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

電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng),電氣工程學(xué)院 自動(dòng)化,楊霞,2010年6月,第7章 繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速系統(tǒng),內(nèi) 容 提 要,第8章 同步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng),課程總結(jié),第6章 基于動(dòng)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng),第1章 交流調(diào)速系統(tǒng)概述,第5章 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng),第7章 繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速系統(tǒng),第9章 伺服系統(tǒng)*,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理 7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng) 7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性 7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng) 7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式 7.7* 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,轉(zhuǎn)差功率的利用：如何處理轉(zhuǎn)差功率在很大程度上影響著調(diào)速系統(tǒng)的效率。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。 “雙饋”名字的由來：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)。,“雙饋”的特點(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。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。,“雙饋”調(diào)速實(shí)質(zhì)：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)的調(diào)速。,7.1 繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子：可以串電阻調(diào)速,原理：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。,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,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,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,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,Ps轉(zhuǎn)差功率,P1定子功率,在轉(zhuǎn)子繞組回路中引入一個(gè)可控的交流附加電動(dòng)勢(shì) 來代替外接電阻，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 ，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。,繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子：可以串交流附加電動(dòng)勢(shì)調(diào)速,雙饋調(diào)速的基本結(jié)構(gòu),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)。,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,CU：功率變換單元（雙向變頻器）,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；,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,（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)。,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,轉(zhuǎn)子附加電動(dòng)勢(shì)的作用（引出調(diào)速原理）,異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)其轉(zhuǎn)子相電動(dòng)勢(shì)為 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)子開路相電動(dòng)勢(shì)，也就是轉(zhuǎn)子開路額定相電壓值。,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,在轉(zhuǎn)子短路情況下，轉(zhuǎn)子相電流的表達(dá)式為 式中 轉(zhuǎn)子繞組每相電阻； 時(shí)的轉(zhuǎn)子繞組每相漏抗。,轉(zhuǎn)子附加電動(dòng)勢(shì)的作用（引出調(diào)速原理）,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)。,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。 實(shí)質(zhì)：調(diào)節(jié)的是逆變角n，是控制。,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子附加電動(dòng)勢(shì)的作用(引出調(diào)速原理),復(fù)習(xí)一下:,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,調(diào)速原理：在轉(zhuǎn)子回路中串入一附加電勢(shì) 改變轉(zhuǎn)子回路電流 ，從而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，以達(dá)到調(diào)速的目的 。