异步电机串级调速系统.doc

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1、n第7章n绕线转子异步电机双馈调速系统n——转差功率馈送型调速系统n内容提要n引言n异步电机双馈调速工作原理n异步电机在次同步电动状态下的双馈系统——串级调速系统n异步电动机串级调速时的机械特性n串级调速系统的技术经济指标及其提高方案n双闭环控制的串级调速系统n*异步电机双馈调速系统n7.0引言n转差功率问题转差功率始终是人们在研究异步电动机调速方法时所关心的问题，因为节约电能是异步电动机调速的主要目的之一，而如何处理转差功率又在很大程度上影响着调速系统的效率。如第5章所述，交流调速系统按转差功率的处理方式可分为三种类型

2、。l交流调速系统按转差功率的分类（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；但这类系统的结构简单，设备成本最低，所以还有一定的应用价值。（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。l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

3、。前两章已分别讨论了转差功率消耗型和不变型两种调速方法，本章将讨论转差功率馈送型调速方法。n7.1异步电机双馈调速工作原理本节提要n概述n异步电机转子附加电动势的作用n异步电机双馈调速的五种工况l转差功率的利用众所周知，作为异步电动机，必然有转差功率，要提高调速系统的效率，除了尽量减小转差功率外，还可以考虑如何去利用它。但要利用转差功率，就必须使异步电动机的转子绕组有与外界实现电气联接的条件，显然笼型电动机难以胜任，只有绕线转子电动机才能做到。l绕线转子异步电动机l绕线转子异步电动机转子串电阻调速根据电机理论，改变转子电

4、路的串接电阻，可以改变电机的转速。转子串电阻调速的原理如图所示，调速过程中，转差功率完全消耗在转子电阻上。l双馈调速的概念所谓“双馈”，就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。至于电功率是馈入定子绕组和/或转子绕组，还是由定子绕组和/或转子绕组馈出，则要视电机的工况而定。l双馈调速的基本结构如上图所示，在双馈调速工作时，除了电机定子侧与交流电网直接连接外，转子侧也要与交流电网或外接电动势相连，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

5、交流电动势。l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—CU）对不同频率的电功率进行电能变换。对于双馈系统来说，CU应该由双向变频器构成，以实现功率的双向传递。l双馈调速的功率传输n（2）转差功率输入状态n7.1.1异步电机转子附加电动势的作用n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。n转子相电流的表达式为：式中Rr—转子绕

6、组每相电阻；Xr0—s=1时的转子绕组每相漏抗。n转子附加电动势n有附加电动势时的转子相电流：如图7-1所示，绕线转子异步电动机在外接附加电动势时，转子回路的相电流表达式n转子附加电动势的作用1.Er与Eadd同相l当Eadd，使得：这里：n转子附加电动势的作用（续）l当Eadd¯，使得：这里：n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。n7.1.2异步电机双馈调速的五种

7、工况本节摘要n电机在次同步转速下作电动运行n电机在反转时作倒拉制动运行n电机在超同步转速下作回馈制动运行n电机在超同步转速下作电动运行n电机在次同步转速下作回馈制动运行n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。n1.电机在次同步转速下作电动运行l工作条件：转子侧每相加上与Er0同相的附加电动势+Eadd（Eadd

8、s<1，从定子侧输入功率，轴上输出机械功率。l功率流程n2.电机在反转时作倒拉制动运行l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），此时逐渐减少+Eadd值，并使之反相变负，只要反相附加电动势–Eadd有一定数值，则电机将反转。l运行工况：电机进入倒拉制动运行状态，转差率s>1，此时由电网输