異步電機串級調速系統的改進(jìn)分析
異步電機串級調速系統的改進(jìn)分析，是小編為大家精心整理的關(guān)于串級調速系統的改進(jìn)分析的論文，歡迎各位機電一體化的同學(xué)閱讀!
摘 要：近十幾年來(lái)，隨著(zhù)電力電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，大功率半導體器件、集成電路的研制成功，交流傳動(dòng)技術(shù)亦隨之飛速發(fā)展，并進(jìn)入到完全可以實(shí)用的階段，而晶閘管串級調速系統具有結構簡(jiǎn)單、可靠、節能、經(jīng)濟、維護方便的特點(diǎn)，使得這種調速技術(shù)首先在風(fēng)機、泵類(lèi)機械上得到了廣泛的應用。晶閘管串級調速技術(shù)除可用于新設備設計外，還可用于對舊設備進(jìn)行技術(shù)改造，在我國具有極大的技術(shù)和經(jīng)濟意義。串級調速完全克服了轉子串電阻調速的缺點(diǎn)，它具有高效率、無(wú)級平滑調速、較硬的低速機械特性等優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)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(dòng)機轉差功率消耗型調速系統，當轉速較低時(shí)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(dòng)機的轉子側施加控制，此時(shí)可以采用繞線(xiàn)轉子異步電動(dòng)機。但在電阻上將消耗大量的能量，效率低，經(jīng)濟性差，同時(shí)由于轉子回路附加電阻的容量大，可調的級數有限，不能實(shí)現平滑調速。為克服上述缺點(diǎn)，采用異步電動(dòng)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(lái)實(shí)現串級調速的。采用轉速電流雙閉環(huán)調速系統，在系統中設置了兩個(gè)調節器，分別調節轉速和電流，二者之間實(shí)行串級聯(lián)接，這樣可以實(shí)現在起動(dòng)過(guò)程中只有電流負反饋，而它和轉速負反饋不同時(shí)加到一個(gè)調節器的輸入端，到達穩態(tài)轉速后，只靠轉速負反饋，不靠電流負反饋發(fā)揮主要的作用，能夠獲得良好的靜、動(dòng)態(tài)性能。與帶電流截止負反饋的單閉環(huán)系統相比，雙閉環(huán)調速系統的靜特性在負載電流小于 時(shí)表現為轉速無(wú)靜差，這時(shí)，轉速負反饋起主調作用，系統表現為電流無(wú)靜差。得到過(guò)電流的自動(dòng)保護。顯然靜特性?xún)?yōu)于單閉環(huán)系統。在動(dòng)態(tài)性能方面，雙閉環(huán)系統在起動(dòng)和升速過(guò)程中表現出很快的動(dòng)態(tài)跟隨性，在動(dòng)態(tài)抗擾性能上，表現在具有較強的抗負載擾動(dòng)，抗電網(wǎng)電壓擾動(dòng)。
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(dòng)勢調速的關(guān)鍵是在轉子側串入一個(gè)可變頻、變幅的電壓。 對于次同步電動(dòng)狀態(tài)的情況，將轉子電壓先整流成直流電壓，再引入一個(gè)附加的直流電動(dòng)勢，控制此直流附加電動(dòng)勢的幅值，就可調節異步電動(dòng)機的轉速。把交流變壓變頻問(wèn)題轉化為直流變壓?jiǎn)?wèn)題，分析與實(shí)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(dòng)機的選擇及方案
根據本此設計的技術(shù)要求和特點(diǎn)選V-M系統，調節器給定電壓，即可移動(dòng)觸發(fā)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(shí)電壓Ud。因三相橋式全控整流電壓的脈動(dòng)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(yōu)點(diǎn)。為了減小電網(wǎng)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(shuō)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(guò)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(huán)節。 直流側與交流側過(guò)電壓保護方法相同。
過(guò)電流保護，即為了防止變流裝置逆變失敗及直流側短路，實(shí)行過(guò)載保護，本系統采用采用了DS-6/8快速自動(dòng)開(kāi)關(guān)接在被保護的直流電路內。為了使系統的保護特性協(xié)調，滿(mǎn)足串級調速運行的起動(dòng)操作順序和停車(chē)操作順序，在逆變變壓器及電動(dòng)機電源側和變壓器二次側均采用DW型自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)實(shí)現電路保護。本系統采用與晶閘管和硅整流元件串聯(lián)快熔，以及在逆變變壓器二次側串接快熔的方法，實(shí)現對元器件和系統的過(guò)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(lèi)，一類(lèi)是改變串級調速系統本身的結構，即利用改進(jìn)的串級調速裝置;另一類(lèi)是利用電力電容器來(lái)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(huán)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(zhù)近似的比列關(guān)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(mǎn)足工藝要求，提高系統的動(dòng)態(tài)性能，電流調節器采用近似的PI調節器，由高增益線(xiàn)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(fā)裝置GT的移相信號Uct。
3、觸發(fā)裝置的選擇
觸發(fā)器是晶閘管交流裝置的一個(gè)極其重要組成部分，采用KCZ6集成六脈沖觸發(fā)組件。該組件采用三塊KC04移相觸發(fā)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(fā)脈沖，通過(guò)脈沖變壓器使主電路可靠地工作�？刂芀C41端子7的邏輯電平，可以很方便地實(shí)現對輸出脈沖的封鎖與開(kāi)放。當控制端子7接邏輯電平時(shí)，無(wú)輸出脈沖。
3.2 轉速檢測環(huán)節的選擇
1、轉速檢測環(huán)節和電壓隔離器
轉速檢測裝置的質(zhì)量和安裝精度直接影響著(zhù)系統的動(dòng)態(tài)品質(zhì)。采用永磁式直流測速發(fā)電機實(shí)現轉速檢測。選用ZYS231/110型。為了使測速發(fā)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(xiàn)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(tài)時(shí)無(wú)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(yè)出版社2000
[2]王兆安.電力電子變流技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003
[3]Leonard Bobrow.Elementary Linear Circuit Analysis Second Edition[M].北京：電子工業(yè)大學(xué)出版社，2000電力電子出版社
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