,1. Er 與 Eadd 同相(正號(hào)) 當(dāng) Eadd ， 使得： 這里：,轉(zhuǎn)速上升；,雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子附加電動(dòng)勢(shì)的作用(調(diào)速原理),7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,當(dāng) Eadd ， 使得： 這里：,轉(zhuǎn)速下降；,雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子附加電動(dòng)勢(shì)的作用(調(diào)速原理),7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,當(dāng) Eadd ， 使得： 這里：,轉(zhuǎn)速下降；,2. Er 與 Eadd反相(負(fù)號(hào)),雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子附加電動(dòng)勢(shì)的作用(調(diào)速原理),7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,當(dāng) Eadd ， 使得： 這里：,轉(zhuǎn)速上升；,雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子附加電動(dòng)勢(shì)的作用(調(diào)速原理),7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,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。 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實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。,1.電機(jī)在次同步轉(zhuǎn)速下作電動(dòng)運(yùn)行 2.電機(jī)在反轉(zhuǎn)時(shí)作倒拉制動(dòng)運(yùn)行 3.電機(jī)在超同步轉(zhuǎn)速下作回饋制動(dòng)運(yùn)行 4.電機(jī)在超同步轉(zhuǎn)速下作電動(dòng)運(yùn)行 5.電機(jī)在次同步轉(zhuǎn)速下作回饋制動(dòng)運(yùn)行,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,異步電機(jī)的功率關(guān)系,忽略機(jī)械損耗和雜散損耗時(shí)，異步電機(jī)在任何工況下的功率關(guān)系都可寫作,式中 Pm 從電機(jī)定子傳入轉(zhuǎn)子（或由轉(zhuǎn)子傳出給定子）的電 磁功率， sPm 輸入或輸出轉(zhuǎn)子電路的功率，即轉(zhuǎn)差功率， (1-s)Pm 電機(jī)軸上輸出或輸入的功率。,注意： 根據(jù)轉(zhuǎn)子電路引入的 與轉(zhuǎn)子繞組電動(dòng)勢(shì) 之間的大小和相位關(guān)系的不同，即由 由于轉(zhuǎn)子側(cè)串入附加電動(dòng)勢(shì)極性和大小的不同， s 和 Pm 都可正可負(fù)，因而可以有五種不同的工作情況。,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,1. 電機(jī)在次同步轉(zhuǎn)速下作電動(dòng)運(yùn)行,工作條件： 定子接交流電網(wǎng)；轉(zhuǎn)子側(cè)每相加上與 Er0 反相的附加電動(dòng)勢(shì) Eadd（Eadd Er0），并把轉(zhuǎn)子三相回路連通；軸上帶有反抗性的恒值負(fù)載 。 運(yùn)行工況： 電機(jī)在固有的機(jī)械特性上以sN作電動(dòng)運(yùn)行，在轉(zhuǎn)子側(cè)加Eadd，轉(zhuǎn)差率為0s1，從定子側(cè)輸入功率，軸上輸出機(jī)械功率。 運(yùn)行分析： 則：Ir 與Er 相位趨于一致，與 Eadd反相， 低于同步速（次同步）運(yùn)行。 這時(shí)功率關(guān)系: 正常軸上輸出機(jī)械功率，拖動(dòng)負(fù)載運(yùn)行。,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,2. 電機(jī)在反轉(zhuǎn)時(shí)作倒拉制動(dòng)運(yùn)行,工作條件： 工況1延續(xù)，軸上帶有位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載（這是進(jìn)入倒拉制動(dòng)運(yùn)行的必要條件），此時(shí)逐漸減少 Eadd 值，只要反相附加電動(dòng)勢(shì) Eadd 有一定數(shù)值，則電機(jī)將反轉(zhuǎn)。 運(yùn)行工況： 在反相Eadd與位能負(fù)載外力作用下，電機(jī)進(jìn)入倒拉制動(dòng)運(yùn)行狀，此時(shí)由電網(wǎng)輸入電機(jī)定子的功率和由負(fù)載輸入電機(jī)軸的功率兩部分合成轉(zhuǎn)差功率，并從轉(zhuǎn)子側(cè)饋送給電網(wǎng)。 運(yùn)行分析： 這時(shí)功率關(guān)系:,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,3. 電機(jī)在超同步轉(zhuǎn)速下作回饋制動(dòng)運(yùn)行,工作條件： 進(jìn)入這種運(yùn)行狀態(tài)的必要條件是有位能性機(jī)械外力作用在電機(jī)軸上，并使電機(jī)能在超過其同步轉(zhuǎn)速n1的情況下運(yùn)行。 此時(shí)，如果處于發(fā)電狀態(tài)運(yùn)行的電機(jī)轉(zhuǎn)子回路再串入一個(gè)與 sEr0 反相的附加電動(dòng)勢(shì)Eadd ，電機(jī)將在比未串入Eadd 時(shí)的轉(zhuǎn)速更高的狀態(tài)下作回饋制動(dòng)運(yùn)行。 