異步電機串級調速系統的改進分析

時間：2025-07-28 06:43:25 電氣自動化畢業論文

異步電機串級調速系統的改進分析

　　異步電機串級調速系統的改進分析，是小編為大家精心整理的關于串級調速系統的改進分析的論文，歡迎各位機電一體化的同學閱讀!

　　摘要：近十幾年來，隨著電力電子技術的迅猛發展，大功率半導體器件、集成電路的研制成功，交流傳動技術亦隨之飛速發展，并進入到完全可以實用的階段，而晶閘管串級調速系統具有結構簡單、可靠、節能、經濟、維護方便的特點，使得這種調速技術首先在風機、泵類機械上得到了廣泛的應用。晶閘管串級調速技術除可用于新設備設計外，還可用于對舊設備進行技術改造，在我國具有極大的技術和經濟意義。串級調速完全克服了轉子串電阻調速的缺點，它具有高效率、無級平滑調速、較硬的低速機械特性等優點。

　　關鍵詞：主電路整流變壓器逆變器晶閘管整流調速裝置平波電抗器

　　1、串級調速系統

　　對于交流異步電動機轉差功率消耗型調速系統，當轉速較低時轉差功率消耗較大，從而限制了調速范圍。如果要設法回收轉差功率，就需要在異步電動機的轉子側施加控制，此時可以采用繞線轉子異步電動機。但在電阻上將消耗大量的能量，效率低，經濟性差，同時由于轉子回路附加電阻的容量大，可調的級數有限，不能實現平滑調速。為克服上述缺點，采用異步電動機轉差功率同饋型調速方法，即串級調速系統。串級調速屬于變轉差率來實現串級調速的。采用轉速電流雙閉環調速系統，在系統中設置了兩個調節器，分別調節轉速和電流，二者之間實行串級聯接，這樣可以實現在起動過程中只有電流負反饋，而它和轉速負反饋不同時加到一個調節器的輸入端，到達穩態轉速后，只靠轉速負反饋，不靠電流負反饋發揮主要的作用，能夠獲得良好的靜、動態性能。與帶電流截止負反饋的單閉環系統相比，雙閉環調速系統的靜特性在負載電流小于時表現為轉速無靜差，這時，轉速負反饋起主調作用，系統表現為電流無靜差。得到過電流的自動保護。顯然靜特性優于單閉環系統。在動態性能方面，雙閉環系統在起動和升速過程中表現出很快的動態跟隨性，在動態抗擾性能上，表現在具有較強的抗負載擾動，抗電網電壓擾動。

　　1.1串級調速基本思路

　　在異步電機轉子回路中附加交流電動勢調速的關鍵是在轉子側串入一個可變頻、變幅的電壓。對于次同步電動狀態的情況，將轉子電壓先整流成直流電壓，再引入一個附加的直流電動勢，控制此直流附加電動勢的幅值，就可調節異步電動機的轉速。把交流變壓變頻問題轉化為直流變壓問題，分析與實現都比較方便。

　　2、主電路設備和元件的計算與選擇

　　2.1電動機的選擇及方案

　　根據本此設計的技術要求和特點選V-M系統，調節器給定電壓，即可移動觸發裝置GT輸出脈沖的相位，從而方便的改變整流器的輸出，瞬時電壓Ud。因三相橋式全控整流電壓的脈動頻率比三相半波高，因而所需的平波電抗器的電感量可相應減少約一半，這是三相橋式整流電路的一大優點。為了減小電網與晶閘管裝置的相互干擾，要求能夠隔離，所以通常要配用整流變壓器。為了抑制諧波干擾，一般采用接法的整流變壓器，電機型號等已在附件給定指標中說明

　　2.2逆變變壓器的參數

　　2.3 整流元器件的計算與選擇

　　1、轉子整流器的額定電壓

　　2、額定電流

　　2.4調速系統的保護

　　過電壓保護，即阻容保護參數計算：由于逆變變壓器容量40kVA 5kVA，故變壓器一次側、二次側均設置阻容保護環節。直流側與交流側過電壓保護方法相同。

　　過電流保護，即為了防止變流裝置逆變失敗及直流側短路，實行過載保護，本系統采用采用了DS-6/8快速自動開關接在被保護的直流電路內。為了使系統的保護特性協調，滿足串級調速運行的起動操作順序和停車操作順序，在逆變變壓器及電動機電源側和變壓器二次側均采用DW型自動空氣開關實現電路保護。本系統采用與晶閘管和硅整流元件串聯快熔，以及在逆變變壓器二次側串接快熔的方法，實現對元器件和系統的過電流保護。

　　2.5系統功率因素的改善―補償電容器

　　改善串級調速裝置功率因素的方法有兩類，一類是改變串級調速系統本身的結構，即利用改進的串級調速裝置;另一類是利用電力電容器來改善功率因素。

　　利用電容器改善功率因素方便易行，故應用較廣。

　　3、控制回路單元電路的選擇

　　3.1電流環元件的選擇

　　1、電流檢測裝置

　　三相橋式有源逆變器中，交流測有效電流I2與直流側電流Id間有著近似的比列關系，即I2=0.816Id，因此，利用交流電流互感器檢測電流，即可以反映直流電流，又能把控制回路與主回路隔離。因此，采用交流電流互感器做為電流檢測裝置。

　　2、電流調節器ASR的機構：

　　為了滿足工藝要求，提高系統的動態性能，電流調節器采用近似的PI調節器，由高增益線性組件BG305構成，電流調節器ASR的輸出信號和功率放大后做為觸發裝置GT的移相信號Uct。

　　3、觸發裝置的選擇

　　觸發器是晶閘管交流裝置的一個極其重要組成部分，采用KCZ6集成六脈沖觸發組件。該組件采用三塊KC04移相觸發器、一塊KC41六路雙脈沖形成器、一塊KC42脈沖列調制形成器組成。它將控制電壓Uct的幅度轉化為相應控制角的觸發脈沖，通過脈沖變壓器使主電路可靠地工作。控制KC41端子7的邏輯電平，可以很方便地實現對輸出脈沖的封鎖與開放。當控制端子7接邏輯電平時，無輸出脈沖。

　　3.2 轉速檢測環節的選擇

　　1、轉速檢測環節和電壓隔離器

　　轉速檢測裝置的質量和安裝精度直接影響著系統的動態品質。采用永磁式直流測速發電機實現轉速檢測。選用ZYS231/110型。為了使測速發電機與控制回路隔離，設置了直流電壓隔離器。

　　2、轉速調節器ASR的結構

　　轉速調節器ASR采用與ASR相同的結構，由線路組件BG305構成近似的PI調節器，調節器的設置，使轉速n跟隨給定值Un*變化，穩態時無靜差，對負載變化起抗干擾作用;其輸出限幅值決定最大電流。

　　參考文獻

　　[1]馮垛生主編.交流調速系統.北京：機械工業出版社2000

　　[2]王兆安.電力電子變流技術[M].北京：機械工業出版社，2003

　　[3]Leonard Bobrow.Elementary Linear Circuit Analysis Second Edition[M].北京：電子工業大學出版社，2000電力電子出版社

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