绕线转子异步电动机双馈调速系统

《绕线转子异步电动机双馈调速系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《绕线转子异步电动机双馈调速系统（81页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、电力拖动自动控制系统运动控制系统 电气工程学院电气工程学院 自动化自动化杨霞杨霞2010年年6月月第第7章章 绕线转子异步电动机双馈调速系统绕线转子异步电动机双馈调速系统内内 容容 提提 要要第第8章章 同步电动同步电动机变压变频调速机变压变频调速系统系统课程总结课程总结第第6章章 基于动态基于动态模型的异步电动模型的异步电动机调速系统机调速系统第第1章章 交流调速交流调速系统概述系统概述第第5章章 基于稳态基于稳态模型的异步电动模型的异步电动机调速系统机调速系统第第7章章 绕线转子绕线转子异步电动机双馈异步电动机双馈调速系统调速系统第第9章章 伺服系统伺服系统*7.1 绕线型异步电动机双馈调

2、速工作原理绕线型异步电动机双馈调速工作原理7.2 绕线型异步电动机串级调速系统绕线型异步电动机串级调速系统7.3 串级调速的机械特性串级调速的机械特性7.4 串级调速系统的技术经济指标串级调速系统的技术经济指标7.5 双闭环控制的串级调速系统双闭环控制的串级调速系统7.6 串级调速系统的起动方式串级调速系统的起动方式7.7* 绕线转子异步风力发电机组绕线转子异步风力发电机组7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特

3、性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组转转转转差差差差功功功功率率率率的的的的利利利利用用用用：如如何何处处理理转转差差功功率率在在很很大大程程度度上上影影响响着着调调速速系系统统的的效效率率。要要提提高高调调速速系系统统的的效效率率，除除了了尽尽量量减减小小转转差差功功率率外外，还还可可以考虑如何去利用它。以考虑如何去利用它。“双双双双馈馈馈馈”名名名名字字字字的的的的由由由由来来来来：对对于于绕绕线线型型异异步步电电动动机机，定定、转转子子电电路路可

4、可以以同同时时与与外外电电路路相相连连，转转差差功功率率可可以以从从转转子子输输出出，也也可可以以向向转转子子馈馈入，故称作入，故称作双馈调速系统双馈调速系统双馈调速系统双馈调速系统。 “双双双双馈馈馈馈”的的的的特特特特点点点点：是是转转差差功功率率可可以以回回馈馈到到电电网网，也也可可以以由由电电网网馈馈入入。至至于于电电功功率率是是馈馈入入定定子子绕绕组组和和/或或转转子子绕绕组组，还还是是由由定定子子绕绕组组和和/或或转转子子绕绕组组馈馈出出，则则要要视视电电动动机机的的工工况况而而定定。异异异异步步步步电电电电动动动动机机机机由由由由电电电电网网网网供供供供电电电电并并并并以以以以电

5、电电电动动动动状状状状态态态态运运运运行行行行时时时时，它它它它从从从从电电电电网网网网输输输输入入入入（馈馈馈馈入入入入）电电电电功功功功率率率率，而而而而在在在在其轴上输出机械功率给负载，以拖动负载运行其轴上输出机械功率给负载，以拖动负载运行其轴上输出机械功率给负载，以拖动负载运行其轴上输出机械功率给负载，以拖动负载运行。“双双双双馈馈馈馈”调调速速实实实实质质质质：在在双双馈馈调调速速工工作作时时，绕绕线线型型异异步步电电动动机机定定子子侧侧与与交交流流电电网网直直接接连连接接，转转子子侧侧与与交交流流电电源源或或外外接接电电动动势势相相连连，从从电电路路拓拓扑扑结结构构上上看看，可可认

6、认为为是是在在转转子子绕绕组组回回路路中中附附附附加加加加一一一一个个个个交交交交流流流流电电电电动势，通过控制附加电动势的幅值，实现绕线型异步电动机的调速。动势，通过控制附加电动势的幅值，实现绕线型异步电动机的调速。动势，通过控制附加电动势的幅值，实现绕线型异步电动机的调速。动势，通过控制附加电动势的幅值，实现绕线型异步电动机的调速。7.1 绕线转子异步电动机双馈调速工作原理绕线转子异步电动机双馈调速工作原理l l 绕线转子异步电动机转子：可以绕线转子异步电动机转子：可以绕线转子异步电动机转子：可以绕线转子异步电动机转子：可以串电阻调速串电阻调速串电阻调速串电阻调速原理：原理：原理：原理：根

7、据电机理论，改根据电机理论，改变转子电路的串接电阻，变转子电路的串接电阻，可以改变电机的转速。可以改变电机的转速。转子串电阻调速的原理如转子串电阻调速的原理如图所示，调速过程中，图所示，调速过程中，转转转转差功率完全消耗在转子电差功率完全消耗在转子电差功率完全消耗在转子电差功率完全消耗在转子电阻上阻上阻上阻上。PmPmechPs7.1 绕线型异步绕线型异步电动机双馈调速电动机双馈调速工作原理工作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术

8、经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组7.1.1 绕线转子异步电动机转子附加电动势的作用绕线转子异步电动机转子附加电动势的作用7.1.1 绕线转子异步电动机转子附加电动势的作用绕线转子异步电动机转子附加电动势的作用图图7-1 绕线型异步电动机转子附加电动势的原理图绕线型异步电动机转子附加电动势的原理图7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调

9、速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组P Ps s转差功率转差功率转差功率转差功率P P1 1定子功率定子功率定子功率定子功率在在转转子子绕绕组组回回路路中中引引入入一一个个可可控控的的交交流流附附加加电电动动势势 来来代代替替外外接接电电阻阻，附附加加电电动动势势的的幅幅值值和和频频率率与与交交流流电电压压 相相同同，相相位位与与转转子子电电动动势势 相相反反 ，则则它它对对转转子子电电流流的的作作用用与与外外接接电电阻阻是是相相

