒拉制动运行电机在超同步转

5、速下作回馈制动运行电机在超同步转速下作电动运行电机在次同步转速下作回馈制动运行异步电机的功率关系忽略机械损耗和杂散损耗时，异步电机在任何工况下的功率关系都可写作（5-4）式中Pm—从电机定子传入转子（或由转子传出给定子）的电磁功率，sPm—输入或输出转子电路的功率，即转差功率，(1-s)Pm—电机轴上输出或输入的功率。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，因而可以有以下五种不同的工作情况。1.电机在次同步转速下作电动运行工作条件：转子侧每相加以附加电动势-Eadd，转子电流Ir将减小，从而使电动机减速，进入新的稳态工作。运行工况：电机作电动运行，转差率为0

6、子侧输入功率，轴上输出机械功率。功率流程snTesPmsPmPmPm(1-s)PmPCU001n1a）次同步速电动状态~2.电机在反转时作倒拉制动运行工作条件：轴上带有位能性恒转矩负载（这是进入倒拉制动运行的必要条件），此时电机反转，s>1，进入倒拉制动运行状态（第四象限）。运行工况：此时由电网输入电机定子的功率和由负载输入电机轴的功率两部分合成转差功率，并从转子侧馈送给电网。式（5-4）可改写作功率流程b）反转倒拉制动状态Te012s-n-n1PmPCU3.电机在超同步转速下作回馈制动运行工作条件：进入这种运行状态的必要条件是有机械外力作用在电机轴上。此时，处于发电状态运行的电机转子回路串入

7、一个附加电动势+Eadd，电机将在比未串入+Eadd时的转速更高的状态下作回馈制动运行。运行工况：电机处在发电状态工作，s<0，电机功率由负载通过电机轴输入，经过机电能量变换分别从电机定子侧与转子侧馈送至电网。此时式（5-4）可改写成功率流程c）超同步速回馈制动状态-TePmCU4.电机在超同步转速下作电动运行工作条件：设电机原已在0