双闭环次同步串级调速系统设计

双闭环次同步串级调速系统设计

李运辉１，

李

萍２，

刘国忠２

（１．西安鑫隆铁路科技有限责任公司，西安

７１００４８；２．ｊＥ京信息科技大学。北京１００１９２）

摘要：串级调速是电机转差功率馈送节能型调速方式．转速、电流双闭环控制可有效提高电机调速的静、动态性能指标，满足工作现场需求．提出采用工程设计方案设计双闭环次同步串级调速系统的控制器参数，并结合试验调试优化控制器参数．利用该方案可有效实现系统的性能要求，缩短闭环串级调速系统设计周期，实践证明方案科学、可行．

关键词：串级调速；双闭环；工程设计中圈分类号：ＴＭ９２１．５３

文献标识码：Ａ

文章编号：１００５－８３５４（２０１０）０３－００２６－０３

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０引言

风机、水泵是我国国民经济发展中重要的用电设备，其耗电量占发电量的２５％以上…．使用中若不能根据负荷调节转速，则会造成电能极大的浪费．为实现可持续发展，建设节约型社会，我国大力倡导节约能源、降低消耗，提高能源、资源利用效率，因此急需调速节能产品．在低压小容量电机系统中，变频调速装置得到了较广泛的应用，而高压大容量调速系统，变频器应用上存在成本高，体积大等诸多问题，难于推广Ｂ１．而串级调速技术能够有效实现节能．对于调速精度要求较高的场合，采用双闭环．本文在介绍串级调速原理基础上，采用工程设计方案，设计转速、电

收穑日期：２０１０－０３－０８

流双闭环的感应电机调速控制系统，通过试验调试参数，满足系统的动、静态性能指标．

串级调速基本原理ｐ１

三相感应电机从定子传人转子的电磁功率一部分用于拖动负载为机械功率；另一部分传输给转子电路为转差功率，与转差率Ｓ成正比．转差功率的大小，消耗还是回收，是评价调速系统效率高低的重要标志．绕线转子感应电机串级调速属于馈送型调速方式，其利用转差功率调速，具有良好的调速性能及效率．次同步串级调速系统原理见图１．

绕线转子感应电机的定子接三相电源电压，转子

１

作者简介：李运辉（１９６８一），男，本科，主要从事：电机节能技术与电机机械设计

２６第三期２０１０年技术篇

万方数据

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Ｔｌ

图１次同步串级调速系统原理图

轴带恒转矩负载，其三相绕组接三相不控整流桥，并与工作在逆变状态的三相可控晶闸管整流桥形成转子直流回路．转子感应电动势整流成直流电压玑，转差功率转化为直流电能，再由逆变器转化为交流电能经变压器回馈电网．通过改变逆变器逆变角口的大小可调节电动机的转速，其调速原理为：

卢ｔ一＋配Ｔ一＋（仉一Ｕ）ｉ“Ｉ一＋ｔＪｒ一＋ｎＪｒ州ｔ

ｔ＝瓦一，ｄｆ＋＿（玑一“）下＋－Ｕｄ＝Ｋ。ｓＥ，ｏＴＪ串级调速系统能够靠调节逆变角口实现平滑无级调速．系统能把异步电动机的转差功率回馈给交流电网，从而使扣除装置损耗后的转差功率得到有效利用，大大提高了调速系统的效率．

２双闭环串级调速系统工程设计方案Ｈ刮

由于串级调速系统机械特性的静差率较大，所以开环控制系统只能用于对调速精度要求不高的场合．为了提高静态调速精度，并获得较好的动态特性，须采用闭环控制，通常采用具有电流反馈与转速反馈的双闭环控制方式，如图２所示．

图２双闭环串级调速控制系统原理图

为了获得满足控制性能要求的调节器，采用工程法设计转速、电流调节器参数．

１）建立双闭环串级调速控制系统动态数学模型

万方数据

按图２系统结构，先建立系统中各环节传递函数，再搭建整个系统动态结构图．图中虚框１为转子

直流回路传递函数，虚框２为感应电机的传递函数．Ｓｒ、Ｌｒ分别为未知的转速调节器传递函数和电流调节器传递函数．

图３双闭环串级调速系统数学模型结构图

２）双闭环串级调速系统动态参数测定

调速系统的动态参数包括晶闸管逆变器放大系数Ｋ．、逆变器内阻Ｒ；、电动机每相电阻及漏感、感应电动机飞轮惯量ＧＤ２以及其他参数如转子直流回路总电阻∑Ｒ、电磁时间常数Ｌ、电流反馈系数卢、速度反馈系数Ｏｔ等．其中主要参数测定方法如下：

（１）晶闸管逆变器放大系数Ｋ。的测定

晶闸管逆变器置于整流工作状态，输出接阻感负载，测试电路如图４所示．改变触发电压以大小，记

录玑，取，Ｉ＋１组值并计算Ｋ．ｉ＝ｚａＵｄ／ＡＵｋ

算术平均值为：

Ｋ．－挚

＋ｌ

图４晶闸管逆变器参数测定电路图

（２）电动机每相电阻及漏感的测定

测试电路如图５所示．转子短接且堵转，合开关，调节调压器使定子电流为额定电流．记录定子线电流

ＬｋＬ

图５异步电动机每相电阻与漏感参数测定电路图

技术篇２０１０年第三期２７

，。、线电压仉、功率Ｐ。．计算折合到７５。的转子短路漏抗、短路电阻，并分别换算到直流测，得到等效短路电阻尺。和短路漏抗‰．

３）工程法设计转速、电流调节器参数

设计原则：先电流环再转速环；转速、电流调节器 …… 此处隐藏：3722字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……