運(yùn)行工況： 電機(jī)處在發(fā)電狀態(tài)工作，s 0，電機(jī)功率由負(fù)載通過電機(jī)軸輸入，經(jīng)過機(jī)電能量變換分別從電機(jī)定子側(cè)與轉(zhuǎn)子側(cè)饋送至電網(wǎng)。 運(yùn)行分析： 這時(shí)功率關(guān)系:,下坡,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,4. 電機(jī)在超同步轉(zhuǎn)速下作電動(dòng)運(yùn)行,工作條件： 工況1延續(xù)，設(shè)電機(jī)原已在 0 s 1 作電動(dòng)運(yùn)行，轉(zhuǎn)子側(cè)串入了同相的附加電動(dòng)勢(shì)+Eadd，軸上拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩的反抗性負(fù)載。 當(dāng)接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，如繼續(xù)加大+Eadd電機(jī)將加速到的新的穩(wěn)態(tài)下工作，即電機(jī)在超過其同步轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)行。 運(yùn)行工況： 電機(jī)的軸上輸出功率由定子側(cè)與轉(zhuǎn)子側(cè)兩部分輸入功率合成，電機(jī)處于定、轉(zhuǎn)子雙輸入狀態(tài)，其輸出功率超過額定功率。 運(yùn)行分析： 這時(shí)功率關(guān)系:,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,5. 電機(jī)在次同步轉(zhuǎn)速下作回饋制動(dòng)運(yùn)行,工作條件： 很多工作機(jī)械為了提高其生產(chǎn)率，希望電力拖動(dòng)裝置能縮短減速和停車的時(shí)間，因此必須使運(yùn)行在低于同步轉(zhuǎn)速電動(dòng)狀態(tài)的電機(jī)切換到制動(dòng)狀態(tài)下工作。 設(shè)電機(jī)原在低于同步轉(zhuǎn)速下作電動(dòng)運(yùn)行，其轉(zhuǎn)子側(cè)已加入一定的 Eadd 。要使之進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)，可以在電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)突加一個(gè)反相的附加電動(dòng)勢(shì)。 運(yùn)行工況： 在低于同步轉(zhuǎn)速下作電動(dòng)運(yùn)行，使 |- Eadd| 大于制動(dòng)初瞬的sEr0 ，電機(jī)定子側(cè)輸出功率給電網(wǎng)，電機(jī)成為發(fā)電機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)工作，并產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩以加快減速停車過程。 運(yùn)行分析：這時(shí)功率關(guān)系:,負(fù)值,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,五種工況小結(jié),圖 異步電機(jī)在轉(zhuǎn)子附加電動(dòng)勢(shì)時(shí)的工況及其功率流程,五種工況都是異步電機(jī)轉(zhuǎn)子加入附加電動(dòng)勢(shì)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)。 在工況a,b,c中，轉(zhuǎn)子側(cè)都輸出功率，可把轉(zhuǎn)子的交流電功率先變換成直流，然后再變換成與電網(wǎng)具有相同電壓與頻率的交流電功率。,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,7.2繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),基本思路：在異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中附加交流電動(dòng)勢(shì)調(diào)速的關(guān)鍵就是在轉(zhuǎn)子側(cè)串入一個(gè)可變頻、可變幅的附加電動(dòng)勢(shì) 。 怎樣才能獲得這樣的附加電動(dòng)勢(shì)呢？,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,獲得這樣的附加電動(dòng)勢(shì)，比較方便的辦法是：將異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電壓先整流成直流電壓，然后再引入一個(gè)附加的直流電動(dòng)勢(shì)，控制此直流附加電動(dòng)勢(shì)的幅值，就可以調(diào)節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。這樣，就把交流變壓變頻這一復(fù)雜問題，轉(zhuǎn)化為與頻率無關(guān)的直流變壓?jiǎn)栴}，對(duì)問題的分析與工程實(shí)現(xiàn)都更加容易。,串級(jí)調(diào)速的核心環(huán)節(jié)：附加電動(dòng)勢(shì)裝置。,串調(diào)裝置主電路（交直交變頻電路）,不控整流橋VR,平波電抗器,有源逆變橋VI,逆變變壓器TI,控制系統(tǒng)為轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制 系統(tǒng),串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成,電流反饋信號(hào)也可在直流側(cè)采樣得到,圖7-4 電氣串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)原理圖,系統(tǒng)組成,7.2.1串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的工作原理,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,工作過程,（1）起動(dòng) 起動(dòng)條件： 對(duì)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)而言，起動(dòng)應(yīng)有足夠大的轉(zhuǎn)子電流 Ir 或足夠大的整流后直流電流 Id ，為此，轉(zhuǎn)子整流電壓 Ud 與逆變電壓 Ui 間應(yīng)有較大的差值。