【正文】 n 本章小結(jié) 通過(guò)本章學(xué)習(xí)，主要了解和掌握異步電機(jī)雙饋運(yùn)行的條件和工作原理，掌握五種工況及其功率流程。n * 雙饋調(diào)速系統(tǒng)的矢量控制n 問(wèn)題的提出 雙饋調(diào)速系統(tǒng)可以看作是異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，為改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)，可以仿照定子變壓變頻系統(tǒng)那樣采用矢量控制方法，建立對(duì)電磁轉(zhuǎn)矩的控制規(guī)律。n 2. 自控式雙饋調(diào)速系統(tǒng)圖722 自控式雙饋調(diào)速系統(tǒng)原理圖 n 工作原理 異步電機(jī)轉(zhuǎn)子的輸入頻率是通過(guò)控制器自動(dòng)控制的，這個(gè)輸入頻率應(yīng)能自動(dòng)跟蹤電機(jī)的轉(zhuǎn)差頻率，所以須有相應(yīng)的檢測(cè)裝置與反饋控制環(huán)節(jié)。 交交變頻器是一種功率可雙向傳輸?shù)撵o止變頻器，只有一次功率轉(zhuǎn)換，適用于大功率變頻場(chǎng)合，其輸出頻率僅為輸入頻率的1/3~1/2，所以用于雙饋調(diào)速是合理的。 但人們往往狹義地認(rèn)為雙饋（Double Fed）就是從定子側(cè)與轉(zhuǎn)子側(cè)都饋入電能的工作狀態(tài)，以示與串級(jí)調(diào)速的區(qū)別。 ? 直接起動(dòng)操作順序（1）接觸器的工作順序?yàn)?S－K0－K2，此時(shí)不需要起動(dòng)電阻。（3）待起動(dòng)到所設(shè)計(jì)的nmin（smax）時(shí)接通K2，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子接到串級(jí)調(diào)速裝置，同時(shí)斷開(kāi)K1，切斷起動(dòng)電阻，此后電動(dòng)機(jī)就可以串級(jí)調(diào)速的方式繼續(xù)加速到所需的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)方式通常有間接起動(dòng)和直接起動(dòng)兩種。 如果用模擬控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，則當(dāng)實(shí)際轉(zhuǎn)速和/或電流改變時(shí)，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能就要變壞。? 轉(zhuǎn)子直流回路的傳遞函數(shù) 由上式可求得轉(zhuǎn)子直流回路的傳遞函數(shù) ? 轉(zhuǎn)子直流回路的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 圖718 轉(zhuǎn)子直流回路動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 n 2．異步電動(dòng)機(jī)的傳遞函數(shù) 將電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式：帶入異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩方程：? 串級(jí)調(diào)速時(shí)的傳遞函數(shù)n 3．串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 圖719 雙閉環(huán)控制串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 n * 調(diào)節(jié)器參數(shù)的設(shè)計(jì) 雙閉環(huán)控制串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)校正一般主要按抗擾性能考慮，即應(yīng)使系統(tǒng)在負(fù)載擾動(dòng)時(shí)有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力。l 所不同的是它的控制作用都是通過(guò)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路實(shí)現(xiàn)的。 n 雙閉環(huán)控制串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的組成 圖717 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng) n 控制環(huán)節(jié)說(shuō)明 圖717所示為雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)原理圖。n 整流器和逆變器容量 選擇主要依據(jù)其電流與電壓的定額。? 斬波控制串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速方程 當(dāng)轉(zhuǎn)子回路整流器和逆變器都是橋式電路時(shí)，可得理想空載的電壓平衡方程式n 2．系統(tǒng)的功率因數(shù) 在斬波控制時(shí)，逆變角設(shè)定為 bmin ，則逆變器從電網(wǎng)吸收的無(wú)功功率可減到最小程度。 n 系統(tǒng)組成 圖714繪出了斬波控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)原理圖，圖中CH是直流斬波器，可用普通晶閘管或可關(guān)斷電力電子器件組成，后者可大大簡(jiǎn)化斬波器電路。這是串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)。p 而繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速時(shí)的效率幾乎隨轉(zhuǎn)速的降低而成比例地減少。 n 6. 