10、同的，附加电动势将会吸收原先消耗在外接电阻上的转差功率。同的，附加电动势将会吸收原先消耗在外接电阻上的转差功率。l l 绕线转子异步电动机转子：可以绕线转子异步电动机转子：可以绕线转子异步电动机转子：可以绕线转子异步电动机转子：可以串串串串交流附加电动势交流附加电动势交流附加电动势交流附加电动势调速调速调速调速l l 双馈调速的基本结构双馈调速的基本结构双馈调速的基本结构双馈调速的基本结构功率变换单元功率变换单元电网电网K1M3 K2TI从电路拓扑结构上看，可认为是在转子绕组回路中附加一个交流从电路拓扑结构上看，可认为是在转子绕组回路中附加一个交流电动势。电动势。7.1 绕线型异步电绕线型异步

11、电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组CUCUCUCU：功率变换单元（双向变频器）：功率变换单元（双向变频器）：功率变换单元（双向变频器）：功率变换单元（双向变频器）l l 双馈调速的功率传输双馈调速的功率传输双馈调速的功率传输双馈调速的功率传输（1 1）转差功率

12、）转差功率）转差功率）转差功率输出输出输出输出状态状态状态状态异步电动机由电网供电并以异步电动机由电网供电并以电动状态运行电动状态运行电动状态运行电动状态运行时，它从电网输入（馈入）时，它从电网输入（馈入）电功率，而在其轴上输出机械功率给负载，以拖动负载运行；电功率，而在其轴上输出机械功率给负载，以拖动负载运行； CUP1PsM3 Pmech7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级

13、调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组（2 2）转差功率）转差功率）转差功率）转差功率输入输入输入输入状态状态状态状态当电机以当电机以发电状态运行发电状态运行发电状态运行发电状态运行时，它被拖着运转，从轴上输入机械功率，经时，它被拖着运转，从轴上输入机械功率，经机电能量变换后以电功率的形式从定子侧输出（馈出）到电网。机电能量变换后以电功率的形式从定子侧输出（馈出）到电网。 PsP1M3 CUPmech7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型

14、异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组转子附加电动势的作用（转子附加电动势的作用（转子附加电动势的作用（转子附加电动势的作用（引出调速原理引出调速原理引出调速原理引出调速原理）异步电动机运行时其转子相电动势为异步电动机运行时其转子相电动势为 式中式中 异步电动机的转差率；异步电动机的转差率； 绕线型异步电动机转子开路相

15、电动势，也就是转子绕线型异步电动机转子开路相电动势，也就是转子开路额定相电压值。开路额定相电压值。7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组在转子短路情况下，转子相电流的表达式为在转子短路情况下，转子相电流的表达式为 式中式中 转子绕组每

16、相电阻；转子绕组每相电阻； 时的转子绕组每相漏抗。时的转子绕组每相漏抗。转子附加电动势的作用（转子附加电动势的作用（转子附加电动势的作用（转子附加电动势的作用（引出调速原理引出调速原理引出调速原理引出调速原理）引引入入附附加加电电动动势势后后，电电动动机机转转子子回回路路的的合合电电动动势势减减小小了了，转转子子电电流流和和电电磁磁转转矩矩也也相相应应减减小小，由由于于负负负负载载载载转转转转矩矩矩矩未未未未变变变变，电电动动机机必必然然减减速速，因因而而 增增大大，转转子子电电动动势势 随随之之增增大大，转转子子电电流流 也也逐逐渐渐增增大大，直直至至转转差差率率增增大大到到 时时，转转子子

17、电电流流又又恢恢复复到到负负载载所需的值，电动机便进入新的较低转速的稳定状态。所需的值，电动机便进入新的较低转速的稳定状态。此时，未串入附加电动势和串入附加电动势后的转子电流相等此时，未串入附加电动势和串入附加电动势后的转子电流相等 : 而减小而减小 则可使电动机的转速升高。所以在绕线型异步电动则可使电动机的转速升高。所以在绕线型异步电动机转子侧引入一个可控的附加电动势，就可调节电动机的转速。机转子侧引入一个可控的附加电动势，就可调节电动机的转速。 实质：调节的是逆变角实质：调节的是逆变角实质：调节的是逆变角实质：调节的是逆变角nnnn，是控制。是控制。是控制。是控制。7.1 绕线型异步电绕线

18、型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组 n双馈电机转子附加电动势的作用双馈电机转子附加电动势的作用(引出调速原理引出调速原理引出调速原理引出调速原理)复习一下复习一下:7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步

19、电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组调速原理：在转子回路中串入一附加电势调速原理：在转子回路中串入一附加电势调速原理：在转子回路中串入一附加电势调速原理：在转子回路中串入一附加电势 改变转子回改变转子回改变转子回改变转子回路电流路电流路电流路电流 ，从而改变电机的转矩，以达到调速的目的，从而改变电机的转矩，以达到调速的目

20、的，从而改变电机的转矩，以达到调速的目的，从而改变电机的转矩，以达到调速的目的 。 1. Er 与与 Eadd 同相同相(正号正号)当当 Eadd ，使得：使得：这里：这里： 转速上升转速上升转速上升转速上升；n双馈电机转子附加电动势的作用双馈电机转子附加电动势的作用(调速原理调速原理调速原理调速原理)7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.

