晶闸管交流调速系统(1)

电力电子课程设计

一、设计题目

晶闸管交流调速系统

二、设计要求

根据电力拖动系统的负载特性的特点，通过晶闸管改变电动机的电源电压而改变电动机的机械特性来人为改变系统的转速，以满足其工作实际的需要。

三、设计原理

方法1 绕线式异步电动机晶闸管串级调速

绕线式异步电动机晶闸管窜级调速,是在绕线式异步电动机的转子回路中串联晶闸管逆变器,借以引入附加可调电势,从而控制电机转速的一种调速方法.

晶闸管串级调速系统主回路接线原理图

转子在不同的转速下感应出转差频率的电压,经一组不控的三相桥式变流器变成直流电压 ,此电压再经一组全控桥式变流器实现有源逆变.把电能(转差功率)馈送回电网中去,改变逆变角的大小,即可改变馈送回电网电能的多少,从而达到改变电机转速的目的.

在理想条件下,转子回路经三相不控桥式整流后输出的直流电压平均值为U d=1.35SE20, 式中，S---转差率;E20—转子不动,即转差率S=1时,转子绕组开路线电势.

三相全控桥式有源逆变器输出的直流电压平均值为

Uβ=1.35U′21cosβ，

式中,U21—逆变变压器副边绕组线电压有效值.

逆变电压可看作是加于异步电动机转子回路的附加电势,只要改变逆变角β,就可改变

回路中的附加电势,实现对绕线式异步电动机的转速控制.

串级调速系统直流回路存在如下的电压平衡关系,即

Ud=Uβ,即 1.35S E20=1.35U21cosβ;

因为转差率队 s=(n1-n)/n1,

所以电机转速 n=(1-s)n1=n1(1-u′21cosβ/E20)

由此可见,改变逆变角β,就可以调节电动机转速.当β下降,COSβ增加,n下降;反之β增加,COSβ下降,n上升,当βmax=900时,cosβ=0,Uβ=0,相当于整流器的直流侧短接,也即

转子短接,电动机在自然特性上运转.

其调节过程是:如果电机原来稳定运行于某一转速n,当减小β时,则Uβ加大,直流回路

I d减小,转子电流I2随之减小,电机转矩M减小,形成M

降，即在低于原来转速的新转速下稳定运行；反之，如增大逆变角β，电机转速上升。

方法2 单相交流电阻负载调压

接在交流电源与负载之间的晶闸管,以相位控制方式来调节负载上的电压,就构成了交流调压器,其工作情况与负载性质有关。

在交流电压的正半周，控制角α时，VT1导通，把交流正电压的一部分加在负载R上。交流电压由正过零变负时，回路电流下降一到零，VT1自然关断，负载上电压电流为零。ωt=π+α，触发VT2导通，把交流电压的一部分加在负载R 上。交流电压由负过零变正时（称正向过零点），VT2自然关断。改变α角的大小，就可以改变了负载上的电压波形，从而改变了负载电压的有效值，达到了调压的目的。这种控制方式为相位控制方式。

负载电压的有效值为 U0

当α=0时，U max=U i; α=π时，U min=0.

电阻负载上的电流与电压波形同相，其有效值为

I0=U0/R=U1

交流调压器功率因数为λ=P/S=U0I0/U i I0

可见α角越大，输出电压越低，功率因数也越低。另外输出电压为有缺口的正弦波，含有高次谐波是它的缺点。

四、调压调速机械特性图

电磁转矩和最大转矩分别与定子电压U1的平方成正比，即T em∝U21，T m∝U21。转差率S随着电压的降低而增大，达到调速的目的。

五、参考资料:电力电子技术石新春、杨京燕、王毅

电机与与拖动基础刘启新

电力电子习题集石新春、杨京燕

六组员: 李德顺陈立斌万亚雄王荣山

李联任徐文杰张德金