交流传动控制系统_摘要.ppt

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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 内容提要 引言 异步电机双馈调速工作原理 异步电机在次同步电动状态下的双馈系统——串级调速系统 异步电动机串级调速时的机械特性 串级调速系统的技术经济指标及其提高方案 双闭环控制的串级调速系统 *异步电机双馈调速系统 4.0 引 言 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2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。 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。 (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。 4.1 异步电机双馈调速工作原理 本节提要 概述 异步电机转子附加电动势的作用 异步电机双馈调速的五种工况 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。 绕线转子异步电动机 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。 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。 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 = s f1 ,因此必须通过功率变换单元(Power Converter Unit—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。 双馈调速的功率传输 (2)转差功率输入状态 4.1.1 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 — 异步电机的转差率; Er0 — 绕线转子异步电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。 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抗。 转子附加电动势 有附加电动势时的转子相电流: 如图4-1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 转子附加电动势的作用 1. Er 与 Eadd 同相 当 Eadd ? 使得 这里 转子附加电动势的作用(续) 当 Eadd ? 使得 这里 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。 4.1.2 异步电机双馈调速的五种工况

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