21、5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组当当 Eadd ，使得：使得：这里：这里：转速下降转速下降转速下降转速下降；n双馈电机转子附加电动势的作用双馈电机转子附加电动势的作用(调速原理调速原理调速原理调速原理)7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制

22、的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组当当 Eadd ，使得：使得：这里：这里： 转速下降转速下降转速下降转速下降；2. Er 与与 Eadd反相反相(负号负号)n双馈电机转子附加电动势的作用双馈电机转子附加电动势的作用(调速原理调速原理调速原理调速原理)7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5

23、双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组当当 Eadd ，使得：使得：这里：这里：转速上升转速上升转速上升转速上升；n双馈电机转子附加电动势的作用双馈电机转子附加电动势的作用(调速原理调速原理调速原理调速原理)7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串

24、级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组7.1.2 绕线转子异步电动机双馈调速的五种工况绕线转子异步电动机双馈调速的五种工况在绕线型异步电动机转子侧引入一个在绕线型异步电动机转子侧引入一个可控的附加电动势可控的附加电动势可控的附加电动势可控的附加电动势并改变其并改变其幅值，就可以实现对电动机转速的调节。幅值，就可以实现对电动机转速的调节。可控附加电动势的引入必然在转子侧形成功率的传送，可以把转可控附加电动势的引入必然在转子侧形成功率的传送，可以把转子侧的转差功率传输到与之相连的交流电源或外电路中去，也可子侧的转差功率传输到与之相连的交流电源或外电路中去，也

25、可以是从外面吸收功率到转子中来。以是从外面吸收功率到转子中来。从功率传送的角度看，可以认为是用控制异步电动机转子中转差从功率传送的角度看，可以认为是用控制异步电动机转子中转差功率的大小与流向来实现对电动机转速的调节。功率的大小与流向来实现对电动机转速的调节。 1.1.电机在次同步转速下作电动运行电机在次同步转速下作电动运行电机在次同步转速下作电动运行电机在次同步转速下作电动运行2.2.电机在反转时作倒拉制动运行电机在反转时作倒拉制动运行电机在反转时作倒拉制动运行电机在反转时作倒拉制动运行3.3.电机在超同步转速下作回馈制动运行电机在超同步转速下作回馈制动运行电机在超同步转速下作回馈制动运行电机

26、在超同步转速下作回馈制动运行4.4.电机在超同步转速下作电动运行电机在超同步转速下作电动运行电机在超同步转速下作电动运行电机在超同步转速下作电动运行5.5.电机在次同步转速下作回馈制动运行电机在次同步转速下作回馈制动运行电机在次同步转速下作回馈制动运行电机在次同步转速下作回馈制动运行7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭

27、环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组n 异步电机的功率关系异步电机的功率关系忽略机械损耗和杂散损耗时，异步电机在任何工况下的功率关系忽略机械损耗和杂散损耗时，异步电机在任何工况下的功率关系都可写作都可写作 式中式中 Pm 从电机定子传入转子（或由转子传出给定子）的电从电机定子传入转子（或由转子传出给定子）的电 磁功率，磁功率， sPm 输入或输出转子电路的功率，即转差功率，输入或输出转子电路的功率，即转差功率， (1-s)Pm 电机轴上输出或输入的功率。电机轴上输出或输入的功率。 注意：注意：注意：注意： 根据转子电路引入的根据转子电路引入的

28、 与转子绕组电动势与转子绕组电动势 之间的大小和相之间的大小和相位关系的不同，即由位关系的不同，即由 由于转子侧串入附加电动势极性和大小的不同，由于转子侧串入附加电动势极性和大小的不同， s 和和 Pm 都可正都可正可负，因而可以有可负，因而可以有五种五种五种五种不同的工作情况。不同的工作情况。7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭

29、环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组1. 电机在次同步转速下作电动运行电机在次同步转速下作电动运行工作条件：工作条件：工作条件：工作条件： 定子接交流电网；定子接交流电网；转子侧每相加上与转子侧每相加上与 Er0 反相的附加电动势反相的附加电动势 Eadd（Eadd Er0），并把转子三相回路连通），并把转子三相回路连通；轴上带有反抗性的恒值负载；轴上带有反抗性的恒值负载 。运行工况：运行工况：运行工况：运行工况： 电机在固有的机械特性上以电机在固有的机械特性上以sN作电动运行，在转子侧加作电动运行，在转子侧加Eadd，转差率为，

30、转差率为0s1，从定子侧输入功率，轴上输出机械功率从定子侧输入功率，轴上输出机械功率从定子侧输入功率，轴上输出机械功率从定子侧输入功率，轴上输出机械功率。运行分析：运行分析：运行分析：运行分析： 则：则：Ir 与与Er 相位趋于一致，与相位趋于一致，与 Eadd反相，反相， 低于同步速（次低于同步速（次同步）运行。同步）运行。 这时功率关系这时功率关系: 正常轴上输出机械功率，拖动负载运行。正常轴上输出机械功率，拖动负载运行。7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的

31、起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组2. 电机在反转时作倒拉制动运行电机在反转时作倒拉制动运行工作条件：工作条件：工作条件：工作条件： 工况工况1延续，轴上带有位能性恒转矩负载（这是进入倒拉制动运行的必延续，轴上带有位能性恒转矩负载（这是进入倒拉制动运行的必要条件），此时逐渐减少要条件），此时逐渐减少 Eadd 值，只要反相附加电动势值，只要反相附加电动势 Eadd 有一定数有一定数值，则电机将反转

32、。值，则电机将反转。运行工况：运行工况：运行工况：运行工况： 在反相在反相Eadd与位能负载外力作用下，电机进入倒拉制动运行状，此时由与位能负载外力作用下，电机进入倒拉制动运行状，此时由电网输入电机定子的功率和由负载输入电机轴的功率两部分合成转差功率，电网输入电机定子的功率和由负载输入电机轴的功率两部分合成转差功率，并从转子侧馈送给电网。并从转子侧馈送给电网。运行分析：运行分析：运行分析：运行分析： 这时功率关系这时功率关系:7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的

33、起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组3. 电机在超同步转速下作回馈制动运行电机在超同步转速下作回馈制动运行工作条件：工作条件：工作条件：工作条件： 进入这种运行状态的必要条件是有位能性机械外力作用在电机轴上，并进入这种运行状态的必要条件是有位能性机械外力作用在电机轴上，并使电机能在超过其同步转速使电机能在超过其同步转速n1的情况下运行。的情况下运行。 此时，如果此时，如果处于发电状态运行的电机转子回

