§2-3异步电机的双馈调速ppt课件

1、电机控制2021-11-61 2 23 3绕线式异步电动机绕线式异步电动机 双馈调速系统双馈调速系统;.电机控制2021-11-622-3 2-3 绕线式异步电动机的双馈调速绕线式异步电动机的双馈调速绕线式异步电动机调速方法双馈调速及串级调速的基本概念双馈调速电动机的特点双馈调速电动机在各种工作状况下的能量关系绕线式异步电机的串级调速系统双馈调速系统构成双馈调速的效率和功率因数双馈调速的矢量控制电机控制2021-11-63A A 绕线式异步电动机调速方法绕线式异步电动机调速方法A.1. A.1. 转子绕组串接电阻转子绕组串接电阻耗能、手动、不方便耗能、手动、不方便电机控制2021-11-64A

2、.2 斩波变阻实现无级调速电机控制2021-11-65A.3 A.3 双馈调速（串级调速）双馈调速（串级调速）电机控制2021-11-66双馈调速双馈调速能够实现的功能能够实现的功能亚同步调速：亚同步调速： 与与 反相，反相， 附电装置附电装置, ,吸收功率吸收功率超同步调速：超同步调速： 与与 同相，同相， 附电装置附电装置, ,提供功率提供功率提供无功提供无功: :向电网提供无功（交向电网提供无功（交交变频器馈电）交变频器馈电）fE2IfE2I电机控制2021-11-67B B 双馈调速及串级调速的基本概念双馈调速及串级调速的基本概念异步电动机定子输入功率P1、电磁功率PM、机械功率Pme

3、c、转差功率Ps、铁损耗和定子铜损耗，有如下关系smecMPPP1 TPM2223rIPSPMsMmecPsP)1(电机控制2021-11-68B B 双馈调速及串级调速的基本概念双馈调速及串级调速的基本概念所谓双馈调速，就是将电能分别馈入绕线转子异步电动机的定子绕组和转子绕组。改变转子外接电源的幅值和相位，就可以调节异步电动机的转速、转矩和电动机定子侧的无功功率，这种双馈调速的异步电动机不但可以在亚同步转速区运行，而且可以在超同步转速区运行，因此双馈调速也叫超同步串级调速。双馈调速中的转差频率难以检测和控制。在工程实际中常对转子绕组的电流进行整流，并以直流形式在转子中串入外加电动势，称之为串

4、级调速。也叫低同步串级调速，这是由于转差功率只能单方向由整流器送出的缘故。串级调速是双馈调速的一种特例。电机控制2021-11-69绕线式异步电动机正方向规定绕线式异步电动机正方向规定sI2BCabc1I2U1EsE21U电机控制2021-11-610绕线转子异步电动机绕线转子异步电动机接转差频率电压调速向量图接转差频率电压调速向量图1 1转子外接电压 与转子电动势 同频率、相位相反，且22EsU2U2sE亚同步电动状态2Es2UB2sEaI2222222222222)()(sxrsExsrUEsI转子电流I 2电机转速降低，ss0电机控制2021-11-611绕线转子异步电动机接转差频率电压

5、调速向量图2转子外接电压 与转子电动势同频率、相位相反，且 22EsU2U2sE亚同步制动状态电机转速 低于同步速,ss 0 电机控制2021-11-612绕线转子异步电动机绕线转子异步电动机接转差频率电压调速向量图接转差频率电压调速向量图3 3转子外接电压 与转子电动势同频率、相位相同，且 22EsU2U2sE亚同步电动状态2UB2sEaI22Es电机转速升高 0 ss 电机控制2021-11-613绕线转子异步电动机绕线转子异步电动机接转差频率电压调速向量图接转差频率电压调速向量图4 4转子外接电压 与转子电动势同频率、相位相反，且 22EsU2U2sE同步电动状态2UB2sEaI2转速等

6、于同步转速 , s=0 电机控制2021-11-614绕线转子异步电动机绕线转子异步电动机接转差频率电压调速向量图接转差频率电压调速向量图5 5转子外接电压 与转子电动势同频率、相位相同，且 22EsU2U2sE超同步电动状态2UB2sEaI22Es222222222222)()(sxrsExsrUEsI转子电流I 2电机转速高于同步转速，s0电机控制2021-11-615绕线转子异步电动机绕线转子异步电动机接转差频率电压调速向量图接转差频率电压调速向量图6 6转子外接电压 超前转子电动势 900，转子回路的合成电动势 与转子电流 同相，其中有功电流为 ，无功电流为 由于无功电流与气隙磁密同相