,控制逆變角 ，使在起動(dòng)開始的瞬間，Ud與 Ui 的差值能產(chǎn)生足夠大的 Id ，以滿足所需的電磁轉(zhuǎn)矩，但又不超過允許的電流值，這樣電動(dòng)機(jī)就可在一定的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩下加速起動(dòng)。 隨著轉(zhuǎn)速的增高，相應(yīng)地增大 角以減小值 Ui ，從而維持加速過程中動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩基本恒定 。,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,（2）調(diào)速 調(diào)速原理：通過改變 角的大小調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 調(diào)速過程：,（3） 停車 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)沒有制動(dòng)停車功能。只能靠減小 角逐漸減速，并依靠負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩的作用自由停車。,結(jié) 論： 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)能夠靠調(diào)節(jié)逆變角 實(shí)現(xiàn)平滑無級(jí)調(diào)速 系統(tǒng)能把異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差功率回饋給交流電網(wǎng)，從而使扣除裝置損耗后的轉(zhuǎn)差功率得到有效利用，大大提高了調(diào)速系統(tǒng)的效率。,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,當(dāng)系統(tǒng)在理想空載狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)（Id = 0），轉(zhuǎn)子直流回路的電壓平衡方程式變成,其中，s0 異步電動(dòng)機(jī)在串級(jí)調(diào)速時(shí)對(duì)應(yīng)于某一 角的理想空載轉(zhuǎn)差率，并取 K1 = K2，則,整流后轉(zhuǎn)子回路電壓平衡方程式,回顧幾個(gè)公式：,由此可得相應(yīng)的理想空載轉(zhuǎn)速 n0 為：,式中 nsyn 異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速。,7.3 異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,相當(dāng)于直流側(cè)在平波電抗器后面短路，也即不串入附加電勢(shì),電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性近似于固有機(jī)械特性,但轉(zhuǎn)子電流還流經(jīng)整流二極管及平波電抗器，相當(dāng)于在轉(zhuǎn)子回路中串入了與二極管管壓降相當(dāng)?shù)囊浑娮杓鞍央娍蛊髡鬯愕浇涣鱾?cè)的一個(gè)等效電感 。,電阻的串入，使機(jī)械特性稍軟,電抗的串入，使最大轉(zhuǎn)矩減小,固定 為某一個(gè)確定值1，可得到一條人為機(jī)械特性曲線,在不同的 角下，機(jī)械特性是一組平行的曲線,（1）空載轉(zhuǎn)差率s0（空載轉(zhuǎn)速n0),（2）特性曲線直線段的斜率與最大轉(zhuǎn)矩,等效電路圖,解得,電流連續(xù)時(shí),逆變角 減小，空載轉(zhuǎn)差率s0 增大,電流斷續(xù)時(shí),只有當(dāng)三相整流電壓ud 波形中的最低點(diǎn)， 高于ui 波形的最高點(diǎn)時(shí),電流才會(huì)真正為零 。,電流斷續(xù)后的機(jī)械特性將上翹， S0 將變小,串級(jí)調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性圖,圖7-6 異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性 a) 大電機(jī) b)小電機(jī),7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,1. 轉(zhuǎn)子整流電路,圖7-7 轉(zhuǎn)子整流電路,7.3.2串級(jí)調(diào)速的轉(zhuǎn)子整流電路,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,2.電路分析,換相重疊壓降,換相重疊角,換相重疊波形,7.3.2串級(jí)調(diào)速的轉(zhuǎn)子整流電路,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,根據(jù)電力電子技術(shù)中介紹的理論，換相重疊角為,換相重疊角定義,其中 XD0 s = 1時(shí)折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的電動(dòng)機(jī)定子和轉(zhuǎn)子每相漏抗。,當(dāng)電流 Id 增大到按上式計(jì)算出來的 角大于60時(shí)，器件在自然換相點(diǎn)處未能結(jié)束換流，從而迫使本該在自然換相點(diǎn)換流的器件推遲換流，出現(xiàn)了強(qiáng)迫延遲換相現(xiàn)象，所延遲的角度稱作強(qiáng)迫延時(shí)換相角 p 。,7.3.2串級(jí)調(diào)速的轉(zhuǎn)子整流電路,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,轉(zhuǎn)子整流電路的工作狀態(tài) (三種:兩種正常,一種非正常故障),（1）第一種工作狀態(tài)的特征是 0 60， p = 0 此時(shí)，轉(zhuǎn)子整流電路處于正常的不可控整流工作狀態(tài)，可稱之為第一工作區(qū)。換流期間3個(gè)元件導(dǎo)通,其余時(shí)間2個(gè)元件導(dǎo)通。 （2）第二種工作狀態(tài)的特征是 = 60， 0 p 30 這時(shí)，由于強(qiáng)迫延遲換相的作用，使得整流電路好似處于可控的整流工作狀態(tài)， p 角相當(dāng)于整流器件的控制角，這一狀態(tài)稱作第二工作區(qū)。 