34、路再串入一个与处于发电状态运行的电机转子回路再串入一个与 sEr0 反相的反相的附加电动势附加电动势Eadd ，电机将在比未串入，电机将在比未串入Eadd 时的转速更高的状态下作回时的转速更高的状态下作回馈制动运行。馈制动运行。运行工况：运行工况：运行工况：运行工况： 电机处在电机处在发电发电发电发电状态工作，状态工作，s 0，电机功率由负载通过电机轴输入，经，电机功率由负载通过电机轴输入，经过机电能量变换分别从电机定子侧与转子侧馈送至电网。过机电能量变换分别从电机定子侧与转子侧馈送至电网。运行分析：运行分析：运行分析：运行分析： 这时功率关系这时功率关系:下下坡坡7.1 绕线型异步电绕线型异

35、步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组4. 电机在超同步转速下作电动运行电机在超同步转速下作电动运行工作条件：工作条件：工作条件：工作条件： 工况工况1延续，设电机原已在延续，设电机原已在 0 s 1 作电动运行，作电动运行，转子侧串入了同相的转子侧串入了同相的

36、附加电动势附加电动势+Eadd，轴上拖动恒转矩的反抗性负载。轴上拖动恒转矩的反抗性负载。 当接近额定转速时，如继续加大当接近额定转速时，如继续加大+Eadd电机将加速到的新的稳态下工作，电机将加速到的新的稳态下工作，即电机在超过其同步转速下稳定运行。即电机在超过其同步转速下稳定运行。运行工况：运行工况：运行工况：运行工况： 电机的轴上输出功率由定子侧与转子侧两部分输入功率合成，电机处于电机的轴上输出功率由定子侧与转子侧两部分输入功率合成，电机处于定、转子双输入状态，其输出功率超过额定功率。定、转子双输入状态，其输出功率超过额定功率。运行分析：运行分析：运行分析：运行分析： 这时功率关系这时功率

37、关系:7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组5. 电机在次同步转速下作回馈制动运行电机在次同步转速下作回馈制动运行工作条件：工作条件：工作条件：工作条件： 很多工作机械为了提高其生产率，希望电力拖动装置能缩短减速和停很多工作机械为了提

38、高其生产率，希望电力拖动装置能缩短减速和停车的时间，因此车的时间，因此必须使运行在低于同步转速电动状态的电机切换到制动状必须使运行在低于同步转速电动状态的电机切换到制动状态下工作态下工作。 设电机原在低于同步转速下作电动运行，其转子侧已加入一定的设电机原在低于同步转速下作电动运行，其转子侧已加入一定的 Eadd 。要使之进入制动状态，可以在电机转子侧突加一个反相的附加电动势。要使之进入制动状态，可以在电机转子侧突加一个反相的附加电动势。运行工况：运行工况：运行工况：运行工况： 在低于同步转速下作电动运行，使在低于同步转速下作电动运行，使 |- Eadd| 大于制动初瞬的大于制动初瞬的sEr0

39、，电机，电机定子侧输出功率给电网，电机成为发电机处于制动状态工作，并产生制动定子侧输出功率给电网，电机成为发电机处于制动状态工作，并产生制动转矩以加快减速停车过程。转矩以加快减速停车过程。运行分析：运行分析：运行分析：运行分析：这时功率关系这时功率关系:负值负值负值负值7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调

40、速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组l l五种工况小结五种工况小结五种工况小结五种工况小结图图 异步电机在转子附加电动势时的工况及其功率流程异步电机在转子附加电动势时的工况及其功率流程 五种工况都是异步电五种工况都是异步电机转子加入附加电动势机转子加入附加电动势时的运行状态。时的运行状态。 在工况在工况a,b,c中，转子中，转子侧都输出功率，可把转侧都输出功率，可把转子的交流电功率先变换子的交流电功率先变换成直流，然后再变换成成直流，然后再变换成与电网具有相同电压与与电网具有相同电压与频率的交流电功率。频率的交流电功率。 7.1 绕线型异步电绕线型异步电动

41、机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组7.2绕线转子异步电动机串级调速系统绕线转子异步电动机串级调速系统基本思路：基本思路：基本思路：基本思路：在异步电动机转子回路中附加交流电动势调速的关键在异步电动机转子回路中附加交流电动势调速的关键就是在转子侧串入一个可变频、可变

42、幅的附加电动势就是在转子侧串入一个可变频、可变幅的附加电动势 。怎样才能获得这样的附加电动势呢？怎样才能获得这样的附加电动势呢？怎样才能获得这样的附加电动势呢？怎样才能获得这样的附加电动势呢？7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组获得

43、这样的附加电动势获得这样的附加电动势获得这样的附加电动势获得这样的附加电动势，比较方便的办法是：，比较方便的办法是：，比较方便的办法是：，比较方便的办法是：将异步电动机的将异步电动机的转转转转子电压先整流成直流电压子电压先整流成直流电压子电压先整流成直流电压子电压先整流成直流电压，然后，然后再引入一个附加的直流电动势再引入一个附加的直流电动势再引入一个附加的直流电动势再引入一个附加的直流电动势，控制此直流附加电动势的幅值，就可以调节异步电动机的转速。控制此直流附加电动势的幅值，就可以调节异步电动机的转速。控制此直流附加电动势的幅值，就可以调节异步电动机的转速。控制此直流附加电动势的幅值，就可以

44、调节异步电动机的转速。这样，就把交流变压变频这一复杂问题，转化为与频率无关的直这样，就把交流变压变频这一复杂问题，转化为与频率无关的直流变压问题，对问题的分析与工程实现都更加容易。流变压问题，对问题的分析与工程实现都更加容易。 串级调速的核心环节：串级调速的核心环节：串级调速的核心环节：串级调速的核心环节：附加电动势装置。附加电动势装置。附加电动势装置。附加电动势装置。 绕线转子绕线转子异步电动异步电动机机MA 起动电阻起动电阻R 切换用接触器切换用接触器1C、2C 串调装置主电路（交直交变频电路）串调装置主电路（交直交变频电路） 不控整流桥不控整流桥VR 平波电抗器平波电抗器有源逆变桥有源逆

