一種新型的交流電機轉(zhuǎn)子側(cè)變頻調(diào)速裝置
發(fā)布時間：2019-07-31 11:19:50來源：
一種新型的交流電機轉(zhuǎn)子側(cè)變頻調(diào)速裝置
一種新型的交流電機轉(zhuǎn)子側(cè)變頻調(diào)速裝置我國普遍存在著工業(yè)生產(chǎn)能耗高，能源浪費嚴(yán)重的現(xiàn)象，其中風(fēng)機、水泵類是應(yīng)用比較廣、耗電量大的生產(chǎn)機械，用閥門、檔板調(diào)節(jié)流量造成電能嚴(yán)重浪費，節(jié)能是亟待解決的問題。采用高效先進(jìn)的調(diào)速手段正是行之有效的解決途徑。 應(yīng)用于風(fēng)機、水泵類的中高壓電機，主要為三相異步電動機，包括鼠籠型和繞線型，高效率的調(diào)速方式有兩種，即定子側(cè)變頻和轉(zhuǎn)子側(cè)變頻。定子側(cè)變頻也叫高壓變頻，普遍應(yīng)用鼠籠型電動機，其性能較好，但因為系統(tǒng)直接接高壓電網(wǎng)，所以技術(shù)復(fù)雜、體積龐大、可靠性較低、價格昂貴。轉(zhuǎn)子側(cè)變頻調(diào)速也叫轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速，使用繞線型電動機，將變頻調(diào)速基本原理應(yīng)用于轉(zhuǎn)子側(cè)，因為轉(zhuǎn)子側(cè)使用低電壓，所以技術(shù)復(fù)雜度降低、體積大為縮小、可靠性高、價格適中。2、轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速原理
2.1 主回路結(jié)構(gòu)
典型的轉(zhuǎn)子變頻主電路如圖1所示。它主要由電動機的轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)子回路固定整流電路DR、PWM斬波器BC、IGBT（或晶閘管）逆變器TI和升壓變壓器Taw等部件組成。斬波器BC根據(jù)電動機的設(shè)定轉(zhuǎn)速n進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)差功率經(jīng)升壓后回饋給電網(wǎng)。
圖1 采用升壓變壓器的轉(zhuǎn)子變頻主電路
采用內(nèi)反饋電動機的轉(zhuǎn)子變頻主電路如圖2所示，繞線式異步電動機的定子內(nèi)嵌有與轉(zhuǎn)子比較高逆變輸出電壓相適應(yīng)的內(nèi)反饋繞組，它具有轉(zhuǎn)子正反饋作用。被控制電動機的轉(zhuǎn)差功率直接回饋給電動機本身，增大了該電動機的出力，也節(jié)約了能源。此方案的原理基本上與上述典型的轉(zhuǎn)子變頻方案相同，但轉(zhuǎn)差功率不回饋入電網(wǎng)，當(dāng)然也不需要升壓變壓器。
圖2 采用內(nèi)反饋電動機的轉(zhuǎn)子變頻主電路
2.2 轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速原理
（1）定子線組直接接至3～10kV電網(wǎng)。
（2）轉(zhuǎn)子繞組接400～1000V變頻器，轉(zhuǎn)子繞組接整流器DR；逆變器TI的輸出，通過變壓器接至中壓電網(wǎng)或接內(nèi)反饋電動機的定子輔助繞組。
轉(zhuǎn)子電壓Ur=s×Ur0
其中，s為異步電動機的滑差，Ur0＜1000V為轉(zhuǎn)子開路電壓。風(fēng)機和水泵一般要求s=0.3～0.5，故Ur＜400～1000V，可以采用低壓變頻器。轉(zhuǎn)子整流電壓Udr和逆變器直流母線電壓之差由斬波器BC控制。
2.3 斬波器控制的工作原理
圖3 斬波器控制原理圖
斬波器控制如圖3所示，斬波器BC根據(jù)電動機的設(shè)定轉(zhuǎn)速n進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，速度調(diào)節(jié)器的輸出值作為轉(zhuǎn)子電流的Idr的設(shè)定值，電流調(diào)節(jié)器的輸出外則控制斬波器輸出波形的占空比ρ，從而控制轉(zhuǎn)子整流電壓Udr和轉(zhuǎn)子交流電壓Ur，也就控制了電動機的轉(zhuǎn)差率s，達(dá)到控制轉(zhuǎn)速的目的。因為Udr=(1-ρ)Ud
通過改變占空比ρ，也就改變了Udr和與它相關(guān)的Ur。由
Ur=s×Ur0，即s=UrUr0
于是實現(xiàn)了調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)差率s，從而調(diào)節(jié)異步電動機的轉(zhuǎn)速。