任意時(shí)刻3個(gè)元件導(dǎo)通。 （3）當(dāng) = 30時(shí)，整流電路中會(huì)出現(xiàn)4個(gè)器件同時(shí)導(dǎo)通，形成共陽極組和共陰極組器件雙換流的重疊現(xiàn)象，此后 p 保持為30，而 角繼續(xù)增大，整流電路處于第三種工作狀態(tài)，這是一種非正常的故障狀態(tài)。,7.3.2串級(jí)調(diào)速的轉(zhuǎn)子整流電路,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,轉(zhuǎn)子整流電流與 、p 間的函數(shù)關(guān)系,圖7-8 轉(zhuǎn)子整流電路的 = f ( Id )， p = f ( Id ),7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,7.3.2串級(jí)調(diào)速的轉(zhuǎn)子整流電路,串級(jí)調(diào)速時(shí)轉(zhuǎn)子整流電路的電流和電壓,式中 RD = sRs + Rr 為折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的電動(dòng)機(jī)定子和轉(zhuǎn)子每相等效電阻。,7.3.2串級(jí)調(diào)速的轉(zhuǎn)子整流電路,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,當(dāng)p = 0， = 0 60 時(shí)表示轉(zhuǎn)子整流電路工作在第一工作區(qū)。 當(dāng) 0 p 30， =60時(shí)表示轉(zhuǎn)子整流電路工作在第二工作區(qū)；,7.3.2串級(jí)調(diào)速的轉(zhuǎn)子整流電路,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,7.3.3 串級(jí)調(diào)速機(jī)械特性方程式,圖79 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),a）主電路,b）等效電路,1.串級(jí)調(diào)速電路結(jié)構(gòu),7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,2.串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)電路方程,轉(zhuǎn)子整流電路的輸出電壓為 逆變器直流側(cè)電壓 電壓平衡方程,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,3.串級(jí)調(diào)速轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)速方程 （轉(zhuǎn)速特性n=f（Id，）,將 s = (n0 n ) / n0代入上式，得到串級(jí)調(diào)速時(shí)的轉(zhuǎn)速特性為,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,等效電動(dòng)勢(shì)系數(shù)公式,如借用直流電動(dòng)機(jī)的概念和有關(guān)算式，引入電動(dòng)勢(shì)系數(shù) CE ，使,轉(zhuǎn)速特性方程的直觀形式,其中，,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,兩種轉(zhuǎn)速特性的比較（串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)與直流調(diào)速系統(tǒng)）,1.異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)與直流它勵(lì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速特性在形式上完全相同，改變電壓即可得到一族平行移動(dòng)的調(diào)速特性。 2.在直流調(diào)速系統(tǒng)中，須直接改變電壓 U；而在異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中，它是通過改變控制角 來實(shí)現(xiàn)的。 3.在串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中總電阻 R 較大，系統(tǒng)的調(diào)速特性較軟；對(duì)于p 0 的第二工作區(qū)，計(jì)及p 的影響，在同一逆變角 下的電壓更小，相當(dāng)于也發(fā)生變化，因而調(diào)速特性更軟。,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,4.串級(jí)調(diào)速電磁轉(zhuǎn)矩方程 （轉(zhuǎn)矩特性Te=f（Id）,電磁功率 Pm = Ps /s，因此電磁轉(zhuǎn)矩為,0 理想空載機(jī)械角轉(zhuǎn)速rad/s,式中,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性:第一工作區(qū) p= 0 , =00600,第一工作區(qū) p= 0 ，令 dTe/dId = 0，求電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算最大值Te1m,注意： Te1m是計(jì)算最大值，表示保持第一工作區(qū)將會(huì)達(dá)到最大值（實(shí)際不存在）。,下面將根據(jù)轉(zhuǎn)子整流電路工作在兩個(gè)不同工作區(qū)分別分析,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性:第二工作區(qū) 0p300 , =600,第二工作區(qū)， 0p300 , =600 ，令 dTe/d p = 0，求電磁轉(zhuǎn)矩計(jì)算最大值Te2m,注意： Te2m是實(shí)際最大值，當(dāng)p 150時(shí)Te下降。,將Id代入Te得：,這時(shí)p=150,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,轉(zhuǎn)子整流電路是否發(fā)生強(qiáng)迫延遲導(dǎo)通現(xiàn)象的臨界工作點(diǎn)即一區(qū)與二區(qū)的交接處：p=00 ， =600,交接轉(zhuǎn)矩:,交接電流:,注意:忽略定子電阻,異步機(jī)固有特性上的最大轉(zhuǎn)矩:,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,5.