45、变桥VI 逆变变压器逆变变压器TI 控制系统为转速、电流双闭环控制控制系统为转速、电流双闭环控制 系统系统测速信号取测速信号取自测速发电自测速发电机机TG 电流反馈电流反馈信号在逆信号在逆变桥交流变桥交流侧采样经侧采样经整流得到整流得到 串级调速系统的构成串级调速系统的构成 电流反馈电流反馈信号也可信号也可在直流侧在直流侧采样得到采样得到 图图7-4 电气串级调速系统原理图电气串级调速系统原理图 n n 系统组成系统组成系统组成系统组成7.2.1串级调速系统的工作原理串级调速系统的工作原理 7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电

46、动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组n n 工作过程工作过程工作过程工作过程（1）起动）起动l起动条件：起动条件： 对串级调速系统而言，起动应有足够大的转子电流对串级调速系统而言，起动应有足够大的转子电流 Ir 或足或足够大的整流后直流电流够大的整流后直流电流 Id ，为此，转子整流电压，为此，转子整流电压 Ud 与逆变电与逆变电压压

47、 Ui 间应有较大的差值。间应有较大的差值。 控制逆变角控制逆变角 ，使在起动开始的瞬间，使在起动开始的瞬间，Ud与与 Ui 的差值能产的差值能产生足够大的生足够大的 Id ，以满足所需的电磁转矩，但又不超过允许的电，以满足所需的电磁转矩，但又不超过允许的电流值，这样电动机就可在一定的动态转矩下加速起动。流值，这样电动机就可在一定的动态转矩下加速起动。 随着转速的增高，相应地增大随着转速的增高，相应地增大 角以减小值角以减小值 Ui ，从而维持，从而维持加速过程中动态转矩基本恒定加速过程中动态转矩基本恒定 。7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型

48、异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组（2）调速）调速调速原理：通过改变调速原理：通过改变 角的大小调节电动机的转速。角的大小调节电动机的转速。调速过程：调速过程： UiId K1sEr0n Te Te = TL Id（3） 停车停车 串级调速系统没有制动停车功能。只能靠减小串级调速系统没有制动停车功能。只能靠减小 角

49、逐渐减速，角逐渐减速，并依靠负载阻转矩的作用自由停车。并依靠负载阻转矩的作用自由停车。 结结结结 论：论：论：论： 串级调速系统能够靠调节逆变角串级调速系统能够靠调节逆变角 实现平滑无级调速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。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。7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系

50、统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组当系统在理想空载状态下运行时（当系统在理想空载状态下运行时（Id = 0），转子直流回路的电压），转子直流回路的电压平衡方程式变成平衡方程式变成 其中，其中，s0 异步电动机在串级调速时对应于某一异步电动机在串级调速时对应于某一 角的理想空载角的理想空载转差率，并取转差率，并取 K1 = K2，则，则 整流后转子回路电压平衡方程式整流后转子回路电压平衡方程式回

51、顾几个公式：回顾几个公式：回顾几个公式：回顾几个公式：由此可得相应的理想空载转速由此可得相应的理想空载转速 n0 为：为： 式中式中 nsyn 异步电动机的同步转速。异步电动机的同步转速。 7.3 异步电动机串级调速时的机械特性异步电动机串级调速时的机械特性7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调

52、速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组 相当于直流相当于直流侧在平波在平波电抗器抗器后面后面短路，也短路，也即不串入附加即不串入附加电势电动机机械特性近似于固有机械特性电动机机械特性近似于固有机械特性 但转子电流还流经整流二极管及平波但转子电流还流经整流二极管及平波电抗器，相当于在转子回路中串入了与电抗器，相当于在转子回路中串入了与二极管管压降相当的一电阻及把电抗器二极管管压降相当的一电阻及把电抗器折算到交流侧的一个等效电感折算到交流侧的一个等效电感 。 l 电阻的串入，使机械特性稍软电阻的串入，使机械特性稍软l 电抗的串入，使最大转矩减小电抗的串入，使最大转矩减小 固

53、定固定 为某一个确定值为某一个确定值1，可，可得到一条人为机械特性曲线得到一条人为机械特性曲线 q 在不同的在不同的 角下，机械特性是一组平行的曲线角下，机械特性是一组平行的曲线 （1）空载转差率）空载转差率s0（空载转速（空载转速n0) （2）特性曲线直线段的斜率与最大转矩）特性曲线直线段的斜率与最大转矩 等效电路图等效电路图 解得解得 电流连续时电流连续时q 逆变角逆变角 减小，空载转差率减小，空载转差率s0 增大增大与与 相比，转子回路的电阻与电抗不变。相比，转子回路的电阻与电抗不变。 所以，机械特性曲线斜率及最大转矩也相同。所以，机械特性曲线斜率及最大转矩也相同。 电流断续时电流断续时

54、 只有当三相整流电压只有当三相整流电压ud 波形中的最低点，波形中的最低点，高于高于ui 波形的最高点时波形的最高点时,电流才会真正为零电流才会真正为零 。q 电流断续后的机械特性将上翘，电流断续后的机械特性将上翘， S0 将变小将变小 串级调速时的机械特性图串级调速时的机械特性图图图7-6 异步电动机串级调速时的机械特性异步电动机串级调速时的机械特性a) 大电机大电机 b)小电机小电机 7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机

55、串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组1. 转子整流电路转子整流电路图图7-7 转子整流电路转子整流电路 7.3.2串级调速的转子整流电路串级调速的转子整流电路7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技

56、术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组 2.电路分析电路分析换相重叠压降换相重叠压降换相重叠角换相重叠角换相重叠角换相重叠角换相重叠波形换相重叠波形7.3.2串级调速的转子整流电路串级调速的转子整流电路7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双

