电力拖动自动控制系统运动控制系统第8章.ppt

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1、第八章绕线转子异步电机转子变频控制系统内容提要绕线转子异步电机转子变频控制原理绕线转子异步电机转子变频控制的四种基本工况绕线转子异步电机转子变频串级调速系统绕线转子异步电机转子变频双馈控制系统8.1绕线转子异步电机转子变频控制原理~定子与交流电网连接双馈调速原理示意图转子接交流电源或外接电动势P1Ps定子侧与交流电网连接转子侧与电力电子装置连接，改变转子侧外接的电动势，可以控制转差频率，同时控制转子侧输出或输入的电功率，只增加不多的转子电路损耗。8.1.1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—绕线转子异步电动机在转子不动时

2、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。(8-1)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。(8-2)转子附加电动势图8-1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8-1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(8-3)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Eadd，使得：这里：转速下降；转子附加电动势的作用

3、（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差频率和转速。8.1.2转子电路变频器异步电机转子电动势与电流的频率在不同转速下有不同的数值,其值与交流电网的频率往往不一致，所以不能把电机转子直接与交流电网相连，必须通过一个中间变换环节才能连接到交流电网。绕线转子异步电机转子变频控制系统的基本结构功率变换单元电网K1M3~K2TIPm(1-s)PmsPm通过调节转差功率大小和流向调节转速8.1.2转子电路变频器图8-2只能用于由转子电路馈出电功率的系统，又称

4、作串级调速系统图8-2转子电路连接不控整流器和晶闸管有源逆变器用以馈出电功率sPm转子电路可馈入、馈出电功率的双馈系统，功率变换装置必须是可逆的，如图8-3所示，其中CU1和CU2都可兼作可控整流和逆变单元。图8-3转子电路连接可馈出或馈入电功率的双PWM交-直-交变频器sPm8.2绕线转子异步电机转子变频控制的四种基本工况本节摘要电机在次同步转速下作电动运行电机在超同步转速下作电动运行电机在超同步转速下作发电运行电机在次同步转速下作发电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（8-4a）式中Pm—从电机定子传入转子（或由转子传出给

5、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。当转子变频器传输功率的方向不同时，和可正可负，因而使绕线转子异步电机转子变频控制系统产生电动与发电、次同步与超同步排列组合的四种基本工作状况。图8-4绕线型异步电动机在转子附加电动势时的工况及其功率流程a)次同步速电动状态c)超同步速发电状态b)超同步速电动状态d)次同步速发电状态CU——功率变换单元1.电机在次同步转速下作电动运行转子侧每相加上与Er0反相的附加电动势+Eadd（Eadd

6、侧输入功率，轴上输出机械功率。功率流程snTesPmsPmP1Pm(1-s)PmCU001n1a）次同步速电动状态~2.电动机在超同步转速下作电动运行当电动机已在的情况下作电动运行，轴上拖动恒转矩的额定负载，若转子侧串入了与同相的附加电动势，则式（8-3）变为：从前面讨论可知，只要不断加大附加电动势的幅值，就可提高电动机的转速。2.电动机在超同步转速下作电动运行当电动机的转速到达或超过额定转速时，如继续加大，转子电动势必然反相变负，电动机将加速到的新的稳态下工作，即超同步电动运行状态。必须指出，此时电动机转速虽然超过了其同步转速，但它仍拖动着负载作电动运转。因此电动机轴上可以输

7、出比其铭牌所示额定功率还要高的功率。2.电动机在超同步转速下作电动运行电动机轴上输出机械功率由定子侧与转子侧两部分输入电功率合成，电动机处于定、转子双输入状态，式（8-4a）可改写成：（式中s本身为负值）。其功率流程示于图8-4b。3.电机在超同步转速下作发电运行工作条件：进入这种运行状态的必要条件是有机械外力作用在电机轴上，并使电机能在超过其同步转速n1的情况下运行。典型的应用是风力发电机。运行工况：电机处在发电状态工作，s<0，电机功率由负载通过电机轴输入，经过机电能量变换分别从电机定子