新穎高效的交流電機調(diào)速

1、新穎高效的交流電機調(diào)速裝置摘要：重點介紹了內(nèi)反饋繞線式異步電動機調(diào)速裝置。該裝置是應(yīng)用現(xiàn)代電力電子技術(shù)控制內(nèi)反饋繞線式異步電動機的一種新穎調(diào)速系統(tǒng)，其經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著。同時給出了2000kW大型繞線式異步電動機的調(diào)速裝置實例。關(guān)鍵詞：電機調(diào)速；內(nèi)反饋；斬波；晶閘管1引言隨著變流技術(shù)和電力電子器件的飛速發(fā)展，國內(nèi)近幾年（以北方公司為代表）悄然興起一種以繞線式異步電動機為控制對象的內(nèi)反饋交流調(diào)速系統(tǒng)。在一些領(lǐng)域，它成為傳統(tǒng)串級調(diào)速的換

2、代產(chǎn)品，已在幾十家水廠和電廠運行，并獲得極大成功。大量的測試實驗報告表明，該系統(tǒng)節(jié)電效果顯著，有很高的經(jīng)濟(jì)效益；它啟動特性好、對電網(wǎng)污染小、效率高、運行控制可靠、成本低、投資回報率高。而進(jìn)口的同等容量的其它調(diào)速設(shè)備價格昂貴，維護(hù)比較困難。因此，這種內(nèi)反饋調(diào)速系統(tǒng)便有了它極其廣闊的發(fā)展空間。2裝置性能2.1適用范圍該系統(tǒng)最適用于水廠和電廠的高電壓、大容量繞線式異步電動機。同時也適用于恒轉(zhuǎn)矩類負(fù)載的繞線式電機，如提升、起重電機等。電機的容量

3、為200～2000kW。2.2技術(shù)指標(biāo)調(diào)速范圍最高轉(zhuǎn)速最低轉(zhuǎn)速=2，例如，4極電機可從750rmin～1480rmin連續(xù)調(diào)節(jié)，這在實際工程應(yīng)用中已經(jīng)滿足需要；平均效率90％（包括電機）；最高節(jié)電45％；諧波分量5％；靜差率1％（加閉環(huán)后）；投資回收年限2年。3內(nèi)反饋調(diào)速原理內(nèi)反饋調(diào)速的實質(zhì)在于將部分轉(zhuǎn)子功率（稱為轉(zhuǎn)差功率）通過調(diào)速裝置和置于電機定子內(nèi)的第三繞組，亦稱調(diào)節(jié)繞組（調(diào)節(jié)繞組是通過多層嵌套方式安置在電機定子槽中的）反饋給電網(wǎng)。

4、轉(zhuǎn)子通過調(diào)速裝置反饋給調(diào)節(jié)繞組的功率越多，則余下來轉(zhuǎn)化為軸功率輸出的就越少，電機轉(zhuǎn)速越低。反之，轉(zhuǎn)子反饋給調(diào)節(jié)繞組的功率越少，電機的軸功率輸出則越多，電機轉(zhuǎn)速越高。因而通過改變轉(zhuǎn)差功率使電機轉(zhuǎn)速得以連續(xù)調(diào)節(jié)。和傳統(tǒng)串級調(diào)速相比，省去了一個逆變變壓器，進(jìn)一步實現(xiàn)了節(jié)能和節(jié)材。如果從能量平衡的角度考慮，則更容易理解這一原理。圖1是忽略了損耗功率的理想狀態(tài)。Ps為轉(zhuǎn)差功率，Pe為定子功率，兩者之和P是電機額定功率。開始時，電機是以滿功率全速運

5、行，如圖1（a）所示。在這種狀態(tài)下，從電網(wǎng)吸收的定子功率約等于軸輸出功率，轉(zhuǎn)差功率為零。進(jìn)入調(diào)速Rf—為啟動頻敏電阻。4.1整流橋由6只整流二極管組成不可控的三相整流橋把從轉(zhuǎn)子經(jīng)過開關(guān)2KM引出的交流電變換為直流整流后D點的電壓波形見圖3(a)。4.2逆變橋整流后的電流經(jīng)過L1，D1，L2及逆變橋，逆變成與定子同頻同相的交流電反饋給電機調(diào)節(jié)繞組。這里不同于傳統(tǒng)串級調(diào)速的是，超前角β（=23）固定不變。因此，功率因數(shù)大大提高（cosβ=c

6、os23=0.92），同時諧波幅值減小、干擾減少，使裝置更加穩(wěn)定、可靠。B點電壓波形見圖3(d)。4.3斬波器濾波電感L1之后接有由S1，S22只晶閘管并聯(lián)組成的電流型并聯(lián)斬波器（恒頻調(diào)寬方式），通過它的電流形成轉(zhuǎn)子軸功率。它的導(dǎo)通由主控制板發(fā)出的驅(qū)動脈沖控制，關(guān)斷則是通過關(guān)斷橋的電容C1反向放電來實現(xiàn)的。控制斬波器的占空比就可控制逆變電流（因為A點的電流等于逆變電流與斬波電流之和），于是控制了轉(zhuǎn)差功率，即調(diào)節(jié)了轉(zhuǎn)速。A點電壓波形如圖3