57、闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组 根据根据电力电子技术电力电子技术中介绍的理论，中介绍的理论，换相重叠角换相重叠角换相重叠角换相重叠角为为n n 换相重叠角定义换相重叠角定义换相重叠角定义换相重叠角定义其中其中 XD0 s = 1时折算到转子侧的电动机定子和转子每相漏抗。时折算到转子侧的电动机定子和转子每相漏抗。当电流当电流 Id 增大到按上式计算出来的增大到按上式计算出来的 角大于角大于60时，器件时，器件在自然换相点处未能结束换流，从而迫使本该在自然换相点换在自然换相点处未能结束换流，从而迫使本该在自然换相点换流的器件推迟换流，出现

58、了流的器件推迟换流，出现了强迫延迟换相现象强迫延迟换相现象，所延迟的角度，所延迟的角度称作称作强迫延时换相角强迫延时换相角强迫延时换相角强迫延时换相角 p p 。7.3.2串级调速的转子整流电路串级调速的转子整流电路7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力

59、发电机组风力发电机组n n 转子整流电路的工作状态转子整流电路的工作状态转子整流电路的工作状态转子整流电路的工作状态 ( (三种三种三种三种: :两种正常两种正常两种正常两种正常, ,一种非正常故障一种非正常故障一种非正常故障一种非正常故障) )（1 1）第一种工作状态的特征是）第一种工作状态的特征是）第一种工作状态的特征是）第一种工作状态的特征是 0 0 60 60， p p = = 0 0 此时，转子整流电路处于正常的不可控整流工作状态，可称之此时，转子整流电路处于正常的不可控整流工作状态，可称之此时，转子整流电路处于正常的不可控整流工作状态，可称之此时，转子整流电路处于正常的不可控整流工

60、作状态，可称之为第一工作区。换流期间为第一工作区。换流期间为第一工作区。换流期间为第一工作区。换流期间3 3个元件导通个元件导通个元件导通个元件导通, ,其余时间其余时间其余时间其余时间2 2个元件导通。个元件导通。个元件导通。个元件导通。（2 2）第二种工作状态的特征是）第二种工作状态的特征是）第二种工作状态的特征是）第二种工作状态的特征是 = = 6060 ， 0 0 p p 30 30 这时，由于强迫延迟换相的作用，使得整流电路好似处于可控这时，由于强迫延迟换相的作用，使得整流电路好似处于可控这时，由于强迫延迟换相的作用，使得整流电路好似处于可控这时，由于强迫延迟换相的作用，使得整流电路

61、好似处于可控的整流工作状态，的整流工作状态，的整流工作状态，的整流工作状态， p p 角相当于整流器件的控制角，这一状态称作角相当于整流器件的控制角，这一状态称作角相当于整流器件的控制角，这一状态称作角相当于整流器件的控制角，这一状态称作第二工作区。第二工作区。第二工作区。第二工作区。 任意时刻任意时刻任意时刻任意时刻3 3个元件导通。个元件导通。个元件导通。个元件导通。（3 3）当）当）当）当 = 30= 30时时时时，整流电路中会出现，整流电路中会出现，整流电路中会出现，整流电路中会出现4 4个器件同时导通，形成共个器件同时导通，形成共个器件同时导通，形成共个器件同时导通，形成共阳极组和共

62、阴极组器件双换流的重叠现象，此后阳极组和共阴极组器件双换流的重叠现象，此后阳极组和共阴极组器件双换流的重叠现象，此后阳极组和共阴极组器件双换流的重叠现象，此后 p p 保持为保持为保持为保持为3030，而，而，而，而 角继续增大，整流电路处于第三种工作状态，这是一种非正常的角继续增大，整流电路处于第三种工作状态，这是一种非正常的角继续增大，整流电路处于第三种工作状态，这是一种非正常的角继续增大，整流电路处于第三种工作状态，这是一种非正常的故障状态。故障状态。故障状态。故障状态。7.3.2串级调速的转子整流电路串级调速的转子整流电路7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原

63、理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组 转子整流电流与转子整流电流与转子整流电流与转子整流电流与 、 p p 间的函数关系间的函数关系间的函数关系间的函数关系 图图7-8 转子整流电路的转子整流电路的 = f ( Id )， p = f ( Id )7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动

64、机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组7.3.2串级调速的转子整流电路串级调速的转子整流电路n n 串级调速时转子整流电路的电流和电压串级调速时转子整流电路的电流和电压串级调速时转子整流电路的电流和电压串级调速时转子整流电路的电流和电压 式中式中 RD = sRs + Rr 为折算

65、到转子侧的电动机定子和转子每相等为折算到转子侧的电动机定子和转子每相等效电阻。效电阻。 7.3.2串级调速的转子整流电路串级调速的转子整流电路7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组当当 p = 0， = 0 60 时表示转子整流电路工

66、作在第一工作区。时表示转子整流电路工作在第一工作区。当当 0 p 30， =60时表示转子整流电路工作在第二工作区；时表示转子整流电路工作在第二工作区；7.3.2串级调速的转子整流电路串级调速的转子整流电路7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风

67、力发电机组7.3.3 串级调速机械特性方程式串级调速机械特性方程式 图图79 串级调速系统串级调速系统a）主电路）主电路b）等效电路）等效电路 1. 1.串级调速串级调速电路电路电路电路结构结构结构结构7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发

68、电机组2. 2.串级调速串级调速系统的稳态电路方程系统的稳态电路方程系统的稳态电路方程系统的稳态电路方程转子整流电路的输出电压为转子整流电路的输出电压为逆变器直流侧电压逆变器直流侧电压电压平衡方程电压平衡方程7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组

69、风力发电机组3. 3.串级调速串级调速转差率与转速方程转差率与转速方程转差率与转速方程转差率与转速方程（转速特性转速特性转速特性转速特性n n= =f f（I Id d， ） 将将 s = (n0 n ) / n0代入上式，得到串级调速时的代入上式，得到串级调速时的转速特性转速特性转速特性转速特性为为7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5

