【正文】 由式（ 1— 7）可知，換相重疊角 ? 隨著整流電流 Id 的增大而增大。 轉(zhuǎn)子整流電路采用三相橋式不可控整流電路，如下圖所示： 圖 14 轉(zhuǎn)子整流電路 設(shè)電動(dòng)機(jī)在某一轉(zhuǎn)差率 s 下穩(wěn)定運(yùn)行，當(dāng)個(gè)整流器件依次道統(tǒng)時(shí)，必有器件見 的換相過程，這時(shí)處于換相中的兩相電動(dòng)勢(shì)同時(shí)起作用，產(chǎn)生換相重疊降。在大功率串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中還能限制逆變顛覆時(shí)短路電流上升率。逆變變壓器還能起到使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路與交流電網(wǎng)之間電隔離的作用，減弱大功率晶閘管裝置對(duì)電網(wǎng)波形的影響，并限制晶閘管的斷態(tài)電壓臨界上升率/dudt 和通態(tài)電流臨界上升率 /di dt 。 逆變變壓器起到了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電壓與電網(wǎng)電壓匹配的作用，其二次側(cè)電壓2tU 不但與轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì) E2 有關(guān)，還與調(diào)速范圍有關(guān)。逆變器逆變電壓 iU 即為轉(zhuǎn)子回路中串入的附加直流電動(dòng)勢(shì)。工作在有源逆變狀態(tài)的三相可控整流裝置除提供可調(diào)的直流 電壓 iU 外還可將經(jīng)整流裝置整流輸出的轉(zhuǎn)差功率逆變，并回饋到交流電網(wǎng)。根據(jù)以上兩點(diǎn)要求，較好的方案是采用工作在有源逆變狀態(tài)的晶閘管可控整流裝置作為產(chǎn)生附加直流電動(dòng)勢(shì)的電源。首先，它應(yīng)該是平滑調(diào)節(jié)的，以滿足對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)素平滑調(diào)節(jié)的要求；其次，從節(jié)能的家度考慮，希望產(chǎn)生附加直流電動(dòng)勢(shì)的裝置能夠吸收從異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)傳遞來(lái)的轉(zhuǎn)差功率并加以利用。這樣，就把交流變壓變頻這一復(fù)雜問題，轉(zhuǎn)化為與 頻率無(wú)關(guān)的直流變壓?jiǎn)栴}，使問題的分析與工程實(shí)現(xiàn)方便多了。 圖 12 串級(jí)調(diào)速低于同步速度電動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行下的能量傳遞關(guān)系 在異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中附加交流電動(dòng)勢(shì)調(diào)速的關(guān)鍵就是在轉(zhuǎn)子側(cè)串入一個(gè)可變頻、可變幅的電壓。由于電機(jī)在低于同步轉(zhuǎn)速下工作，故稱為次同步轉(zhuǎn)速的電動(dòng)運(yùn)行。 由于軸上帶有反抗性負(fù)載，電機(jī)在 Ten 坐標(biāo)系的的第一象限作電動(dòng)運(yùn)行，轉(zhuǎn)差率為 0s1。若在轉(zhuǎn)子側(cè)每相加以附加電動(dòng)勢(shì) Eadd,根據(jù)式（ 13），轉(zhuǎn)子電流 Ir 將減少，從而使電機(jī)減速，并進(jìn)入新的穩(wěn)態(tài)工作。這里僅研究電機(jī)在次同步轉(zhuǎn)速下作電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。忽略機(jī)械損 耗和雜散損耗時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)在任何工況下的功率關(guān)系都可寫作： 0rrE sE? addE M～ ～ ～ ～ Ir (1 )m m mp sP s P? ? ? （ 15） 式中 mP 從電機(jī)定子傳入轉(zhuǎn)子（或由轉(zhuǎn)子傳出給定子）的電磁功率； msP 輸入或輸出轉(zhuǎn)子電路的功率，即轉(zhuǎn)差功率； (1 ) msP? 電機(jī)軸上輸出 或輸入的功率。這個(gè)調(diào)節(jié)過程必然在轉(zhuǎn)子側(cè)成功率的傳送，可以是把轉(zhuǎn)子側(cè)的轉(zhuǎn)差功率傳輸?shù)脚c之相連的交流電網(wǎng)或外電路去，也可以是從外面吸收功率到電機(jī)轉(zhuǎn)子中來(lái)。所以，在電機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)引入一個(gè)可控的附加電動(dòng)勢(shì)，就可以調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。當(dāng)引入同相的附加電動(dòng)勢(shì)后，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路的合成電動(dòng)勢(shì)增大了，轉(zhuǎn)子電流和電磁轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)增大，由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩未變，電動(dòng)機(jī)必然加速，因而 S 降低，轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì) Er=sEr0隨之減少，轉(zhuǎn)子電流也逐漸減少，直至轉(zhuǎn)差率降低到 21ss? 時(shí)，轉(zhuǎn)子電流 Ir又恢復(fù)到負(fù)載所需要的原值，電動(dòng)機(jī)便進(jìn)入新的更高轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶有恒定負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL 時(shí)，可近似地認(rèn)為不論轉(zhuǎn)速高低轉(zhuǎn)子電流都不會(huì)變，這時(shí)，在不同 s 值下的式（ 12）和式（ 13）應(yīng)相等。 如在轉(zhuǎn)子繞組回路中引入一個(gè)可控的交流附加電動(dòng)勢(shì)，此附加附加電動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì) rE 有相同的頻率，并與 rE 同相（或反相）串接，如圖11 所示。此外，轉(zhuǎn)子頻率 2f 也與 s 成正比， 21f sf? 。 