变频调速.ppt

第12章 交流传动控制系统 掌握交流异步电动机调速的基本原理及主要方法; 了解电磁转差离合器调速系统的原理和性能; 掌握线绕式异步电动机串级调速的原理,特性和应用领域; 了解变频调速系统的分类及其基本原理,特性和应用范围. 交流异步电动机的调速方法 交流电动机有同步电动机与异步电动机两大类。 同步电动机的调速靠改变供电电压的频率来改变其同步转速； 异步电动机的调速方法，从利用晶闸管控制技术来看有：控制加于电机定子绕组的电压——调压调速；控制附加在转子回路的电势——串级调速；控制定子的供电电压与频率——变频调速；无换向器电机调速系统和电磁转差离合器调速系统等几种方法。 由于交流调速技术不仅具有优良的调速性能，而且还带来节约能源、减少维护费用、节约占地面积等优点，是调速技术发展的方向。 12.1 电磁转差离合器调速系统 1电磁转差离合器的调速原理 电磁转差离合器调速系统,就是在笼型转子异步机轴上装上一个电磁转差离合器，并由晶闸管控制装置控制离合器绕组的电流，改变这一电流，即可调速.转差离合器主要由主动部分1电枢和从动部分2磁极组成，在磁极上装有励磁绕组3. 调速系统主要由晶闸管整流电源、电磁转差离合器和异步电动机三大部分组成。 2.电磁转差离合器的调速特性 机械特性:激磁电流愈小，特性愈软。 左图所示的机械特性不能直接应用于速度要求比较稳定的工作机械上。一般都要接入转速负反馈。机械特性如下图 例:JZT1简易式转差离合器调速系统 12.2 交流调压调速系统 1.双向晶闸管交流调压电路 将三个双向晶闸管分别接至三相负载就构成了一个典型的三相交流调压电路。负载可以是Y形连接，也可以是△形连接，Y形接法的电阻性负载如右图所示。 2.异步电动机的调压特性 对于鼠笼型异步电动机，可以将电动机转子的鼠笼条由铸铝材料改为电阻率较大的黄铜条，使之具有如图(b)所示的机械特性。即使这样，调速范围仍不大，且低速时运行稳定性不好，不能满足生产机械的要求。为了既能保证低速时的机械特性硬度，又能保证一定的负载能力，一般在调压调速系统里采用转速负反馈构成闭环系统. 12.3 线绕式异步电动机调速系统--串级调速 1串级调速的一般原理 异步电动机的串级调速，就是在异步电动机转子电路内引入附加电势Ead，以调节异步电动机的转速。引入电势的方向，可与转子电动势E2方向相同或相反，其频率则与转子频率相同。 2. 串级调速时的机械特性的特征 右图给出了串级调速时异步电动机转速低于同步转速的一组机械特性曲线。由特性可知，若引入的附加电势愈大，则n0愈小，即电动机的转速愈低。 在串调系统中,同步转速是恒定的,但它的理想空载转速能连续平滑地调节,其值为: 3.线绕式异步电动机串级调速原理方框图 线绕式异步电动机串级调速原理方框图分析 上图中，线绕式异步电动机M的转子电压经不可控整流电路转换为直流电压，经平波电抗器、再由晶闸管有源逆变电路将该直流电压逆变为交流，有的经变压器，有的直接反馈给交流电网。经逆变后的电压可视为加到电动机转子的电势Ead。改变逆变器中晶闸管的逆变角β,就可以改变附加电势Ead的大小，从而实现了异步电动机的串级调速。 串级调速技术应用较广,如湖北葛洲坝-----上海奉贤的正负500kV高压直流输电.也适用于通风机负载，其缺点是功率因数较差。 12.4 变频调速系统 1变频调速的原理 由 变频调速 国家“电动机调速技术产业化途径与对策的研究”报告: 中国发电量的66%消耗在电动机上,全国电动机总装机容量超过4亿千瓦,有70%拖动的是风机,泵,压缩机,这其中一半即7500万千瓦适合调速. 从目前变频器使用情况看,平均节电30%. 2005年国家“节能中长期专项规划”的十大重点节能工程中,第5项就是电机系统节能工程,“十一.五”期间,将形成200亿千瓦时的节电能力. 2变频调速系统的分类 1) 交-直-交变频调速 (1) 从换流电路型式分类:串级电感式;串级二极管式;带辅助晶闸管(180°通电型);带辅助晶闸管(120°通电型). (2) 从直流电源分类:型式电压型;电流型. (3) 从调压方式分类:相位控制晶闸管整流;晶闸管直流开关;脉冲宽度调制型. 2) 交-交变频调速 (1) 从相数分类:单相-单相;三相-三相. (2) 从连接方式分类:反并联整流电路;交叉连接整流电路. (3) 从有无环流分类:有环流;无环流. 3交-直-交变频调速系统 1)电压型变频器 (1) 电压型变频调速系统原理框图 (2) 典型电压型变频器 典型电压型变频器主电路: 逆变器与整流器的中间环节采用电容滤波，类似于电压源。二极管的作用是将电动机的无功功率反馈给滤波电容，以提高逆变器换流工作的稳定性。 电压型