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

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1、第7章繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)雙饋調(diào)速系統(tǒng)——轉(zhuǎn)差功率饋送型調(diào)速系統(tǒng)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)內(nèi)容提要引言異步電機(jī)雙饋調(diào)速工作原理異步電機(jī)在次同步電動(dòng)狀態(tài)下的雙饋系統(tǒng)——串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速時(shí)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)及其提高方案雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)*異步電機(jī)雙饋調(diào)速系統(tǒng)7.0引言轉(zhuǎn)差功率問題轉(zhuǎn)差功率始終是人們?cè)谘芯慨惒诫妱?dòng)機(jī)調(diào)速方法時(shí)所關(guān)心的問題，因?yàn)楣?jié)約電能是異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速的主要目的之一，而如何處理轉(zhuǎn)差功率又在很大程度上影響著調(diào)速系統(tǒng)的效率。如第5章所述，交流調(diào)速系統(tǒng)按轉(zhuǎn)差功率的處理方式可分為三種類型。交流調(diào)速系統(tǒng)按轉(zhuǎn)差功率的分類（1）轉(zhuǎn)差功率消耗型——異步電機(jī)采用調(diào)壓

2、控制等調(diào)速方式，轉(zhuǎn)速越低時(shí)，轉(zhuǎn)差功率的消耗越大，效率越低；但這類系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備成本最低，所以還有一定的應(yīng)用價(jià)值。（2）轉(zhuǎn)差功率不變型——變頻調(diào)速方法轉(zhuǎn)差功率很小，而且不隨轉(zhuǎn)速變化，效率較高；但在定子電路中須配備與電動(dòng)機(jī)容量相當(dāng)?shù)淖儔鹤冾l器，相比之下，設(shè)備成本最高。交流調(diào)速系統(tǒng)按轉(zhuǎn)差功率的分類（續(xù)）（3）轉(zhuǎn)差功率饋送型——控制繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電壓，利用其轉(zhuǎn)差功率并達(dá)到調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的目的，這種調(diào)節(jié)方式具有良好的調(diào)速性能和效率；但要增加一些設(shè)備。前兩章已分別討論了轉(zhuǎn)差功率消耗型和不變型兩種調(diào)速方法，本章將討論轉(zhuǎn)差功率饋送型調(diào)速方法。返回目錄7.1異步電機(jī)雙饋調(diào)速工作原理本節(jié)提要概

3、述異步電機(jī)轉(zhuǎn)子附加電動(dòng)勢(shì)的作用異步電機(jī)雙饋調(diào)速的五種工況轉(zhuǎn)差功率的利用眾所周知，作為異步電動(dòng)機(jī)，必然有轉(zhuǎn)差功率，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。但要利用轉(zhuǎn)差功率，就必須使異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組有與外界實(shí)現(xiàn)電氣聯(lián)接的條件，顯然籠型電動(dòng)機(jī)難以勝任，只有繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)才能做到。7.1.0概述繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)PsP1繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)如圖所示，從廣義上講，定子功率和轉(zhuǎn)差功率可以分別向定子和轉(zhuǎn)子饋入，也可以從定子或轉(zhuǎn)子輸出，故稱作雙饋電機(jī)。~繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速根據(jù)電機(jī)理論，改變轉(zhuǎn)子電路的串接電阻，可以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的原理如

4、圖所示，調(diào)速過程中，轉(zhuǎn)差功率完全消耗在轉(zhuǎn)子電阻上。PmPmechPs雙饋調(diào)速的概念所謂“雙饋”，就是指把繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)的定子繞組與交流電網(wǎng)連接，轉(zhuǎn)子繞組與其他含電動(dòng)勢(shì)的電路相連接，使它們可以進(jìn)行電功率的相互傳遞。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，則要視電機(jī)的工況而定。雙饋調(diào)速的基本結(jié)構(gòu)功率變換單元電網(wǎng)K1M3~K2TI如上圖所示，在雙饋調(diào)速工作時(shí)，除了電機(jī)定子側(cè)與交流電網(wǎng)直接連接外，轉(zhuǎn)子側(cè)也要與交流電網(wǎng)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)。功率變換單元由于轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)與電流的頻率隨轉(zhuǎn)速變化，即f2=s

5、f1，因此必須通過功率變換單元（PowerConverterUnit—CU）對(duì)不同頻率的電功率進(jìn)行電能變換。對(duì)于雙饋系統(tǒng)來說，CU應(yīng)該由雙向變頻器構(gòu)成，以實(shí)現(xiàn)功率的雙向傳遞。雙饋調(diào)速的功率傳輸（1）轉(zhuǎn)差功率輸出狀態(tài)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；CUP1PsM3~Pmech（2）轉(zhuǎn)差功率輸入狀態(tài)當(dāng)電機(jī)以發(fā)電狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，它被拖著運(yùn)轉(zhuǎn)，從軸上輸入機(jī)械功率，經(jīng)機(jī)電能量變換后以電功率的形式從定子側(cè)輸出（饋出）到電網(wǎng)。PsP1M3~CUPmech7.1.1異步電機(jī)轉(zhuǎn)子附加電動(dòng)勢(shì)的作用異步電機(jī)運(yùn)行時(shí)其轉(zhuǎn)子相電動(dòng)勢(shì)為

6、式中s—異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率；Er0—繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)的相電動(dòng)勢(shì)，或稱轉(zhuǎn)子開路電動(dòng)勢(shì)，也就是轉(zhuǎn)子額定相電壓值。(7-1)轉(zhuǎn)子相電流的表達(dá)式為：式中Rr—轉(zhuǎn)子繞組每相電阻；Xr0—s=1時(shí)的轉(zhuǎn)子繞組每相漏抗。(7-2)轉(zhuǎn)子附加電動(dòng)勢(shì)圖7-1繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子附加電動(dòng)勢(shì)的原理圖~~~~附加電動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)有相同的頻率，可同相或反相串接。引入可控的交流附加電動(dòng)勢(shì)有附加電動(dòng)勢(shì)時(shí)的轉(zhuǎn)子相電流：如圖7-1所示，繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)在外接附加電動(dòng)勢(shì)時(shí)，轉(zhuǎn)子回路的相電流表達(dá)式(7-3)轉(zhuǎn)子附加電動(dòng)勢(shì)的作用1.Er與Eadd同相當(dāng)Eadd?，使得：這里：轉(zhuǎn)速上升；轉(zhuǎn)子附加電動(dòng)勢(shì)的作用（

7、續(xù)）當(dāng)Eadd?，使得：這里：轉(zhuǎn)速下降；轉(zhuǎn)子附加電動(dòng)勢(shì)的作用（續(xù)）2.Er與Eadd反相同理可知，若減少或串入反相的附加電動(dòng)勢(shì)，則可使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降低。所以，在繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的轉(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異步電機(jī)雙饋調(diào)速的五種工況本節(jié)摘要電機(jī)在次同步轉(zhuǎn)速下作電動(dòng)運(yùn)行電機(jī)在反轉(zhuǎn)時(shí)作倒拉制動(dòng)運(yùn)行電機(jī)在超同步轉(zhuǎn)速下作回饋制動(dòng)運(yùn)行電機(jī)在超同步轉(zhuǎn)速下作電動(dòng)運(yùn)行電機(jī)在次同步轉(zhuǎn)速下作回饋制動(dòng)運(yùn)行異步電機(jī)的功率關(guān)系忽略機(jī)械損耗和雜散