交直流調(diào)速系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說明書 系 部： 電氣與信息工程學(xué)院 學(xué)生姓名 : 歐陽(yáng)志東 指導(dǎo)教師： 專 業(yè)： 自動(dòng)化 班 級(jí)： 自本 1001 完成時(shí)間： 2021 年 11 月 08 日 目錄 第一章 串級(jí)調(diào)速原理 與主電路設(shè)計(jì) ...................................................... IV 串級(jí)調(diào)速原理 :............................................................................... IV 晶閘管串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)主 電 路 設(shè)計(jì) .............................................. VIII 異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子整流電路 ...................................IX 異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的逆變電路 ........................................... X 第二章 調(diào)速系統(tǒng)主 電 路的參數(shù)計(jì)算與 器件 選擇 ....................................XI 電動(dòng)機(jī)基本參數(shù)和調(diào)速要求 ..........................................................XI 逆變變壓器的選擇 ....................................................................... XIV 硅整流元件及晶閘管的選擇 ....................................................... XIV 平波電抗器的選擇 ........................................................................ XV 主電路保護(hù) ................................................................................... XV .......................................................................... XV 過電壓保護(hù) ........................................................................ XVI 第三章 控制電路設(shè)計(jì)與系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算 ............................................. XVIII 控制電路組成 ........................................................................... XVIII 控制系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算推導(dǎo) ........................................................... XIX ...................................... XIX ........................................XX ................................................XXII 第四章 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的建模 ................................................................. XXV 直流調(diào)速函數(shù)的確立 .................................................................. XXV ............................................................ XXV .......................................................... XXVI ....................................... XXVIII .......................................... XXIX ................................................................ XXX 系統(tǒng)的調(diào)速特性分析 ................................................................ XXXI 第一章 串級(jí)調(diào)速原理 與主電路設(shè)計(jì) 串級(jí)調(diào)速原理 : 異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)其轉(zhuǎn)子相電動(dòng)勢(shì)為： 0rrE sE? （ 11） 式中 s異步電機(jī)的轉(zhuǎn)差率； 0rE 繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)在轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)的相電動(dòng)勢(shì)，或稱轉(zhuǎn)子開路電動(dòng)勢(shì)，也 就是轉(zhuǎn)子額定相電壓值。 式（ 11）表明，繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)工作時(shí)，其轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì) Er 值與轉(zhuǎn)差率 s成正比。在轉(zhuǎn)子短路情況下，轉(zhuǎn)子相電流 Ir 的表達(dá)式為： 0220()rr rrsEI R sX? ? （ 12） 式中 rR 轉(zhuǎn)子繞組每相電阻； 0rX s=1時(shí)的轉(zhuǎn)子繞組每相漏抗。此時(shí)轉(zhuǎn)子回路的相電流表達(dá)式為： （ 13） 0220()r addrrsE EIr R sX?? ? 圖 11 當(dāng)電機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，其轉(zhuǎn)子電流 Ir 與負(fù)載大小有直接關(guān)系。設(shè)在未串入附加 電動(dòng)勢(shì)前電動(dòng)機(jī)原來(lái)在某一轉(zhuǎn)差率 S1 下穩(wěn)定運(yùn)行。此時(shí)式（ 12）與式（ 13）的平衡關(guān)系為： 1 0 2 02 2 2 21 0 2 0( ) ( )r r a d dr r r rs E s E EIrR s X R s X????? （ 1