转差功率回馈型调速系统PPT课件

Ir
sEr0 Eadd Rr2 (sXr0)2
(14-3)
18
转子附加电动势的作用
1. Er 与 Eadd 同相 当 Eadd ，
s 1 E r0 E ad dI rT en s
使得：
s1E r0E ad ds2E r0E a ' dd
这里：
s1 s2 转速上升；（超同步串级调速）
P1
3M~
Pmech
Ps
CU
13
（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。
P1
3M~
Pmech
Ps
CU
14
14.1.1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
Er sEr0
(14-1)
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。
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14.1.2 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
第十四章 转差功率回馈型调速系统 异步电动机双馈调速工作原理 调压调速系统基本概念 调压调速系统
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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。
如十三章所述，交流调速系统按转差功 率的处理方式可分为三种类型。
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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
P msm P (1s)P m （14-4）
式中 Pm —从电机定子传入转子（或由转子传
出给定子）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。 23
~
引入可控的交 流附加电动势
M 3~
~ Er sEr0
E add
Ir
~
~
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。
图14-1 绕线转子异步电动机转子附加电动势的原理图 17
有附加电动势时的转子相电流：
如图14-1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
电网
K1
K2
M
TI
3~
功率变换单元
10
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。
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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（Power
~
Pm
Pmech Ps
8
双馈调速的概念
所谓“双馈”，就是指把绕线转子异步 电机的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。
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双馈调速的基本结构
由于转子侧串入附加电动势极性和大小
的不同，s和Pm都可正可负，因而可以有
以下五种不同的工作情况。
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1.电机在次同步转速下作电动运行
工作条件：
转子侧每相加上Er0同相的附加电动势 +Eadd（Eadd<Er0），并把转子三相回路连通。
3
交流调速系统按Байду номын сангаас差功率的分类（续）
（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。 前一章已讨论了转差功率消耗型调速方法， 本章将讨论转差功率馈送型调速方法。
4
14.1 异步电机双馈调速工作原理
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。
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转子相电流的表达式为：
Ir
sEr0 Rr2 (sXr0)2
(14-2)
式中 Rr — 转子绕组每相电阻； Xr0 — s=1时的转子绕组每相漏抗。
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转子附加电动势
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
5
14.1.0 概述
转差功率的利用
众所周知，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。
Converter Unit—CU）对不同频率的电功率进 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。
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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；
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转子附加电动势的作用（续）
当 Eadd ，
s 1 E r0 E ad dI rT en s
使得：
s1E r0E ad ds2E r0E a ' dd
这里：
s1 s2 转速下降；次同步串级调速
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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。
2
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。
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绕线转子异步电动机
绕线转子异步电动
P1
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。
Ps
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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。