異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性 n * 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 及其提高方案本節(jié)提要n 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的效率n 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)及其改善途徑n 斬波控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)n 串級(jí)調(diào)速裝置的電壓和容量n * 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的效率 n 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)功率流程 l 在串級(jí)調(diào)速時(shí)（圖712a），Ps未被全部消耗掉，而是扣除了轉(zhuǎn)子銅損 PCur、雜散損耗 Ps 和附加的串級(jí)調(diào)速裝置損耗 Ptan 后通過(guò)轉(zhuǎn)子整流器與逆變器返回電網(wǎng)，這部分返回電網(wǎng)的功率稱作回饋功率 Pf 。）。而 Te1m 是在 ap= 0 的條件下由式（719）求得的，它只表示若系統(tǒng)能繼續(xù)保持第一工作狀態(tài)將會(huì)達(dá)到的最大轉(zhuǎn)矩。n 兩種轉(zhuǎn)速特性的比較（續(xù)）n 在串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中總電阻 RS 較大，系統(tǒng)的調(diào)速特性較軟；對(duì)于ap 185。 + RT 2 。時(shí)表示轉(zhuǎn)子整流電路工作在第一工作區(qū)。 + Rr 為折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的電動(dòng)機(jī)定子和轉(zhuǎn)子每相等效電阻。時(shí)，整流電路中會(huì)出現(xiàn)4個(gè)器件同時(shí)導(dǎo)通，形成共陽(yáng)極組和共陰極組器件雙換流的重疊現(xiàn)象，此后 ap 保持為30176。（2）第二種工作狀態(tài)的特征是 g = 60176。時(shí)，器件在自然換相點(diǎn)處未能結(jié)束換流，從而迫使本該在自然換相點(diǎn)換流的器件推遲換流，出現(xiàn)了強(qiáng)迫延遲換相現(xiàn)象，所延遲的角度稱作強(qiáng)迫延時(shí)換相角 ap 。n 當(dāng) Id 較小，g 在0176。n 1. 轉(zhuǎn)子整流電路n 2. 電路分析n 假設(shè)條件：（1）整流器件具有理想的整流特性，管壓降及漏電流均可忽略；（2）轉(zhuǎn)子直流回路中平波電抗器的電感為無(wú)窮大，直流電流波形平直；（3）忽略電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁阻抗的影響。n 整流電路換相重疊角將加大，并產(chǎn)生強(qiáng)迫延遲導(dǎo)通現(xiàn)象，使串級(jí)調(diào)速時(shí)的最大電磁轉(zhuǎn)矩比電動(dòng)機(jī)在正常接線時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩有明顯的降低。 n 2．機(jī)械特性的斜率與最大轉(zhuǎn)矩 串級(jí)調(diào)速時(shí)，轉(zhuǎn)子回路中接入了串級(jí)調(diào)速裝置（包括兩套整流裝置、平波電抗器、逆變變壓器等），實(shí)際上相當(dāng)于在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中接入了一定數(shù)量的等效電阻和電抗，它們的影響在任何轉(zhuǎn)速下都存在。n 在串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速都不變，同步轉(zhuǎn)速也是恒定的，但是它的理想空載轉(zhuǎn)速卻能夠連續(xù)平滑地調(diào)節(jié)。 n 結(jié) 論n 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)能夠靠調(diào)節(jié)逆變角 b 實(shí)現(xiàn)平滑無(wú)級(jí)調(diào)速n 系統(tǒng)能把異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差功率回饋給交流電網(wǎng)，從而使扣除裝置損耗后的轉(zhuǎn)差功率得到有效利用，大大提高了調(diào)速系統(tǒng)的效率。u 隨著轉(zhuǎn)速的增高，相應(yīng)地增大 b 角以減小值 Ui ，從而維持加速過(guò)程中動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩基本恒定 。 n 系統(tǒng)組成n 功率變換單元l UR — 三相不可控整流裝置，將異步電機(jī)轉(zhuǎn)子相電動(dòng)勢(shì) sEr0 整流為直流電壓 Ud 。 這樣，就把交流變壓變頻這一復(fù)雜問(wèn)題，轉(zhuǎn)化為與頻率無(wú)關(guān)的直流變壓?jiǎn)栴}，對(duì)問(wèn)題的分析與工程實(shí)現(xiàn)都方便多了。要使之進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)，可以在電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)突加一個(gè)反相的附加電動(dòng)勢(shì)。此時(shí)式（74）可改寫成 l 功率流程n 4. 電機(jī)在超同步轉(zhuǎn)速下作電動(dòng)運(yùn)行l(wèi) 工作條件： 設(shè)電機(jī)原已在 0 s 1 作電動(dòng)運(yùn)行，轉(zhuǎn)子側(cè)串入了同相的附加電動(dòng)勢(shì)+Eadd，軸上拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩的反抗性負(fù)載。 l 運(yùn)行工況： 電機(jī)進(jìn)入倒拉制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，轉(zhuǎn)差率 s 1，此時(shí)由電網(wǎng)輸入電機(jī)定子的功率和由負(fù)載輸入電機(jī)軸的功率兩部分合成轉(zhuǎn)差功率，并從轉(zhuǎn)子側(cè)饋送給電網(wǎng)。 n 異步電機(jī)雙饋調(diào)速的五種工況 本節(jié)摘要n 電機(jī)在次同步轉(zhuǎn)速下作電動(dòng)運(yùn)行n 電機(jī)在反轉(zhuǎn)時(shí)作倒拉制動(dòng)運(yùn)行n 電機(jī)在超同步轉(zhuǎn)速下作回饋制動(dòng)運(yùn)行n 電機(jī)在超同步轉(zhuǎn)速下作電動(dòng)運(yùn)行n 電機(jī)在次同步轉(zhuǎn)速下作回饋制動(dòng)運(yùn)行n 異步電機(jī)的功率關(guān)系 忽略機(jī)械損耗和雜