70、 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组 等效电动势系数公式等效电动势系数公式等效电动势系数公式等效电动势系数公式如借用直流电动机的概念和有关算式，引入电动势系数如借用直流电动机的概念和有关算式，引入电动势系数 CE ，使，使 转速特性方程的直观形式转速特性方程的直观形式 其中，其中， 7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调

71、速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组 两种转速特性的比较（两种转速特性的比较（两种转速特性的比较（两种转速特性的比较（串级调速系统与直流调速系统）串级调速系统与直流调速系统）1.异步电动机串级调速系统与直流它励电动机的转速特性在形式上异步电动机串级调速系统与直流它励电动机的转速特性在形式上完全相同，改变电压即可得到一族平行移动的调速特性。完全相同，改变电压即可得到一族平行移动的调速特性。 2.在直流调速系统中，须直接改变电压在直流调速系统中，须直接改变电压 U；而在异步电动

72、机串级调；而在异步电动机串级调速系统中，它是通过改变控制角速系统中，它是通过改变控制角 来实现的。来实现的。3.在串级调速系统中总电阻在串级调速系统中总电阻 R 较大，系统的调速特性较软；对于较大，系统的调速特性较软；对于 p 0 的第二工作区，计及的第二工作区，计及 p 的影响，在同一逆变角的影响，在同一逆变角 下的电压下的电压更小，相当于也发生变化，因而调速特性更软。更小，相当于也发生变化，因而调速特性更软。7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动

73、方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组 4.串级调速串级调速电磁转矩方程电磁转矩方程（转矩特性转矩特性转矩特性转矩特性T Te e=f=f（I Id d）电磁功率电磁功率 Pm = Ps /s，因此电磁转矩为，因此电磁转矩为 0 理想空载机械角转速理想空载机械角转速rad/s 式中式中 7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速

74、系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组串级调速的机械特性串级调速的机械特性:第一工作区第一工作区 p= 0 , =00600第一工作区第一工作区 p= 0 ，令，令 dTe/dId = 0，求电磁转矩的计算最大值，求电磁转矩的计算最大值Te1m注意：注意： Te1m是计算最大值，表示保持第一工作区将会达到最大值是计算最大值，表示保持第一工作区将会达到最大值（实际

75、不存在）。（实际不存在）。下面将根据转子整流电路工作在两个不同工作区分别分析下面将根据转子整流电路工作在两个不同工作区分别分析下面将根据转子整流电路工作在两个不同工作区分别分析下面将根据转子整流电路工作在两个不同工作区分别分析 7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线

76、转子异步风力发电机组风力发电机组串级调速的机械特性串级调速的机械特性:第二工作区第二工作区 0 p300 , =600第二工作区，第二工作区， 0 p300 , =600 ，令，令 dTe/d p = 0，求电磁转矩，求电磁转矩计算最大值计算最大值Te2m注意：注意： Te2m是实际最大值，当是实际最大值，当 p 150时时Te下降。下降。将将Id代入代入Te得：得：这时这时 p=1507.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串

77、级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组转子整流电路是否发生强迫延迟导通现象的临界工作点转子整流电路是否发生强迫延迟导通现象的临界工作点即一区与二区的交接处：即一区与二区的交接处： p=00 ， =600 交接转矩交接转矩:交接电流交接电流:注意注意注意注意: :忽略定子电阻忽略定子电阻,异步机固有特性上的最大转矩异步机固有特性上的最大转矩异步机固有特性上的最大转矩异步机固有特性上的最大转矩:7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机

78、双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组 5.串级调速机械特性方程串级调速机械特性方程（机械特性机械特性机械特性机械特性T Te e= =f f（s s）当串级调速系统在第一工作区运行时，当串级调速系统在第一工作区运行时， ，代入上式，再，代入上式，再令令 ，可求出电磁转矩的计算最大值

79、，可求出电磁转矩的计算最大值Te1m 。7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组第一工作区的机械特性方程式第一工作区的机械特性方程式 s1m = s1m- s10：在给定：在给定 值下，从理想空载到计算最大转矩值下，从理想空载到计算最大

80、转矩点的转差率增量；点的转差率增量； s1 = s- s10 ：在相应的：在相应的 值下，由负载引起的转差率增量；值下，由负载引起的转差率增量；s10 ：相应：相应 值下的理想空载转差率；值下的理想空载转差率；s1m：对应于计算最大转矩：对应于计算最大转矩Te1m的临界转差率：的临界转差率：式中式中 7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5

81、 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组第二工作区的机械特性方程式第二工作区的机械特性方程式 s2m = s2m- s20 ：计及强迫延时换相，对应于某一：计及强迫延时换相，对应于某一 p 值时的转值时的转差率增量；差率增量； s2 = s- s20 ：在给定：在给定 与与 p值下，由负载引起的转差率增量值下，由负载引起的转差率增量;s20：相应：相应 与与 p 值下的理想空载转差率：值下的理想空载转差率：式中式中7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速

82、系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组n n 几种最大转矩的关系和计算几种最大转矩的关系和计算几种最大转矩的关系和计算几种最大转矩的关系和计算 从异步电动机的铭牌数据可计算出额定转矩从异步电动机的铭牌数据可计算出额定转矩从异步电动机的铭牌数据可计算出额定转矩从异步电动机的铭牌数据可计算出额定转矩T TeNeN和正常运行时的和正常运行时的和正常运行时

83、的和正常运行时的最大转矩最大转矩最大转矩最大转矩T Temem 。 对串级调速系统来说，有实用意义的是第一工作区的计算最大对串级调速系统来说，有实用意义的是第一工作区的计算最大对串级调速系统来说，有实用意义的是第一工作区的计算最大对串级调速系统来说，有实用意义的是第一工作区的计算最大转矩转矩转矩转矩 T Te1m e1m 和和和和第二工作区真正的最大转矩第二工作区真正的最大转矩第二工作区真正的最大转矩第二工作区真正的最大转矩 T Te2me2m （可证明，（可证明，（可证明，（可证明，T Te2m e2m 对应对应对应对应于于于于 p p= 15= 15 ）。还有第一、二工作区交界的转矩值，）

