电力拖动自动控制系统周渊深第4章节交流调速系统的基本原理与方法.ppt

第4章 交流调速系统的基本原理与方法 第一节 交流调速系统概述 第二节 交流异步电动机调压调速系统 第三节 绕线式异步电动机串级调速系统 （3）第三工作状态： =30°不变，随Id增大 从60°继续增大。第三工作状态属于故障工作状态。 （1）输出正弦波形的获得方法 常用的方法是余弦交点法，该方法的原则是：触发角的变化和切换应使得整流输出电压的瞬时值与理想正弦电压的瞬时值误差最小。 正弦波型交-交变频器适合于低频大功率的电气传动系统，最高输出频率是输入频率的1/3或1/2。 （2）输出电压有效值和频率的调节 交-交变频电路的输出电压是由若干段电源电压拼接而成的。在输出电压的一个周期内，所包含的电源电压段数越多，其波形就越接近正弦波。 使控制角从 ，改变α0，就改变了输出电压的峰值，也就改变了输出电压的有效值；改变α变化的速率，也就改变了输出电压的频率。 （二）三相----单相交-交变频电路 将两组三相可逆整流器反并联即可构成单相变频电路。 （三） 三相交-交变频电路 交-交变频器主要用于交流调速系统中，因此实际使用的主要是三相交-交变频器。三相交-交变频器电路是由三组输出电压相位互差的单相交-交变频电路组成的。 1、电路的接线方式 三相交-交变频电路主要有两种接线方式，即公共交流母线进线方式和输出星形联结方式。 （1）公共交流母线进线方式 它由三组彼此独立、输出电压相位互差120度的单相交-交变频电路组成，其电源进线通过电抗器接在公共的交流母线上。由于电源进线端公用，所以三组单相变频电路的输出端必须隔离。为此，交流电机的三个绕组必须拆开，共引出六根线。 （2）输出星形连接方式 由于变频器输出端中点不和负载中点相连接，所以在构成三相变频器的六组桥式电路中，至少要有不同相的两组桥中的四个晶闸管同时导通才能构成回路，形成电流。 2、具体电路结构 三相桥式整流器组成的三相----三相交-交变频电路，采用公共交流母线进线方式 三相桥式整流器组成的三相-三相交-交变频电路，给电动机负载供电，采用输出星形联结方式（负载未画出） 1、主电路组成 （二）180°导电型的交-直-交电压型变频器 5）相电压和线电压的关系为 180°导电型逆变器工作规律： 1）每个脉冲触发间隔60°区间内有3个晶闸管元件导通，它们分属于逆变桥的共阴极组和共阳极组。 2）在3个导通元件中，若属于同一组的有2个元件，则元件所对应相的相电压为 。另1个元件所对应相的相电压为 。 3）共阳极组元件所对应相的相电压为正，共阴极组元件所对应相的相电压为负。 4）每个脉冲触发间隔60°内的相电压之和为0。 整定触发脉冲，使逆变角为最小值βmin。通常βmin限制为30°，以防止逆变失败。当ACR的输出电压为上限幅值时，应整定逆变角为最大值βmax=90°。 利用ASR的输出饱和限幅值和ACR的电流负反馈调节作用，使双闭环串调系统在加速过程中实现恒流升速，获得良好的加速特性。 3、闭环串调系统动态结构图 双闭环串调系统的设计方法与双闭环直流调速系统基本相同，通常也采用工程设计方法。即先设计电流环，然后把设计好的电流环看作是速度环中的一个等效环节，再进行转速环的设计。应用工程设计方法进行动态设计时，电流环宜按典Ⅰ系统设计，转速环宜按典Ⅱ系统设计。 图4-17 双闭环串级调速系统的动态结构图 4.3.5、串级调速系统的效率和功率因数 （一）串调系统的总效率 是指串调系统电机轴上的输出功率与从电网输入的总有功功率之比。下图是反映串调系统各部分有功和无功功率间关系的单线图。 1、定子输入功率 定子输入功率P1由电网向整个串调系统提供的有功功率PW及晶闸管逆变器返回到电网的回馈功率PT构成； 2、旋转磁场传送的电磁功率 定子输入功率P1减去定子损耗ΔP1（包括定子的铜耗和铁耗）得到电磁功率P2；P2中的一部分转变为转差功率Ps，另一部分转变成机械功率PM； 3、回馈电网的功率 转差功率减去转子损耗ΔP2和转子整流器、晶闸管逆变器的损耗ΔPs，剩下部分即为回馈电网的功率PT； 4、电网向整个系统提供的有功功率： 5、电机轴上输出功率： ； 电机轴上输出功率P0则要从机械功率PM中减去机械损耗ΔPm后获得。 6、串级调速系统的总效率 由于大部分转差功率被送回电网，使串级调速系统从电网输入的总有功功率并不多，故串级调速系统的效率很高。效率可达90％以上。 (二) 串级调速系统的总功率因数 晶闸管串调系统功率因数低。主要原因： 1、逆变变压器和异步电机都要从电网吸收无功，故串调系统比固