繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速系統(tǒng)課件.ppt

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1、電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)—運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)第7章繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速系統(tǒng)要提高調(diào)速系統(tǒng)的效率，除了盡量減小轉(zhuǎn)差功率外，還可以考慮如何去利用它。對(duì)于繞線型異步電動(dòng)機(jī)，定、轉(zhuǎn)子電路可以同時(shí)與外電路相連，轉(zhuǎn)差功率可以從轉(zhuǎn)子輸出，也可以向轉(zhuǎn)子饋入，故稱作雙饋調(diào)速系統(tǒng)。繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速系統(tǒng)“雙饋”的一個(gè)特點(diǎn)是轉(zhuǎn)差功率可以回饋到電網(wǎng)，也可以由電網(wǎng)饋入。至于電功率是饋入定子繞組和/或轉(zhuǎn)子繞組，還是由定子繞組和/或轉(zhuǎn)子繞組饋出，則要視電動(dòng)機(jī)的工況而定。繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速方法早在20世紀(jì)30年代就已被提出，到了60~70年代，當(dāng)可控電力電子器件出現(xiàn)以后，才得到更好的應(yīng)用

2、。繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速系統(tǒng)繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組內(nèi)容提要7.1繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理異步電動(dòng)機(jī)由電網(wǎng)供電并以電動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，它從電網(wǎng)輸入（饋入）電功率，而在其軸上輸出機(jī)械功率給負(fù)載，以拖動(dòng)負(fù)載運(yùn)行。在雙饋調(diào)速工作時(shí)，繞線型異步電動(dòng)機(jī)定子側(cè)與交流電網(wǎng)直接連接，轉(zhuǎn)子側(cè)與交流電源或外接電動(dòng)勢(shì)相連，從電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上看，可認(rèn)為是在轉(zhuǎn)子繞組回路中附加一個(gè)交流電動(dòng)勢(shì)，通過(guò)控制附加電動(dòng)勢(shì)的幅值，實(shí)現(xiàn)繞線型異步電動(dòng)機(jī)的

3、調(diào)速。7.1.1繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子附加電動(dòng)勢(shì)的作用圖7-1繞線型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子附加電動(dòng)勢(shì)的原理圖轉(zhuǎn)子附加電動(dòng)勢(shì)的作用異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)其轉(zhuǎn)子相電動(dòng)勢(shì)為(7-1)式中——異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率；——繞線型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子開(kāi)路相電動(dòng)勢(shì)，也就是轉(zhuǎn)子開(kāi)路額定相電壓值。轉(zhuǎn)子相電流在轉(zhuǎn)子短路情況下，轉(zhuǎn)子相電流的表達(dá)式為（7-2）式中——轉(zhuǎn)子繞組每相電阻；——時(shí)的轉(zhuǎn)子繞組每相漏抗。串電阻調(diào)速在繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速時(shí)，轉(zhuǎn)子電流會(huì)在外接電阻上產(chǎn)生一個(gè)交流電壓，這一交流電壓與轉(zhuǎn)子電流有著相同的頻率和相位，調(diào)速時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)差功率被消耗在外接電阻上。轉(zhuǎn)子附加電動(dòng)勢(shì)的作用如果在轉(zhuǎn)子繞組回

4、路中引入一個(gè)可控的交流附加電動(dòng)勢(shì)來(lái)代替外接電阻，附加電動(dòng)勢(shì)的幅值和頻率與交流電壓相同，相位與轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)相反（如圖7-1所示），則它對(duì)轉(zhuǎn)子電流的作用與外接電阻是相同的，附加電動(dòng)勢(shì)將會(huì)吸收原先消耗在外接電阻上的轉(zhuǎn)差功率。轉(zhuǎn)子附加電動(dòng)勢(shì)的原理圖圖7-1繞線型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子附加電動(dòng)勢(shì)的原理圖轉(zhuǎn)子附加電動(dòng)勢(shì)的作用引入附加電動(dòng)勢(shì)后，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路的合電動(dòng)勢(shì)減小了，轉(zhuǎn)子電流和電磁轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)減小，由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩未變，電動(dòng)機(jī)必然減速，因而增大，轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)隨之增大，轉(zhuǎn)子電流也逐漸增大，直至轉(zhuǎn)差率增大到時(shí)，轉(zhuǎn)子電流又恢復(fù)到負(fù)載所需的值，電動(dòng)機(jī)便進(jìn)入新的較低轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定狀態(tài)。轉(zhuǎn)子附加電動(dòng)勢(shì)的作用

