内反馈调速的比较优势

转子变频调速原理

应用于风机、水泵类的高压电机，主要为三相异步电动机，包括鼠笼型和绕线型， 高效率的调速方式有两种，即定子侧变频和转子侧变频。定子侧变频也叫高压变频， 普遍应用鼠笼型电动机，虽然性能较好，但因为系统直接接高压电网，所以技术复杂、 体积庞大、可靠性较低、价格昂贵，用户难以接受。转子侧变频调速也叫转子变频调速， 使用绕线型电动机，将变频调速基本原理应用于转子侧，因为转子侧使用低压，所以技 术复杂度降低、体积大为缩小、可靠性高、价格适中。

1. 转子附加电动势实现转子变 频调速当在转子回路引入附加电动势Ef时，转子 电流因此转子回路引入附加电势可以调节转子电流，进而调节电磁转矩大小，实现调速。

2. 转子附加电动势的产生 转子变频调速系统中，附加电动势是由晶闸管有源逆变器和升压斩波器共 同产生的。晶闸管有源逆变器固定在最小逆变角，则UD固定，通过调节斩波器的占空比D即可 调节转子附加电动势UDR的大小，其关系表示为： UDR＝（1－D） UD又根据变流技术理论， 在忽略转子绕组压降条件下：由以上推导可见， 只要调节斩波器的占空比D即可调节电动机的 转速。

内反馈高频斩波调速原理

内反馈高频斩波调速 由于串级调速是通过调整逆变器的逆变角（移相触发）来实现对等效电势的调节的。这种移相触发的方法存在着功率因数低、谐波量大及可靠性低的缺点。斩波调速系统，是在原串级调速的基础上，增加了斩波环节。斩波调速把逆变角固定在最小值，附加电势调节则由斩波器来完成。通过调节斩波器导通时间与斩波周期的比率（即占空比或PWM调制脉宽），来改变串入转子回路的等效电势的大小，从而改变转子电流，达到调节电机转速的目的。将逆变器的控制角固定在较小的位置（如250）,这样可以使逆变器的功率因数达到0.92。当使用逆变变压器将转差功率回馈至电网时，为外反馈式斩波调速。在电动机定子绕组中同槽嵌放一个反馈绕组来代替逆变变压器，将转差功率通过反馈绕组及电动机定子回馈致电网时，为内反馈式串级调速。

当然，内反馈斩波调速由于节省了逆变变压器，使得整个系统也更为紧凑、简单、可靠。制造斩波器的电力电子器件选用可控硅（SCR），一般工作频率为300－600Hz。可控硅斩波属于第二代内反馈调速装置。

由于可控硅（SCR）属于半控器件，自身不能关断，且工作频率低，现已经被IGBT器件替代。IGBT绝缘栅双极型晶体管，属于自关断器件，工作频率2500－10000Hz，有优良的工作特性。由IGBT器件构成斩波器的调速称为高频斩波调速装置，属于第三代内反馈调速装置。

内反馈高频斩波调速技术特点

内反馈高频斩波调速技术特点 具有良好的调速机械特性和节能特性。调速范围宽，无级，平滑。

由于内反馈调速只控制电机的转差功率，和变频调速相比，控制容量小（对于风机泵类负载，总控制容量为电机额定容量的14.815%）。系统较为容易满足可靠性要求，特别是对大型电动机来说，造价和可靠性就更具有优势

