绕线转子异步电机双馈调速系统讲解.ppt

功率变换单元 UR — 三相不可控整流装置，将异步电机转子相电动势 sEr0 整流为直流电压 Ud 。 UI — 三相可控整流装置，工作在有源逆变状态： 可提供可调的直流电压 Ui ，作为电机调速所需的附加直流电动势； 可将转差功率变换成交流功率，回馈到交流电网。 工作原理 （1）起动 起动条件： 对串级调速系统而言，起动应有足够大的转子电流 Ir 或足够大的整流后直流电流 Id ，为此，转子整流电压 Ud 与逆变电压 Ui 间应有较大的差值。 起动控制 控制逆变角 ? ，使在起动开始的瞬间，Ud与 Ui 的差值能产生足够大的 Id ，以满足所需的电磁转矩，但又不超过允许的电流值，这样电动机就可在一定的动态转矩下加速起动。 随着转速的增高，相应地增大 ? 角以减小值 Ui ，从而维持加速过程中动态转矩基本恒定 。 工作原理（续） （2）调速 调速原理：通过改变 ? 角的大小调节电动机的转速。 调速过程： ? ? Ui Id ? Ud n ? Te ? ? Te = TL ? ? ? ? ? ? ? Id ? 工作原理（续） （3） 停车 串级调速系统没有制动停车功能。只能靠减小 ? 角逐渐减速，并依靠负载阻转矩的作用自由停车。 结 论 串级调速系统能够靠调节逆变角 ? 实现平滑无级调速 系统能把异步电动机的转差功率回馈给交流电网，从而使扣除装置损耗后的转差功率得到有效利用，大大提高了调速系统的效率。 本章小结 1.了解和掌握异步电机双馈运行的条件和工作原理; 2. 掌握五种工况及其功率流程; 3. 熟悉异步电机串级调速系统的组成及控制方法。 课程开始 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 现代交流调速系统 引言 （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。 （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。 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（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。 前面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回馈型调速方法。 5.1 异步电机双馈调速工作原理 所谓“双馈”，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。 Ps P1 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。 双馈调速的基本结构 功率变换单元 电网 K1 M 3 ~ K2 TI 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—PCU）对不同频率的电功率进行电能变换。 对于双馈系统来说，PCU应该由双向变频器构成，以实现功率的双向传递。 功率变换单元 K1 M 3 ~ K2 TI 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。 (5-1) 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。 (5-2) 转子附加电动势 图5-1 绕线转子异步电动机转子附加电动势的原理图 附加电动势与转子电动势有相同的频率，可同相或反相串接。 引入可控的交流附加电动势 ~ ~ ~ ~ (5-3) 5.2 异步电机双馈调速的五种工况 本节摘要 电机在次同步转速下作电动运行 电机在反转时作倒拉制动运行 电机在超同步转速下作回馈制动运行 电机在超同步转速下作电动运行 电机在次同步转速下作回馈制动运行 异步电机的功率关系 忽略机械损