第六章_绕线转子异步机双馈调速.ppt

第六章 电力拖动自动控制系统 —运动控制系统 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 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。 交流调速系统按转差功率的处理方式可分为三种类型。 转差功率消耗型——转速越低时，转差功率的消耗越大，效率越低；（调压调速） 转差功率不变型——转差功率很小，而且不随转速变化，效率较高；（变频调速） 转差功率馈送型——转差功率一小部分消耗掉，而大部分则通过变流装置回馈电网或再利用。 提高异步电动机调速系统的效率的两种方法： 尽量减小转差功率 考虑如何去利用它 绕线转子异步电动机 绕线转子异步电动机结构特点： 定子、转子电路均可以同时与外电路相连接 转差功率可以从转子侧馈出，也可以向转子侧馈入 双馈调速系统 End of 引言 第六章绕线转子异步电机双馈调速系统 6.1异步电机双馈调速工作原理 6.2异步电机在次同步电动状态下的双馈系统——串级调速系统 6.3异步电动机串级调速时的机械特性 6.4串级调速系统的技术经济指标及其提高方案 6.5双闭环控制的串级调速系统 6.6*异步电机双馈调速系统 Ps P1 绕线转子异步电动机结构如图所示。 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。 绕线转子异步电动机结构 1 概述（基本知识点） Start of 6.1-1 绕线转子异步机调速的可行途径 从定子侧引入控制变量，如： 改变定子供电电压（调压调速） 同时改变定子供电电压和频率（变频调速） 从转子侧引入控制变量，如： 调节转子电流（不可行,稳态时随负载大小而定，不能随意调节） 调节转子阻抗（耗能型，不经济，如转子串电阻调速） 调节转子电动势 pec 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。 绕线转子异步电动机转子串电阻调速结构 转差功率消耗型 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。 绕线转子异步电动机双馈调速方法早在20世纪30年代就已被提出，到了60~70年代，当可控电力电子器件出现以后，才得到更好的应用。 绕线转子异步电动机双馈调速结构 绕线转子异步电动机双馈调速的基本结构 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。通过控制附加电动势的幅值，实现绕线型异步电动机的调速。 功率变换单元 由于转子电动势、转子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（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。 End of 6.1-1 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。 (7-1) 2 绕线转子异步电动机双馈调速原理 —转子附加电动势的作用 Start of 6.1-2 在转子串电阻调速时，转子电流 Ir 会在外接电阻Rt上产生一个交流电压URt，这一交流电压与转子电流有着相同的频率和相位。 如果在转子绕组回路中引入一个可控的交流附加电动势Eadd来代替外接电阻，附加电动势的幅值和频率与交流电压URt相同（如图7-1所示） 转子附加电动势能否起到与转子串电阻相同的调速效果？ 转子附加电动势调速基本思想和需满足的条件 图7-1 绕线转子异步电动机转子附加电动势的原理图 引入可控的交流附加电动势 附加电动势需满足两个条件： 与转子相电动势同频率； 与转子相电动势同相或反相； ? 稳态时转子相电流比较（恒转矩负载） 对于恒转矩负载而言，转子串电阻和转子附加电动势均对稳态时转子相电流的大小影响甚微，即转子相电流基本不变，与转子侧短路时的稳态值相同。 调速过程中，Ir基本不变，与转速的高低无关。 转子串电阻与转子附加电动势