串級(jí)調(diào)速機(jī)械特性方程 （機(jī)械特性Te=f（s）,當(dāng)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)在第一工作區(qū)運(yùn)行時(shí)， ，代入上式，再令 ，可求出電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算最大值Te1m 。,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,第一工作區(qū)的機(jī)械特性方程式,s1m = s1m- s10：在給定 值下，從理想空載到計(jì)算最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)的轉(zhuǎn)差率增量； s1 = s- s10 ：在相應(yīng)的 值下，由負(fù)載引起的轉(zhuǎn)差率增量； s10 ：相應(yīng) 值下的理想空載轉(zhuǎn)差率； s1m：對(duì)應(yīng)于計(jì)算最大轉(zhuǎn)矩Te1m的臨界轉(zhuǎn)差率：,式中,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,第二工作區(qū)的機(jī)械特性方程式,s2m = s2m- s20 ：計(jì)及強(qiáng)迫延時(shí)換相，對(duì)應(yīng)于某一p 值時(shí)的轉(zhuǎn)差率增量； s2 = s- s20 ：在給定 與p值下，由負(fù)載引起的轉(zhuǎn)差率增量; s20：相應(yīng) 與 p 值下的理想空載轉(zhuǎn)差率：,式中,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,幾種最大轉(zhuǎn)矩的關(guān)系和計(jì)算,從異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)可計(jì)算出額定轉(zhuǎn)矩TeN和正常運(yùn)行時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩Tem 。 對(duì)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)來說，有實(shí)用意義的是第一工作區(qū)的計(jì)算最大轉(zhuǎn)矩 Te1m 和第二工作區(qū)真正的最大轉(zhuǎn)矩 Te2m （可證明，Te2m 對(duì)應(yīng)于p= 15）。還有第一、二工作區(qū)交界的轉(zhuǎn)矩值，稱作交接轉(zhuǎn)矩 Te1-2 。,式（7-26）說明，異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速時(shí)所能產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩比正常接線時(shí)減少了17.3%，這在選用電機(jī)時(shí)必須注意。 式（7-27）說明，Te1-2 = 0.716 Tem，而異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩過載能力一般大于2，即Tem 2TeN，所以當(dāng)電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下工作時(shí)，還是處于第一工作區(qū)。,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性,圖7-10 異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,本節(jié)提要 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的效率 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)及其改善途徑 斬波控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng) 串級(jí)調(diào)速裝置的電壓和容量,*7.4 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,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,*7.4.1 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的效率,圖7-11 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)效率分析 a)系統(tǒng)的功率傳遞 b)系統(tǒng)的功率流程圖,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)功率流程,在串級(jí)調(diào)速時(shí)（圖7-11a），Ps未被全部消耗掉，而是扣除了轉(zhuǎn)子銅損 PCur、雜散損耗 Ps 和附加的串級(jí)調(diào)速裝置損耗 Ptan 后通過轉(zhuǎn)子整流器與逆變器返回電網(wǎng)，這部分返回電網(wǎng)的功率稱作回饋功率 Pf 。 對(duì)整個(gè)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)來說，它從電網(wǎng)吸收的凈有功功率應(yīng)為 Pin = P1 Pf 。,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)效率及比較,串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的總效率,式中 p 是異步電動(dòng)機(jī)定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)的總損耗； ptan 附加的串級(jí)調(diào)速傳動(dòng)(tandem drive)裝置損耗 。,轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速的效率,當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速時(shí)，調(diào)速系統(tǒng)的效率是,=,其中，Pm(1- s) 項(xiàng)隨s 的變化和串級(jí)調(diào)速時(shí)一樣，而所串電阻越大時(shí)，pCus 越大，p 也越大，因而效率 R 越低，幾乎是隨著轉(zhuǎn)速的降低而成比例地減少。,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,效率的比較,串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的總效率是比較高的，且當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，sch 的減少并不多。 而繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速時(shí)的效率幾乎隨轉(zhuǎn)速的降低而成比例地減少。,圖7-12 電氣串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)與轉(zhuǎn)子串電阻 調(diào)速系統(tǒng) = f (s) 的比較,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,*7.4.2 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)及其改善途徑,串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)與系統(tǒng)所用的異步電動(dòng)機(jī)、不可控整流器和逆變器三大部分有關(guān)： 異步電動(dòng)機(jī)本身的功率因數(shù)就會(huì)隨著負(fù)載的減輕而下降； 轉(zhuǎn)子整流器的換相重迭和強(qiáng)迫延遲導(dǎo)通等作用都會(huì)通過電機(jī)從電網(wǎng)吸收換相無功功率； 逆變器的相控作用使其電流與電壓不同相，也要消耗無功功率。,功率因數(shù)計(jì)算公式,s 系統(tǒng)總的視在功率； Q1 電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)吸收的無功功率； Qf 逆變變壓器從電網(wǎng)吸收的無功功率。,式中,串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù),7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,功率因數(shù)范圍,一般串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)在高速運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)為0.60.65，比正常接線時(shí)電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)減少0.1左右； 在低速時(shí)可降到0.40.5（對(duì)調(diào)速范圍為2的系統(tǒng)）。這是串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)。 對(duì)于寬調(diào)速的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，隨著轉(zhuǎn)差率的增大，系統(tǒng)的功率因數(shù)還要下降，這是串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)能否被推廣應(yīng)用的關(guān)鍵問題之一。,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,*7.4.3 斬波控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),問題的提出 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)功率因數(shù)差的一個(gè)重要原因就是采用了相位控制的逆變器，控制角 越大時(shí)，逆變器從電網(wǎng)吸收的無功功率越多。 如果用斬波器來控制直流電壓，而將逆變器的控制角設(shè)定為允許的最小值不變，即可降低無功的消耗，而提高系統(tǒng)功率因數(shù)。,圖 斬波控制串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)原理圖,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,工作原理,當(dāng)它接通時(shí)，逆變器輸出的附加電動(dòng)勢(shì)被短接（Eadd = 0）； 斷開時(shí)，輸出電動(dòng)勢(shì)最大（ Eadd = Ui）。 設(shè)斬波器的開關(guān)周期為 T ，開關(guān)接通的時(shí)間為 ，則逆變器經(jīng)CH送出的平均電動(dòng)勢(shì)為,改變占空比（T- ）/ T 即可調(diào)節(jié)平均電動(dòng)勢(shì)的大小，從而調(diào)節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。,圖 轉(zhuǎn)子斬波串級(jí)調(diào)速時(shí)的附加電動(dòng)勢(shì)波形,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,斬波控制串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速方程,當(dāng)轉(zhuǎn)子回路整流器和逆變器都是橋式電路時(shí)，可得理想空載的電壓平衡方程式,n0 不同占空比時(shí)的理想空載轉(zhuǎn)速； nsyn異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速。,式中,因此,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,系統(tǒng)的功率因數(shù),在斬波控制時(shí)，逆變角設(shè)定為 min ，則逆變器從電網(wǎng)吸收的無功功率可減到最小程度。圖7-16繪出了帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的斬波控制串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)在不同轉(zhuǎn)差率下的功率因數(shù)。