[工程科技]§9双馈电机调速系统.pptVIP

9.1 绕线式异步电动机双馈调速的 基本原理 一、双馈调速的基本概念 异步电动机定子输入功率P1、电磁功率PM、机械功率Pmec、转差功率Ps、铁损耗和定子铜损耗，有如下关系 双馈调速 所谓双馈调速，就是将电能分别馈入绕线转子异步电动机的定子绕组和转子绕组。改变转子外接电源的幅值和相位，就可以调节异步电动机的转速、转矩和电动机定子侧的无功功率， 这种双馈调速的异步电动机不但可以在亚同步转速区运行，而且可以在超同步转速区运行，因此双馈调速也叫超同步串级调速 双馈调速中的转差频率难以检测和控制 在工程实际中常对转子绕组的电流进行整流，并以直流形式在转子中串入外加电动势，称之为串级调速。也叫低同步串级调速，这是由于转差功率只能单方向由整流器送出的缘故 串级调速是双馈调速的一种特例 二、双馈调速电动机的特点 双馈异步电动机定、转子电压、电动势和 电流的正方向如下图示： 转子电流 与 相位相反,且 电机转速低于同步速, s’s 0 转子电流改变相位，转矩改变方向 电机运行于亚同步制动状态 与 相位相同,且 电机转速升高 0 s’s 电机工作于亚同步电动状态 与 相位相同,且 转速等于同步转速 , s’=0 电机工作于同步电动状态 与 相位相同,且 转子电流 超前 900 转子回路的合成电动势 与转子电流 同相，其中有功电流为 ，无功电流为 由于无功电流与气隙磁密同相，起到了励磁电流的作用。 定子边的功率因数得到了改善 三、双馈调速电动机在各种工作状  况下的能量关系 忽略异步电动机定、转子的铜损耗、铁损耗及各种机械磨擦损耗等 只研究：电磁功率PM、 机械功率Pmec=(1-s)PM 转差功率Ps=sPM 的流动方向，以确定其运行状态 1.转子运行于亚同步速的电动状态 2.转子运行于次同步速的回馈制动状态 3.转子运行于超同步速的电动状态 4.转子运行于超同步速的回馈制动状态 5.电机运行于倒拉反转的电动状态 双馈电机五种运行状态下功率流动方向 9.2 绕线式异步电动机双馈调速系统 一、双馈调速系统的构成 起动时现将转子绕组接到起动电阻上，以减少起动电流，增大起动转矩 待电动机的转速上升到设计值时，再将交－交变频器投入运行 变频电源频率控制方法 1.他控式： 由独立的频率可控正弦波发生器发出控制信号，去控制交-交变频器，使之产生转差频率的电压，每个控制信号的给定值都对应着异步电动机的一个转速，此转速与异步电动机的负载无关。 用途： 适用于负载平稳、对调速的快速性要求不高的场合，如风机、泵类负载的调速运行，在实际工作中一般不采用。 2.自控式： 转子侧变频电源的频率是通过系统内的调节环节，根据电动机的运动状态自动控制，这个频率要自动跟踪异步电动机的转差频率。 为了检测转差频率，需要在系统中安装位置检测器，以检测转子的位置，实现相位控制。 特点： 即使转速达到同步转速，转速依然随轴上负载变化 定子侧的无功功率可调， 电机可对电网呈容性 可独立调节馈入转子绕组的电流幅值和相位 避免了失步现象，稳定性较好，适用于轧钢机等具有冲击性负载的场合 二、异步电动机在双馈调速时的机 械特性 交流电动机的通用机械特性表达式T=f(s)为 在自控式的双馈调速异步电动机中， 的幅值和相位由调节系统确定 和 角与负载转矩和定子侧的无功功率有关，通过调节馈入转子的电压参数 和 角，就可以控制自控式双馈调速异步电动机的转速、转矩、定子无功电流或转子无功电流 三、双馈调速系统的效率和功率因  数 上述公式中的正号对应于亚同步速电动运行工况，负号对应于超同步速电动工况 双馈调速的优点 在保证调速要求的同时还可以独立地调节电动机定子侧的无功功率，从而提高整个系统的无功功率。整个系统的功率因数可到0.9以上。 从理论上讲，双馈调速的异步电动机即是电动机又是无功功率补偿器。 可无级调速。 可用作变速恒频恒压发电。 变频器的容量小。 四、双馈调速异步电动机的矢量控制 1.定子磁场定向 忽略定子电阻影响，电机定子回路电压关系为： 把以同步速ω1 旋转的坐标轴d 放在图中的定子磁链 上，即定子磁场定向，见图b。 由图a、b可得： 如能保持电压U1为恒值时，即可实现定子磁场定向 采用矢量控制时的双馈电机基本方程式 2. 双馈异步电动机的控制方法 实现定子磁场定向之后， 调节定子转矩电流分量iq1，就可以调控电磁转矩 T ； 调节定子磁场电流分量id1，就可以调控定子边的功率因数 cosφ1 。 无