5、此時(shí)，未串入附加電動(dòng)勢(shì)和串入附加電動(dòng)勢(shì)后的轉(zhuǎn)子電流相等:而減小則可使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速升高。所以在繞線型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)引入一個(gè)可控的附加電動(dòng)勢(shì)，就可調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。7.1.2繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速的五種工況在繞線型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)引入一個(gè)可控的附加電動(dòng)勢(shì)并改變其幅值，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。可控附加電動(dòng)勢(shì)的引入必然在轉(zhuǎn)子側(cè)形成功率的傳送，可以把轉(zhuǎn)子側(cè)的轉(zhuǎn)差功率傳輸?shù)脚c之相連的交流電源或外電路中去，也可以是從外面吸收功率到轉(zhuǎn)子中來(lái)。從功率傳送的角度看，可以認(rèn)為是用控制異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子中轉(zhuǎn)差功率的大小與流向來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。7.1.2繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)

6、速的五種工況考慮到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)子電流的頻率在不同轉(zhuǎn)速下有不同的數(shù)值()，其值與交流電網(wǎng)的頻率往往不一致，所以不能把電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子直接與交流電網(wǎng)相連，而必須通過(guò)一個(gè)中間環(huán)節(jié)。這個(gè)中間環(huán)節(jié)除了有功率傳遞作用外，還應(yīng)具有對(duì)不同頻率的電功率進(jìn)行變換的功能，故稱為功率變換單元（PowerConverterUnit，簡(jiǎn)稱CU），見(jiàn)圖7-2。圖7-2繞線型異步電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)子附加電動(dòng)勢(shì)時(shí)的工況及其功率流程a)次同步速電動(dòng)狀態(tài)b)反轉(zhuǎn)倒拉制動(dòng)狀態(tài)c)超同步速回饋制動(dòng)狀態(tài)d)超同步速電動(dòng)狀態(tài)e)次同步速回饋制動(dòng)狀態(tài)CU——功率變換單元忽略機(jī)械和雜散損耗時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)的功率關(guān)系為（7-

7、4）——電動(dòng)機(jī)定子傳入轉(zhuǎn)子的電磁功率，——包括轉(zhuǎn)子損耗的轉(zhuǎn)子電路輸入功率，即轉(zhuǎn)差功率，——電動(dòng)機(jī)軸上輸出或輸入的功率。由于轉(zhuǎn)子側(cè)串入附加電動(dòng)勢(shì)極性和大小不同，和都可正可負(fù)，因而可以有以下幾種不同的工作狀況。1.電動(dòng)機(jī)在次同步轉(zhuǎn)速下作電動(dòng)運(yùn)行異步電動(dòng)機(jī)定子接交流電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子短路，轉(zhuǎn)子軸上帶有反抗性的恒值額定負(fù)載（對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子電流為），此時(shí)電動(dòng)機(jī)在固有機(jī)械特性上以額定轉(zhuǎn)差率運(yùn)行。若在轉(zhuǎn)子側(cè)每相加上附加電動(dòng)勢(shì)（與反相，），根據(jù)式（7-3），轉(zhuǎn)子電流將減小，從而使電動(dòng)機(jī)減速，轉(zhuǎn)子電流回升，最終進(jìn)入新的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。此時(shí)，轉(zhuǎn)子回路的電勢(shì)平衡方程式為若繼續(xù)加大值，則值繼