转子变频调速和内反馈技术和高压变频调速技术比较.docVIP

转子变频调速（斩波内馈）与多级H桥串联方式高压变频器比较 一、转子变频调速技术简介 转子变频调速是晶闸管串级调速的一种改进, 主电路如图1。它主要由电动机的转子绕组、转子回路固定整流电路DR、PWM斩波器BC、IGBT（或晶闸管）逆变器TI和升压变压器Taw等部件组成。斩波器BC根据电动机的设定转速n进行速度调节，转差功率经升压后回馈给电网,其原理如下： （1）定子绕组直接接至3～10kV电网。 （2）转子绕组接400～1000V变频器，转子绕组接整流器DR；逆变器TI的输出，通过变压器接至中压电网或接内反馈电动机的定子辅助绕组。 图1转子变频调速主电路 斩波器的工作原理: 图2斩波器控制原理图 斩波器控制如图2所示，斩波器BC根据电动机的设定转速n进行速度调节，速度调节器的输出值作为转子电流的的设定值，电流调节器的输出外则控制斩波器输出波形的占空比ρ，从而控制转子整流电压和转子交流电压，也就控制了电动机的转差率s，达到控制转速的目的。 因为 ，通过改变占空比ρ，也就改变了和与它相关的。由转子电压得，于是实现了调节转差率s，从而调节异步电动机的转速。 二、斩波内馈调速技术简介 采用内反馈电动机的转子变频主电路如图3所示，从原理上说属于斩波串调，只是逆变器为IGBT电压型PWM逆变器BI。绕线式异步电动机的定子内嵌有与转子最高逆变输出电压相适应的内反馈绕组，它具有转子正反馈作用。被控制电动机的转差功率直接回馈给电动机本身，增大了该电动机的出力，也节约了能源。此方案的原理基本上与上述典型的转子变频方案相同，但转差功率不回馈入电网，当然也不需要升压变压器。 图2 采用内反馈电动机的转子变频主电路 被调速的6kV或10kV高压电机的定子有2套绕组，一套定子绕组直接接6kV或10kV电网，另一套辅助绕组为变频器VF中的逆变器BI提供电源，把来自转子的滑差能量回馈至定子。 风机和泵只要求向下调速，能量流的方向是从转子，经VF和辅助绕组返回至电网，所以变频器VF的接法与通常变频调速相反，二极管整流桥接转子绕组，PWM逆变器BI输出接50Hz电源，把直流母线电压VD变为固定频率和电压的交流电。电机转速变化(S变化)时，转子电压变化，整流电压UDR随之变化，但BI要求直流母线电压固定，故加设升压斩波器BC。设计BI的控制系统使其维持UD恒定，UDR=(1-D)UD?，式中:D—斩波器占空比。通过改变D就可改变UDR，从而实现调速，D减小，UDR加大，电机转速降低。这就是所谓的“转子变频调速”，更多称为“内反馈串级调速”。内反馈串级调速的介绍如下： 内反馈串级调速系统由内反馈串级调速电机和与之配套使用的控制装置组成。内反馈串级调速电机是在国家标准系列绕线型感应电动机的定子上增设了一套三相对称绕组，称为调节绕组，而将原来的定子绕组称为主绕组，为保证合理的磁负荷，适当加长电机定转子铁芯，以保证有效的铁面积不变。因此属特制电机。 内馈调速是通过将转子的部分功率（即电转差功率）转移出来，在电机定子上另外设置了内馈绕组，用来接受电转差功率，有源逆变器使内馈绕组工作在发电状态，通过电磁感应将功率反馈给电机定子。使定子的有功功率基本与机械输出功率相平衡，内馈调速因此而得名。 内反馈串级调速使转子的净电磁功率发生改变，属绕线型感应电机转子串附和电势进行调速的理论范畴，在绕线型异步电动机转子回路中叠加一个与转子电势同频率的附加电势,通过改变这个附加电势幅值的大小和相位来实现调速。但在内反馈交流调速系统中,产生附加电势的附加电源是由电动机本身提供,而未被消耗的转差功率是反馈到电动机本身,而不象串级调速系统中其附加电源由电网通过逆变变压器产生,同时未被消耗的转差功率又反馈到电网。同时，调节绕组吸收转子的转差功率，并通过与转子旋转磁场相互作用而产生正向的拖动转矩，这就使电机从电网吸收的有功功率减少，主绕组的有功电流随转速正比变化，达到调速节能的目的。 三、转子变频调速、斩波内馈调速装置与变频调速的比较的优势： 由于转子变频调速、斩波内馈调速装置在电机的转子侧进行整流逆变等过程，所控制的容量仅为电机额定功率的30%左右，转子的工作电压一般低于1000V（若采用3300V/800A的IGBT,转子工作电压提高到1500V,做到3000KW/10KV电机），回避了定子侧的高压与大容量问题，所以成本较低、处理能量也低、处理电压也低是其最大优势，转子变频调速、斩波内馈调速在调速范围较小、功率较小时，价格上有优势。特别地内馈调速无变压器，占地面积相对又较小。 四、转子变频调速、斩波内馈调速装置与定子变频调速的比较的劣势： 转子变频调速、内馈调速仅适用于绕线式电机，且内反馈方式必须更换增加内馈绕组的特制电动机；如