交流调速系统之串级调速.ppt

电机与电气控制 淮安信息职业技术学院 第三节 串级调速系统的 效率和功率因数 一.串级调速系统的总效率 二.串级调速系统的总功率因数 一.串级调速系统的总效率 串调系统的总效率，是绕线异步电动机轴上输出功率P2与串调系统从电网输入的总有功功率PW之比。 串调系统功率关 系单线图 P为有功功率 Q为无功功率 系统从电网输入 的总有功功率Pw 是定子取用功率 P1和逆变变压器 返回功率PT的差。 设 、 、 分别为定子、转子、转子反馈电路的功率损耗， 为机械损耗，则有： 结论：串调系统系统具有较高的总效率。 理论上，如果忽略小的损耗，串级调速系统的总功率因数将接近100%。 实际运行中，大容量串级调速系统在接近满载时的效率可达90%以上。 原因分析：由于串级调速系统的转差功率中的大部分被回馈电网。 二.串级调速系统的总功率因数 普通异步电动机的功率因数在0.8—0.9之间,如果采用串级调速而不采取任何改善功率因数的措施,则串级调速系统的总功率因数会很低,即使高速运行也只有0.6左右。 串级调速系统总功率因数低的原因有主要有两个： 1.由于逆变变压器和异步电动机均为电感性,工作时都要从电网吸收无功功率,所以其无功功率是相加的，使功率因数表达式中的分母增大，因此系统总功率因数降低。 分析参考总功率因数表达式： 2.由于转子整流器的接入造成了转子电流的换流重叠和波形畸变，使得绕线电动机自身的功率因数变低，从而也造成系统总功率因数降低。 改善功率因数的方法： 方法一：在三相交流进线上接入功率补偿电容器。 方法二：采用高功率因数的串级调速系统。 有两种典型的电路结构：斩波式串级调速系统 GTO串级调速系统 （一）斩波式串级调速系统 整流器 斩波器 （占空比可调） 逆变器 （逆变角固定 在最小值） （二）GTO串级调速系统 GTO称为可关断晶闸管，与普通晶闸管不同之处是该器件具有自关断能力，GTO串级调速系统，与晶闸管串级调速系统主电路基本相同，也是转子整流器接有源逆变器，但使用GTO的逆变器可以通过控制GTO的开通关断时刻，使逆变电路产生超前于电网电压的电流，从而使串级调速系统的逆变侧呈现电容性，提高总功率因数。 由于GTO价格较高，该控制方案适用于大容量绕线异步电动机的串级调速。 第四节 串级调速的 闭环控制系统 一.双闭环串级调速系统的组成和工作原理 二.双闭环串级调速系统的动态结构图 一.双闭环串级调速系统的组成和工作原理 绕线 异步 电动机 逆变 变压器 电流 互感器 转子 整流器 测速 发电机 速度 调节器 电流 调节器 晶闸管 触发器 二.双闭环串级调速系统的动态结构图 1.串调系统直流主回路的传递函数 直流主回路的动态电压平衡方程为: 动态电压平衡方程可形变为: 直流主回路传递函数为: 式中的中间变量定义: * 异步电动机调压调速系统 * 第一节 串级调速的原理与基本类型 第二节 低同步串级调速系统的机械特性 第三节 串级调速系统的效率和功率因数 第四节 串级调速的闭环控制系统 第五节 串级调速应用中的几个问题 第六节 串级调速系统应用实例 第二章 绕线转子异步电动机 串级调速系统 第一节 串级调速的原理与基本类型 一.串级调速的原理 二.串级调速的基本运行状态及功率关系 三.串级调速系统的基本类型 一. 串级调速的原理 转子串电阻调速方法有什么缺点？ 我们知道，对于绕线转子异步电动机，可以在其转子回路串入电阻来减小电流，增大转差率，从而改变转速。这种方法就是转子串电阻调速方法。 转子串电阻调速方法的主要缺点：大量转差功率将在转子所串电阻上变成热量被消耗掉，因此不适合对大容量电机降速，对小容量电机也因效率太低而不适宜长期运行。 转子串电阻调速方法的能量关系如图所示。 参照电动机内部各项功率表达式，对照能量关系图，可以估算出电动机的效率情况。 基本结论是： 串入电阻越大，转速越低，转差就越大，机械功率在