变频驱动异步电机再生制动及馈电技术..doc

变频驱动异步电机再生制动及馈电技术 目录 第一章 牵引电机的调速方法 2 1、变极调速： 2 2、变转差率调速： 2 3、牵引电机的变频调速 3 3.1变频器与逆变器、斩波器 3 3.2变频器分类 4 第二章 牵引电机的特性调节 8 1.基频调速： 8 1.1基频以下调速 8 1.2基频以上调速 11 2.V/F控制与V/F曲线 11 第三章 变频驱动异步电机再生制动及能量反馈 14 1.当电机工作于再生发电状态时 14 2.再生能量回馈状态下的理论计算 15 3.再生能量回馈系统设计 18 4.实验结果 20 5.结论 21 参考文献: 22  摘 要 针对通用变频器不能直接用于快速启动、制动和频繁正反转调速场合问题,探讨了变频调速系统中的再生能量产生机理,尤其是对再生能量回馈状态下惯性体的运动能量，有源逆变回馈能量、制动转矩进行了定量分析,揭示了各物理量之间的关系,设计了一种通用变频器能量回馈控制系统。实验表明,该系统馈送电流谐波小,功率因数高,能够有效地实现能量回收和精确制动;该系统使得变频器可以实现四象限运行,节能效果明显。 关键词 异步电动机;结构原理;调速方法;能量回馈;再生制动;并网技术 1引言 变频调速技术涉及电子、电工、信息与控制等多个学科领域。采用变频调速技术是节能降耗、改善控制性能、提高产品产量和质量的重要途径,已在应用中取得了良好的效果和显著的经济效益。但是,人们往往忽视了进一步挖掘变频调速系统节能潜力和提高效率的问题。事实上,除了通过变频调速技术及其优化控制技术实现“按需供能”,即在满足生产机械速度、转矩和动态响应要求的前提下,尽量减少变频装置的输入能量外,将由生产机械中储存的动能或势能转换而来的电能及时地、高效地“回收”到电网,也是不可忽略的一个途径。在工业生产中,有许多工艺要求拖动系统能快速起动、制动和频繁正反转,如高速电梯、矿用提升机、大型龙门刨床、水泥破碎机等。此类系统要求电机四象限运行,当电机减速、制动或者带位能性负载重物下放时,电机处于再生发电状态,如果处理不当,将在直流侧出现过高的泵升电压,限制了通用变频器的应用范围[1-2]。比较理想的方式是通过有源逆变装置将再生能量回馈到交流电网,在能源资源日趋紧张的今天,这项研究具有十分重要的现实意义。本文在分析变频调速系统中的再生能量产生机理,揭示再生制动下各物理量之间的关系的基础上,设计了一种新型能量回馈控制系统。 第一章 牵引电机的调速方法 指当负载不变时，利用人工的方法改变转子的转速。它与电动机自动适应负载变化而改变转速不同。 1、变极调速： 就是改变电动机定子绕子的极对数p来调速。从式3-1可见，如果电源频率固定不变，只要改变定子绕组的极对数p，则同步转速和转子转速n也会随着改变。而且，电机的同步转速与级数对p成反比变化，例如当=50HZ时，把极对数从p=1变到p=2，得到的同步转速将为n1=3000r/min两种。 变极调速的异步电动机一般采用鼠笼式转子，因为鼠笼式转子的极对数能自动地随着定子极对数的改变而改变，转子磁场的极对数总是相等而产生平均电磁转矩。 变极调速的常用方法是在定子上只装一套绕组，而利用改变绕组接法来获得两种或多种极对数，称为绕组变极。 变极调速的优点是:设备简单，运行可靠。 变极调速的缺点是：不平滑调速，而是一级一级的分段调速。 2、变转差率调速： 就是改变电动机的转差率s来调速的。当恒转矩负载调速时，从电磁转矩关系式4-2可见，改变转差率s有下面几种方法： 电磁转矩计算公式3-2： P——极对数 ——电动机相电压 ——定子频率 ——定子绕组的电阻和电抗 ——转子绕组的折算电阻和电抗 由式3-2可知： (1)在转子回路中串入电阻，电感，电容，以及改变。(转子变电阻调速) (2)改变定子绕组端电压。(定子调压调速) (3)在定子回路串入外加电阻或电抗，以改变。(串极调速) (4)(电磁转差离合器调速) 异步电动机电磁转差离合器调速系统以恒定转速运转的异步电动机为原动机，通过改变电磁转差离合器的励磁电流进行速度调节。 这一方法的缺点是：转子回路中接入附加电阻后，将使转子铜耗增加，降低电动机效率。但由于此法比较简单，在中小容量的电动机中用得比较多。 3、牵引电机的变频调速 由前面的分析可以知道，对异步电动机而言，用变级调速少，且不能平滑调速；用转子回路串联电阻改变转差率s调速则损耗较大。在后面我们着重阐述引电机的变频调速优点，方法及原理。 交流变频调速系统一般由三相交流异步电动机、变频器及控制器组成，它与直流调速系统相比具有以下显著优点： （1）异步电动机比直流电动机结构简单，重量轻，价格低，它没有换向器，运行可靠； （２）控制电路比直