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異步電機串級調(diào)速系統(tǒng)的改進分析
異步電機串級調(diào)速系統(tǒng)的改進分析，是小編為大家精心整理的關于串級調(diào)速系統(tǒng)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(fā)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(fā)展，并進入到完全可以實用的階段，而晶閘管串級調(diào)速系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠、節(jié)能、經(jīng)濟、維護方便的特點，使得這種調(diào)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(diào)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(jīng)濟意義。串級調(diào)速完全克服了轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的缺點，它具有高效率、無級平滑調(diào)速、較硬的低速機械特性等優(yōu)點。
關鍵詞：主電路 整流變壓器 逆變器 晶閘管整流調(diào)速裝置 平波電抗器
1、串級調(diào)速系統(tǒng)
對于交流異步電動機轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)，當轉(zhuǎn)速較低時轉(zhuǎn)差功率消耗較大，從而限制了調(diào)速范圍。如果要設法回收轉(zhuǎn)差功率，就需要在異步電動機的轉(zhuǎn)子側(cè)施加控制，此時可以采用繞線轉(zhuǎn)子異步電動機。但在電阻上將消耗大量的能量，效率低，經(jīng)濟性差，同時由于轉(zhuǎn)子回路附加電阻的容量大，可調(diào)的級數(shù)有限，不能實現(xiàn)平滑調(diào)速。為克服上述缺點，采用異步電動機轉(zhuǎn)差功率同饋型調(diào)速方法，即串級調(diào)速系統(tǒng)。串級調(diào)速屬于變轉(zhuǎn)差率來實現(xiàn)串級調(diào)速的。采用轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，在系統(tǒng)中設置了兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實行串級聯(lián)接，這樣可以實現(xiàn)在起動過程中只有電流負反饋，而它和轉(zhuǎn)速負反饋不同時加到一個調(diào)節(jié)器的輸入端，到達穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，只靠轉(zhuǎn)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、動態(tài)性能。與帶電流截止負反饋的單閉環(huán)系統(tǒng)相比，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性在負載電流小于 時表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無靜差，這時，轉(zhuǎn)速負反饋起主調(diào)作用，系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無靜差。得到過電流的自動保護。顯然靜特性優(yōu)于單閉環(huán)系統(tǒng)。在動態(tài)性能方面，雙閉環(huán)系統(tǒng)在起動和升速過程中表現(xiàn)出很快的動態(tài)跟隨性，在動態(tài)抗擾性能上，表現(xiàn)在具有較強的抗負載擾動，抗電網(wǎng)電壓擾動。
1.1串級調(diào)速基本思路
在異步電機轉(zhuǎn)子回路中附加交流電動勢調(diào)速的關鍵是在轉(zhuǎn)子側(cè)串入一個可變頻、變幅的電壓。 對于次同步電動狀態(tài)的情況，將轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)異步電動機的轉(zhuǎn)速。把交流變壓變頻問題轉(zhuǎn)化為直流變壓問題，分析與實現(xiàn)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(jù)本此設計的技術要求和特點選V-M系統(tǒng)，調(diào)節(jié)器給定電壓，即可移動觸發(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(yōu)點。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明
2.2逆變變壓器的參數(shù)
2.3 整流元器件的計算與選擇
1、轉(zhuǎn)子整流器的額定電壓
2、額定電流
2.4調(diào)速系統(tǒng)的保護
過電壓保護，即阻容保護參數(shù)計算：由于逆變變壓器容量40kVA 5kVA，故變壓器一次側(cè)、二次側(cè)均設置阻容保護環(huán)節(jié)。 直流側(cè)與交流側(cè)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(cè)短路，實行過載保護，本系統(tǒng)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(nèi)。為了使系統(tǒng)的保護特性協(xié)調(diào)，滿足串級調(diào)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(cè)和變壓器二次側(cè)均采用DW型自動空氣開關實現(xiàn)電路保護。本系統(tǒng)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(cè)串接快熔的方法，實現(xiàn)對元器件和系統(tǒng)的過電流保護。
2.5系統(tǒng)功率因素的改善―補償電容器
改善串級調(diào)速裝置功率因素的方法有兩類，一類是改變串級調(diào)速系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)，即利用改進的串級調(diào)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(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(cè)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(diào)節(jié)器ASR的機構(gòu)：
為了滿足工藝要求，提高系統(tǒng)的動態(tài)性能，電流調(diào)節(jié)器采用近似的PI調(diào)節(jié)器，由高增益線性組件BG305構(gòu)成，電流調(diào)節(jié)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(diào)制形成器組成。它將控制電壓Uct的幅度轉(zhuǎn)化為相應控制角的觸發(fā)脈沖，通過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，可以很方便地實現(xiàn)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(zhuǎn)速檢測環(huán)節(jié)的選擇
1、轉(zhuǎn)速檢測環(huán)節(jié)和電壓隔離器
轉(zhuǎn)速檢測裝置的質(zhì)量和安裝精度直接影響著系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)。采用永磁式直流測速發(fā)電機實現(xiàn)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的結(jié)構(gòu)
轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR采用與ASR相同的結(jié)構(gòu)，由線路組件BG305構(gòu)成近似的PI調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器的設置，使轉(zhuǎn)速n跟隨給定值Un*變化，穩(wěn)態(tài)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(diào)速系統(tǒng).北京：機械工業(yè)出版社2000
[2]王兆安.電力電子變流技術[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)大學出版社，2000電力電子出版社
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