5、绕线异步机双馈调速.ppt

第 五 章 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 5.0 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5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。 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。 5.1 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 绕线电动机转子串电阻调速的功率流向 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 由于转子电动势与频率随转速变化，即 f2 = s f1 ，不能直接与电网连接，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应该由双向变换器构成，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 5.1.1 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5-1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 当Eadd为负（Eadd0)时，为次同步工作状态。 当Eadd为正（Eadd0)时，为超同步工作状态。 转子附加电动势的作用： 当 Eadd ? （不管Eadd 是正还是负） 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） 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。 5.1.2 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 电机在次同