内反馈调速装置自身功耗小，效率高。变频调速功耗一般约占电机额定功率的5%左右，而内反馈调速装置由于控制容量小，其功耗在电机容量的1%以下。

由于内反馈调速是在电机转子侧施加控制，和变频调速相比，其控制电压低、其电力电子器件承压低。备件充分。

由于内反馈调速使用绕线式电机，能够方便有效的控制电机起动电流。

由于内反馈调速只控制电机的转差功率，和变频调速相比，控制容量小。调速装置的外型尺寸很小，便于设备改造，占地小。

现代电力电子技术和计算机控制技术与传统内反馈调速理论相结合，使内反馈调速技术得以更进一步的发展。如采用直流回路斩波控制技术，与传统移相控制相比，其谐波和功率因数等指标具有明显的优势。特别是新型功率器件（如IGBT等）应用于斩波控制，使得系统性能指标进一步提高，系统也更为简单可靠。 采用内反馈式高频斩波调速系统时，由于反馈绕组加装到电机内部，省去了逆变变压器及相关的电气设备，使得系统更为简单可靠。

调速装置造价低，标准配备检修回路，可以实现自动或手动切换直至旁路运行。具有独立的软启动功能。

内反馈高频斩波调速

内反馈高频斩波调速 由于串级调速是通过调整逆变器的逆变角（移相触发）来实现对等效电势的调节的。这种移相触发的方法存在着功率因数低、谐波量大及可靠性低的缺点。斩波调速系统，是在原串级调速的基础上，增加了斩波环节。斩波调速把逆变角固定在最小值，附加电势调节则由斩波器来完成。通过调节斩波器导通时间与斩波周期的比率（即占空比或PWM调制脉宽），来改变串入转子回路的等效电势的大小，从而改变转子电流，达到调节电机转速的目的。将逆变器的控制角固定在较小的位置（如250）,这样可以使逆变器的功率因数达到0.92。

图2-8 SCR斩波调速原理（外反馈式）

当使用逆变变压器将转差功率回馈至电网时，为外反馈式斩波调速，其原理如图2-8所示。

在电动机定子绕组中同槽嵌放一个反馈绕组来代替逆变变压器，将转差功率通过反馈绕组及电动机定子回馈致电网时，为内反馈式串级调速，其原理如图2-9所示。

当然，内反馈斩波调速由于节省了逆变变压器，使得整个系统也更为紧凑、简单、可靠。制造斩波器的电力电子器件选用可控硅（SCR），一般工作频率为300－600Hz。可控硅斩波属于第二代内反馈调速装置。

图2-9 SCR斩波调速原理（内反馈式）

由于可控硅（SCR）属于半控器件，自身不能关断，且工作频率低，现已经被IGBT器件替代。IGBT绝缘栅双极型晶体管，属于自关断器件，工作频率2500－10000Hz，有优良的工作特性。由IGBT器件构成斩波器的调速称为高频斩波调速装置，属于第三代内反馈调速装置。其原理如图2-10、2－11所示。

内反馈串级调速

内反馈串级调速 串级调速是在转子回路中，通过串级调速控制装置及逆变变压器与电网连接，向转子回路提供一个由调速装置控制和调节的等效电势，同时，通过逆变变压器将转子的转差功率回馈至电网。等效电势的调节是通过调整逆变器的逆变角（移相触发）来实现的。其原理如图2-6所示。

当使用逆变变压器将转差功率回馈至电网时，为外反馈式串级调速，其原理如图2-6所示。

在电动机定子绕组中同槽嵌放一个反馈绕组来代替逆变变压器，将转差功率通过反馈绕组及电动机定子回馈致电网时，为内反馈式串级调速，其原理如图2-7所示。

由于内反馈绕组代替了逆变变压器，同时也节省了相关的电气设备，使得整个系统更为紧凑、简单。串级调速属于第一代内反馈调速装置。

图2-6串级调速原理（外反馈式） 图2-7 串级调速原理（内反馈式）

串级调速的基本原理

串级调速的基本原理 由于电机的电磁转矩： (2-2) 其中： 为转矩常数 为磁通 为转子电流

为转子功率因数 可见电机转矩与转子电流成正比。

转子电流为： (2-3) 其中： 为转子感应电势 为转子电阻 为转子电抗

s为转差率 当在转子回路引入附加电动势 时

…… 此处隐藏：2759字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……