7、起到了励磁电流的作用。定子电流 ，（ 为定子励磁电流）。由图可知定子边的功率因数得到了改善 2U2sE12E10I1I2I2Es2 aI2UB1UrI22I2EaI2rI2)(21IIImmI电机控制2021-11-616双馈调速电动机双馈调速电动机在各种工作状况下的能量关系在各种工作状况下的能量关系1 1转子运行于亚同步速的电动状态01 s电磁功率0cos1111IUmPM机械功率0)1 (MmecPsP转差功率0cos2222 IUmPsPMs2I1U2U1E2I1I10I2 sE2 Es21电机控制2021-11-617双馈调速电动机在各种工作状况下的能量关系2转子运行于次同步速的回馈制

8、动状态01 s电磁功率0cos1111IUmPM机械功率0)1 (MmecPsP转差功率0cos2222 IUmPsPMs1210I1I2I2Es2I2U1E1U电机控制2021-11-6182I1U2U1E2I1I10I2 sE2 Es双馈调速电动机双馈调速电动机在各种工作状况下的能量关系在各种工作状况下的能量关系3 3转子运行于超同步速的电动状态0 s电磁功率0cos1111IUmPM机械功率0)1 (MmecPsP转差功率0cos2222 IUmPsPMs21电机控制2021-11-619双馈调速电动机双馈调速电动机在各种工作状况下的能量关系在各种工作状况下的能量关系4 4转子运行于超同

9、步速的回馈制动状态0 s电磁功率0cos1111IUmPM机械功率0)1 (MmecPsP转差功率0cos2222 IUmPsPMs10I1I2I2 Es2I2U1E1U21电机控制2021-11-620双馈调速电动机双馈调速电动机在各种工作状况下的能量关系在各种工作状况下的能量关系5 5电机运行于倒拉反转的电动状态1 s电磁功率0cos1111IUmPM机械功率0)1 (MmecPsP转差功率0cos2222 IUmPsPMs2Es2I1U2U1E2I1I2sE21电机控制2021-11-621双馈电机五种运行状态下功率流动方向双馈电机五种运行状态下功率流动方向变 频器MPMPsmecP变

10、频器MPMPsmecP变 频器MPMPsmecP变 频器MPMPsmecP变 频器MPMPsmecP超同步 回馈超同步电动次同步回馈次同步 电动倒拉反转电机控制2021-11-622绕线式异步电动机串级调速系统绕线式异步电动机串级调速系统电机控制2021-11-623串级调速的特点串级调速的特点低同步串级调速系统是双馈调速的一种特例低同步串级调速系统是双馈调速的一种特例系统结构较简单，价格较便宜系统结构较简单，价格较便宜逆变装置容量小，逆变装置容量小，30%30%或或15%15%电机容量电机容量不允许用来起动电机不允许用来起动电机功率因数低功率因数低 电机控制2021-11-624亚同步双闭环

11、控制串级调速系统亚同步双闭环控制串级调速系统 机械特性与直流电机颇为相似,但较软，一般需要采用带速度反馈和电流反馈的双闭环调速系统; 双闭环控制亚同步串级调速系统电机控制2021-11-625绕线型异步电动机的双馈调速系统绕线型异步电动机的双馈调速系统起动时现将转子绕组接到起动电阻上，以减少起动电流，增大起动转矩；待电动机的转速上升到设计知识，再将交交变频器投入运行。电机控制2021-11-626双馈调速的异步电动机双馈调速的异步电动机在超同步电动工况下能流图在超同步电动工况下能流图1PmecP2PmecPMP1P1P2PTRPBP11PPPMsmecMPPP)(2PPPPPsPBTRTRMs

12、2)1 (PPPsPmecMmec电机控制2021-11-627双馈调速的优点双馈调速的优点在保证调速要求的同时还可以独立地调节电动机定子侧的无功功率，从而提高整个系统的无功功率。整个系统的功率因数可到0.9以上。从理论上讲，双馈调速的异步电动机即是电动机又是无功功率补偿器。可无级调速。可用作变速恒频恒压发电。变频器的容量小。电机控制2021-11-628绕线式异步电机的矢量控制绕线式异步电机的矢量控制速度开环或速度闭环调速系统，调速特性都不如直流调速系统即使采用了速度闭环，也无法控制功率因数，使之不随负载和转速的变化而变化。采用磁场定向是量控制，可达到与直流电机调速相媲美的特性。电机控制2021-11-629采用矢量控制时的双馈电机基本方程式采用矢量控制时的双馈电机基本方程式qcrrdcrqcrqcrdcrrqcrdcrdcrqcssdcsqcsqcsdcssqcsdcsdcsirspuirspuirpuirpuqcsmqcrssqcrqcsmdcrssdcrqcrmqcsssqcsdcrmdcsssdcsiXixiXixiXixiXixqcrdcrqcsdcsrrrrrmmrrrrrmmmmsssssmmsssssqcrdcrqcsdcsiiiirpxsXpXsXsXrpxsXpXpXXrpxxXpXxrpxuuuu电机控制2021-11-630双馈电机定子