运动控制系统(18)

1、第十八讲，7.1异步电动机双馈调速的工作原理，7.2双馈异步电动机在次同步电气状态下的串级调速系统，7.3异步电动机在串级调速中的机械特性，第七章绕线转子异步电动机的滑差功率馈电调速系统，7.0介绍，滑差功率问题滑差功率一直是人们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，而如何处理滑差功率是非常重要的。如第5章所述，根据滑差功率处理模式，交流调速系统可分为三种类型。交流调速系统按转差功率分类。1)转差功耗异步电机采用调速控制和其他调速方式。速度越低，滑差功耗越大，效率越低；然而，这种系统结构简单，设备成本最低，具有一定的应用价值。2)转差功率不变变频调速

2、方法转差功率小，不随转速变化，效率高；但是，定子电路必须配备与电机容量相同的变压逆变器，设备成本最高。3)转差功率馈入式控制绕线转子异步电动机的转子电压，利用其转差功率达到调速的目的，具有良好的调速性能和效率；但是我们需要增加一些设备。7.1异步电动机双馈调速的工作原理，本节总结了异步电动机双馈调速在异步电动机转子附加电动势作用下的五种工况。作为异步电动机，必须有滑差功率。为了提高调速系统的效率，除了最小化滑差功率之外，我们还可以考虑如何使用它。然而，为了利用滑差功率，有必要使异步电动机的转子绕组与外界电连接。很明显，笼型电机不能胜任，只有绕线转子电机才能胜任。7.1.0概述，绕线转子异步电动

3、机，ps，p1，绕线转子异步电动机的结构如图所示，从广义上讲，定子功率和转差率功率可以分别馈入或输出定子或转子，所以称之为双馈电动机。根据电机理论，改变转子电路的串联电阻可以改变电机的速度。转子串联电阻调速的原理如图所示。在调速过程中，转差功率完全消耗在转子电阻上。双馈调速的概念，即所谓的“双馈”，是指将绕线式转子异步电动机的定子绕组与交流电网相连，并将转子绕组与含有电动势的其他电路相连，从而使它们能够相互传递电能。电力是馈入定子绕组和/或转子绕组还是由定子绕组和/或转子绕组馈出取决于电机的工作条件。如上图所示，在双馈调速中，除了定子侧与交流电网直接连接外，转子侧还应与交流电网或外部电动势连接

4、。从电路拓扑的角度来看，可以认为转子绕组回路中增加了交流电动势。由于转子电动势和电流的频率随着转速而变化，即f2=sf1，因此需要通过功率转换器单元对不同频率的电功率进行电能转换。对于双馈系统，控制单元应由双向变频器组成，以实现双向功率传输。双馈调速的动力传动，(1)转差动力输出状态，当异步电动机由电网供电并运行在电动状态时，它从电网输入(馈入)电力并输出机械动力给其轴上的负载，以驱动负载运行；(2)滑差功率输入状态，电机在发电状态下运行时，被拖动运行，机械功率从轴输入，经机电能量转换后，从定子侧以电能的形式输出(送出)到电网。7.1.1在异步电动机转子的附加电动势的作用下，异步电动机运行时转

5、子的相电动势是异步电动机的转差率；er0绕线转子异步电动机转子静止时的相电动势，或转子的开路电动势，也是转子的额定相电压值。转子相电流的表达式为：每相rr转子绕组电阻；xr0 s=1时转子绕组各相的漏抗。(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示意图，附加电动势和转子电动势具有相同的频率，可以同相或反相串联。引入可控交流附加电动势，转子相电流带附加电动势：如图7-1所示，当附加电动势外加到绕线转子异步电动机时，转子电路相电流表达式，(7-3)，转子附加电动势的影响，1。er和eadd的相位与eadd相同，这使得：这里：速度上升；当eadd时，转子的附加电动势的作用(

6、续)使：这里：速度下降；转子附加电动势的作用(续)，2。er和eadd处于反相。可以知道，如果反相的附加电动势减小或串联，电动机的速度可以降低。因此，通过将可控的附加电动势引入绕线转子异步电动机的转子侧，可以调节电动机的转速。异步电机双馈调速的五种工况，本节总结了电机以次同步速度电动运行，电机反转时，电机以超同步速度反馈制动运行，电机以次同步速度反馈制动运行，异步电机的功率关系忽略了机械损耗和杂散损耗。异步电动机在任何工况下的功率关系可以写成(7-4)，其中从电动机定子传递到转子(或从转子传递到给定定子)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，它是在电动机轴上输出或输入的。由于附加