,圖 兩種串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)比較,斬波控制串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),常規(guī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,*7.4.4 串級(jí)調(diào)速裝置的電壓和容量,串級(jí)調(diào)速裝置是指整個(gè)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中除異步電動(dòng)機(jī)以外為實(shí)現(xiàn)串級(jí)調(diào)速而附加的所有功率部件，包括轉(zhuǎn)子整流器、逆變器和逆變變壓器。從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，必須正確合理地選擇這些附加設(shè)備的電壓和容量，以提高整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的性能價(jià)格比。,整流器和逆變器容量,選擇主要依據(jù)其電流與電壓的定額。 電流定額決定于異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的額定電流和所拖動(dòng)的負(fù)載 IrN； 電壓定額則決定于異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的額定相電壓（即轉(zhuǎn)子開路電動(dòng)勢(shì) Er0 ）和系統(tǒng)的調(diào)速范圍 D。這里，,其中， n0min 是調(diào)速系統(tǒng)的最低轉(zhuǎn)速，對(duì)應(yīng)于最大理想空載轉(zhuǎn)差率 s0max ，可得,調(diào)速范圍越大時(shí) s0max也越大，整流器和逆變器所承受的電壓越高。,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,逆變變壓器的容量,逆變變壓器的二次側(cè)相電壓,逆變變壓器的容量計(jì)算,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,7.5.1 雙閉環(huán)控制串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的組成,圖7-13 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),系統(tǒng)結(jié)構(gòu),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,控制環(huán)節(jié)說明,圖7-16所示為雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)原理圖。圖中，轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)取自異步電動(dòng)機(jī)軸上聯(lián)接的測(cè)速發(fā)電機(jī)，電流反饋信號(hào)取自逆變器交流側(cè)的電流互感器，也可通過霍爾變換器或直流互感器取自轉(zhuǎn)子直流回路。 為了防止逆變器逆變顛覆，在電流調(diào)節(jié)器ACR輸出電壓為零時(shí)，應(yīng)整定觸發(fā)脈沖輸出相位角為 = min 。,系統(tǒng)比較,圖716所示的系統(tǒng)與直流不可逆雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)一樣，具有靜態(tài)穩(wěn)速與動(dòng)態(tài)恒流的作用。 所不同的是它的控制作用都是通過異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路實(shí)現(xiàn)的。,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,在圖716所示的系統(tǒng)中，可控整流裝置、調(diào)節(jié)器以及反饋環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖均與直流調(diào)速系統(tǒng)中相同，本節(jié)不再贅述。 但是，在異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子直流回路中，不少物理量都與轉(zhuǎn)差率有關(guān)，所以要單獨(dú)處理。,*7.5.2 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型,1轉(zhuǎn)子直流回路的傳遞函數(shù),串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)子直流回路的動(dòng)態(tài)電壓平衡方程,式中,Ud0 = 2.34Er0 cosp當(dāng) s = 1 時(shí)轉(zhuǎn)子整流器輸出的空載電壓； Ui0 = 2.34UT2 cos 逆變器直流側(cè)的空載電壓；,7.1 繞線型異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速工作原理,7.2 繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.6 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式,7.3 串級(jí)調(diào)速的機(jī)械特性,7.4 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),7.5 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),7.7 繞線轉(zhuǎn)子異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,轉(zhuǎn)子直流回路的傳遞函數(shù),由上式可求得轉(zhuǎn)子直流回路的傳遞函數(shù), 轉(zhuǎn)子直流回路的時(shí)間常數(shù)； 轉(zhuǎn)子直流回路的放大系數(shù)。,式中,轉(zhuǎn)子直流回路的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖,圖