串级和转子变频调速.doc

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1、串级和转子变频调速*在大功率风机和泵调速中的应用摘要：中压电机驱动的大功率风机和泵改用调速传动效益巨大，但由于电压等级不合理，价贵，难推广。把调速装置从定子改至转子，采用串调，既避免高电压，又减少调速装置容量。本文在分析传统串调缺点基础上，介绍几种改进方案:内反馈电机，传统串调＋静补，斩波串调及转子变频。转子变频只用20％PN的低压逆变器和50％PN的低压整流斩波就能控制100％PN的中压电机实现40％调速，且功率因数高，谐波小，旁路容易，适合用于200～2000KW，特别是1000KW以下范围。英文摘要：Variable speed drives for fans and p

2、umps have many advantages but are difficult to be accepted by customers owing to high cost. If a variable speed device is moved from motor stator to rotor, the voltage of the device will be low instead of medium and device capacity will decrease. Based on discussing the problems of tradition

3、al cascades, some improved schemes: inner-feedback motor, chopper and rotor-side PWM inverter are investigated in this paper. The rotor-side PWM inverter scheme only use a 20%PN low voltage inverter to adjust a 100%PN medium voltage (6KV or 10KV) motor with high power factor, low harmonics a

4、nd easy bypass.关键词：中压电机 ,  风机和泵,  串调 , 低压变频    1 引言   风机和泵用变速传动取代传统的恒速传动能节约大量电能，燃料，改善环境，优化工艺过程，提高产品产量和质量及减少维修，特别是200kW以上的大功率设备。目前调速方法大多用变频，虽然好，但推广应用起来障碍很多:[1,2](200kW以上的大功率设备大部为200～2000kW，本文以这段功率范围作为讨论基础)1.1变频调速的障碍   (1)最大的障碍是变频器价太高，用户难以接受变频调速电机是笼型异步机，变频器接电机定子绕组，计及电机功率因数和效率，变频器容量一般为电机功率120％。

5、我国异步电机的价格约为120～160元/KW，变频调速专用电机价150～200元/kW。200KW以下的低压(380V)变频器价为600～800元/kW，用户尚能勉强接受。按我国现行电机电压等级标准，功率大于200kW后电压就增至6kV和10kV(6kV还在淘汰中)，没有中间等级。电机电压高，电流小，给变频器出了个难题，电压高要求电力电子器件串联数多，电流小造成器件电流能力得不到充分利用，使得变频器价格猛升至2000～3000元/KW，很难接受。以10kV/1000kW变频器为例，若器件选用1700VIGBT，1台变频器需200AIGBT120支(现1700VIGBT电流能力已

6、达2400A)。另外线路复杂还导致可靠性降低。   (2)无功及谐波问题变频器输入有较大无功和谐波，大功率变频必须采取措施减小它们，避免给电网带来危害。最常用方法是增加整流脉动数，为此在变频器输入侧都装有移相变压器，它还使变频器与电网隔离，提高安全性，减小干扰。但这变压器体积庞大，重，增加成本。   变频器输出电压波形为阶梯方波，高的dV/dt给电机绝缘和轴承带来危害，为此许多中压(6kV，10kV)变频器输出都接有滤波器，也体积庞大，增加成本。   (3)旁路问题旁路指在变频故障时，去掉变频器，直接将电机接入电网恒速工作，中压变频器旁路需用高压断路器，操作不当会引起电流冲击，

7、跳闸。另外大功率电机直接起动也较困难。1.2绕线异步机变频调速的优势   变频调速的上述障碍在短期内难解决，如果电机改用绕线异步机，定子绕组直接接电网，将调速装置移至转子侧，情况发生很大变化:   (1)调速方式可靠：电机转子电压是低压，避免了高压电力电子变换带来的一系列问题，电力电子器件不再需要串联，在200～2000KW功率范围内，转子电流不太大，可以使用大电流器件，不并或少并，器件数减少，线路简单，成本降低，安全性提高。   (2)风机和泵的负载转矩随转速二次方下降，功率随转速三次方下