运动控制系统(18).ppt

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1、第十八讲7.1异步电机双馈调速工作原理7.2异步电机在次同步电动状态下的双馈系统——串级调速系统7.3异步电动机串级调速时的机械特性第7章绕线转子异步电机双馈调速系统——转差功率馈送型调速系统7.0引言转差功率问题转差功率始终是人们在研究异步电动机调速方法时所关心的问题，因为节约电能是异步电动机调速的主要目的之一，而如何处理转差功率又在很大程度上影响着调速系统的效率。如第5章所述，交流调速系统按转差功率的处理方式可分为三种类型。交流调速系统按转差功率的分类1）转差功率消耗型——异步电机采用调压控制等调速方式，转速越低时，转差功率的消耗越大，效率越

2、低；但这类系统的结构简单，设备成本最低，所以还有一定的应用价值。2）转差功率不变型——变频调速方法转差功率很小，而且不随转速变化，效率较高；但在定子电路中须配备与电动机容量相当的变压变频器，相比之下，设备成本最高。3）转差功率馈送型——控制绕线转子异步电动机的转子电压，利用其转差功率并达到调节转速的目的，这种调节方式具有良好的调速性能和效率；但要增加一些设备。7.1异步电机双馈调速工作原理本节提要概述异步电机转子附加电动势的作用异步电机双馈调速的五种工况转差功率的利用作为异步电动机，必然有转差功率，要提高调速系统的效率，除了尽量减小转差功率外，还

3、可以考虑如何去利用它。但要利用转差功率，就必须使异步电动机的转子绕组有与外界实现电气联接的条件，显然笼型电动机难以胜任，只有绕线转子电动机才能做到。7.1.0概述绕线转子异步电动机PsP1绕线转子异步电动机结构如图所示，从广义上讲，定子功率和转差功率可以分别向定子和转子馈入，也可以从定子或转子输出，故称作双馈电机。~绕线转子异步电动机转子串电阻调速根据电机理论，改变转子电路的串接电阻，可以改变电机的转速。转子串电阻调速的原理如图所示，调速过程中，转差功率完全消耗在转子电阻上。PmPmechPs双馈调速的概念所谓“双馈”，就是指把绕线转子异步电机的

4、定子绕组与交流电网连接，转子绕组与其他含电动势的电路相连接，使它们可以进行电功率的相互传递。至于电功率是馈入定子绕组和/或转子绕组，还是由定子绕组和/或转子绕组馈出，则要视电机的工况而定。双馈调速的基本结构功率变换单元电网K1M3~K2TI如上图所示，在双馈调速工作时，除了电机定子侧与交流电网直接连接外，转子侧也要与交流电网或外接电动势相连，从电路拓扑结构上看，可认为是在转子绕组回路中附加一个交流电动势。功率变换单元由于转子电动势与电流的频率随转速变化，即f2=sf1，因此必须通过功率变换单元（PowerConverterUnit—CU）对不同频

5、率的电功率进行电能变换。对于双馈系统来说，CU应该由双向变频器构成，以实现功率的双向传递。双馈调速的功率传输（1）转差功率输出状态异步电动机由电网供电并以电动状态运行时，它从电网输入（馈入）电功率，而在其轴上输出机械功率给负载，以拖动负载运行；CUP1PsM3~Pmech（2）转差功率输入状态当电机以发电状态运行时，它被拖着运转，从轴上输入机械功率，经机电能量变换后以电功率的形式从定子侧输出（馈出）到电网。PsP1M3~CUPmech7.1.1异步电机转子附加电动势的作用异步电机运行时其转子相电动势为式中s—异步电动机的转差率；Er0—绕线转子异

6、步电动机在转子不动时的相电动势，或称转子开路电动势，也就是转子额定相电压值。(7-1)转子相电流的表达式为：式中Rr—转子绕组每相电阻；Xr0—s=1时的转子绕组每相漏抗。(7-2)转子附加电动势图7-1绕线转子异步电动机转子附加电动势的原理图~~~~附加电动势与转子电动势有相同的频率，可同相或反相串接。引入可控的交流附加电动势有附加电动势时的转子相电流：如图7-1所示，绕线转子异步电动机在外接附加电动势时，转子回路的相电流表达式(7-3)转子附加电动势的作用1.Er与Eadd同相当Eadd，使得：这里：转速上升；转子附加电动势的作用（续）当E

7、add，使得：这里：转速下降；转子附加电动势的作用（续）2.Er与Eadd反相同理可知，若减少或串入反相的附加电动势，则可使电动机的转速降低。所以，在绕线转子异步电动机的转子侧引入一个可控的附加电动势，就可调节电动机的转速。7.1.2异步电机双馈调速的五种工况本节摘要电机在次同步转速下作电动运行电机在反转时作倒拉制动运行电机在超同步转速下作回馈制动运行电机在超同步转速下作电动运行电机在次同步转速下作回馈制动运行异步电机的功率关系忽略机械损耗和杂散损耗时，异步电机在任何工况下的功率关系都可写作（7-4）式中Pm—从电机定子传入转子（或由转子传出给

8、定子）的电磁功率sPm—输入或输出转子电路的功率，即转差功率(1-s)Pm—电机轴上输出或输入的功率由于转子侧串入附加电动势极性和大小的