现代交流调速PPT电子教案-第二章 绕线式异步电动机串级调速系统.ppt

电机与电气控制 淮安信息职业技术学院 工作原理： 三相异步电动机的转子感应电压为： 电磁转矩的表达式中： 转矩系数由电动机结构决定 电源频率及定子相电压不变时，气隙磁通则不变 转子侧功率因数由于S通常较小而近似为1 电机稳定运行时，电磁转矩基本恒定 如果此时在电路中加入一个附加电动势Eadd，附加电动势的频率与转子相电动势sE20的频率相同，而相位相同或者相反 在转子回路中串入附加电动势，不仅改变了转子回路的有功功率的大小，而且可以通过调节附加电动势的相位来调节异步电动机的功率因数（即调节了转子电流的无功分量） 电动机转子输出转差功率，经附加电动势回馈给电网， 定子也向电网回馈功率。 s0 很多工作机械为了提高其生产率，希望电力拖动装置能缩短减速和停车的时间，因此必须使运行在低于同步转速电动状态的电机切换到制动状态下工作。 电机定子侧输出功率给电网，电机成为发电机处于制动状态工作，并产生制动转矩以加快减速停车过程。 ：不是以电机是否工作在同步转速以上或以下来区分超同步或次同步串级调速系统，而是以转差功率的传递方向来区分的。超同步串调调速系统也会工作在同步转速以下（超同步速串级调速系统的再生制动），次同步串调调速系统也会工作在同步转速以上（次同步速串级调速系统的回馈制动） 三.附加电动势Eadd的实现 电动机转子电动势与电流的频率在不同转速下有不同的数值，其值与交流电网的频率往往不一致(f2=sf1)，所以不能把电动机的转子直接与交流电网相连，而必须通过一个中间环节。或者说，恒压恒频（工频）的交流电网不能向电动机转子提供一个变频变压的附加电动势，需要通过一个中间换流环节来解决。这个中间环节除了有功率传递作用外，还应具有对不同频率的电功率进行变换的功能，故称为功率变换单元（Power Converter Unit，简称CU）。 电气串级调速系统由晶闸管有源逆变电路作为可控直流电源，通过控制逆变角控制转子转速，其交流侧通过逆变变压器接电网。呈现恒转矩机械特性。 机械串级调速系统用直流电动机作为可控直流电源，通过控制直流电动机的励磁控制转子转速。所吸收转差功率可以通过直流电动机与绕线电动机的轴间直连将转差功率直接反馈给绕线电动机。 次同步速串级调速系统的构成 电动机稳态时： 如果系统中的负载保持不变，则电动机会加速→S减小，sE20也就减小→Id减小，达到另一个动态平衡 β为逆变器的逆变角β= -α 一.转子整流电路 假设条件 （1）整流器件具有理想的整流特性，管压降及漏电流均可忽略； （2）转子直流回路中平波电抗器的电感为无穷大，直流电流波形平直； （3）忽略电动机励磁阻抗及变压器绕组电阻的影响。 换相重叠现象 设电动机在某一转差率下稳定运行，转子三相的感应电动势为 ea、eb、ec。当各整流器件依次导通时，必有器件间的换相过程，这时处于换相中的两相电动势同时起作用，产生换相重叠压降，如下图所示。 根据电力电子学中可知： 二.整流电路的三种工作区域 1.第一工作区域 该工作区域中有两个晶闸管发生换流，换流时两个晶闸管所在的支路都导通，一个管子的电流逐渐减少至零从而关断，另一个管子的电流逐渐增大直至完全导通。 两个管子都处于导通时候称为换流重叠，从而有换流重叠角，当转子整流电流增大，换流重叠角γ也随之增大。 此时由于是不可控整流电路，因此a=0，XD=sXD0，E2=sE20，上述的公式则可以变换为 转子整流器输出电压和转子相电流的波形图如下： 当整流电路中的电流Id增大到使得换流重叠角γ=60°时，前一对晶闸管换流的终点就成了下一对换流晶闸管的换流的起点。因此我们把换流重叠角γ ≤ 60°时的工作区域称为第一工作区域。 γ=60°时的电压电流波形图 2.第二工作区域 在γ=60°时，负载电流继续增大，最初时重叠角会大于60°，但稳定以后，两个二极管的重叠角会均匀地保持60°不变，但所有二极管的换流都被迫从自然换流点向后延迟一个角度ap。 在第二工作区域内， γ=60°保持不变化，强迫延迟角从大于零度到小于等于三十度之间变化。 γ=60°， 对应工作区域的电流电压图 如果负载电流继续增大，重叠角又会大于600，但强迫延时换相角会保持300不变。原因是：即使前面两个管子换流未换完，后面该导通的管子也会承受正压而导通，这样，就会出现共阴极管和共阳极管都在换流，四个二极管同时导通----转子整流器短路的故障情况 。 转子整流电路的输出电压为 逆变器直流侧电压 电压平衡方程 第二工作区域的调速特性 第二工作区域中的转速表达式为： 异