84、。还有第一、二工作区交界的转矩值，）。还有第一、二工作区交界的转矩值，）。还有第一、二工作区交界的转矩值，称作交接转矩称作交接转矩称作交接转矩称作交接转矩 T Te1-2e1-2 。 式式式式（7-267-26）说明，说明，说明，说明，异步电动机串异步电动机串异步电动机串异步电动机串级调速时所能产生的最大转矩比正常级调速时所能产生的最大转矩比正常级调速时所能产生的最大转矩比正常级调速时所能产生的最大转矩比正常接线时减少了接线时减少了接线时减少了接线时减少了17.3%17.3%，这在选用电机，这在选用电机，这在选用电机，这在选用电机时必须注意。时必须注意。时必须注意。时必须注意。 式式式式（7-

85、277-27）说明，说明，说明，说明，T Te1-2 e1-2 = 0.716 = 0.716 T Temem，而异步电动机的转矩过载能力，而异步电动机的转矩过载能力，而异步电动机的转矩过载能力，而异步电动机的转矩过载能力一般大于一般大于一般大于一般大于2 2，即，即，即，即T Tem em 2T 2TeNeN，所以，所以，所以，所以当电当电当电当电动机在额定负载下工作时，还是处于动机在额定负载下工作时，还是处于动机在额定负载下工作时，还是处于动机在额定负载下工作时，还是处于第一工作区第一工作区第一工作区第一工作区。 7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.

86、2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组异步电动机串级调速时的机械特性异步电动机串级调速时的机械特性异步电动机串级调速时的机械特性异步电动机串级调速时的机械特性 图图7-10 异步电动机串级调速时的机械特性异步电动机串级调速时的机械特性 7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7

87、.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组本节提要本节提要串级调速系统的效率串级调速系统的效率串级调速系统的功率因数及其改善途径串级调速系统的功率因数及其改善途径斩波控制的串级调速系统斩波控制的串级调速系统串级调速装置的电压和容量串级调速装置的电压和容量*7.4 串级调速系统的技术经济指标串级调速系统的技术经济

88、指标 及其提高方案及其提高方案7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组*7.4.1 串串级调级调速系速系统统的效率的效率图图7-11 串级调速系统效率分析串级调速系统效率分析a)系统的功率传递系统的功率传递 b)系统的功率流程图系统的功

89、率流程图 7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组n 串级调速系统功率流程串级调速系统功率流程 在串级调速时（图在串级调速时（图7-11a），），Ps未被全部消耗掉，而是扣除了转子未被全部消耗掉，而是扣除了转子铜损铜损 PCur、杂散损

90、耗、杂散损耗 Ps 和附加的串级调速装置损耗和附加的串级调速装置损耗 Ptan 后通过转后通过转子整流器与逆变器返回电网，这部分返回电网的功率称作回馈功率子整流器与逆变器返回电网，这部分返回电网的功率称作回馈功率 Pf 。对整个串级调速系统来说，它从电网吸收的净有功功率应为对整个串级调速系统来说，它从电网吸收的净有功功率应为 Pin = P1 Pf 。 7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级

91、调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组n 串级调速系统效率及比较串级调速系统效率及比较串级调速系统的总效率串级调速系统的总效率 式中式中 p 是异步电动机定子和转子内的总损耗；是异步电动机定子和转子内的总损耗； ptan 附加的串附加的串级调速速传动(tandem drive)装置装置损耗耗 。n 转子回路串电阻调速的效率转子回路串电阻调速的效率 当电动机转子回路串电阻调速时，调速系统的效率是当电动机转子回路串电阻调速时，调速系统的效率是=其中，其中，Pm(1- s) 项随

92、项随s 的变化和串级调速时一样，而的变化和串级调速时一样，而所串电阻越大所串电阻越大时，时，pCus 越大，越大，p 也越大也越大，因而效率，因而效率 R 越低，几乎是随着转速越低，几乎是随着转速的降低而成比例地减少。的降低而成比例地减少。 7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕

93、线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组n 效率的比较效率的比较串级调速系统的总效率是比较高的串级调速系统的总效率是比较高的，且当电动机转速降低时，且当电动机转速降低时， sch 的减少并不多。的减少并不多。而绕线转子异步电动机转子回路串电阻调速时的效率几乎随转速的而绕线转子异步电动机转子回路串电阻调速时的效率几乎随转速的降低而成比例地减少。降低而成比例地减少。图图7-12 电气串级调速系统与转子串电阻电气串级调速系统与转子串电阻调速系统调速系统 = f (s) 的比较的比较 7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级

94、调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组*7.4.2 串级调速系统的功率因数及其改善途径串级调速系统的功率因数及其改善途径 串级调速系统的功率因数与系统所用的异步电动机、不可控整串级调速系统的功率因数与系统所用的异步电动机、不可控整流器和逆变器三大部分有关：流器和逆变器三大部分有关：l异步电动机异步电动机本身的功率因数就会随着负载的减轻而下降；本

95、身的功率因数就会随着负载的减轻而下降；l转子整流器转子整流器的换相重迭和强迫延迟导通等作用都会通过电机从的换相重迭和强迫延迟导通等作用都会通过电机从电网吸收换相无功功率；电网吸收换相无功功率；l逆变器逆变器的相控作用使其电流与电压不同相，也要消耗无功功率。的相控作用使其电流与电压不同相，也要消耗无功功率。 功率因数计算公式功率因数计算公式 s 系统总的视在功率；系统总的视在功率；Q1 电动机从电网吸收的无功功率；电动机从电网吸收的无功功率；Qf 逆变变压器从电网吸收的无功功率。逆变变压器从电网吸收的无功功率。式中式中n 串级调速系统的功率因数串级调速系统的功率因数7.1 绕线型异步电绕线型异步

96、电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组n 功率因数范围功率因数范围一般串级调速系统在高速运行时的功率因数为一般串级调速系统在高速运行时的功率因数为0.60.65，比正常接线时电动机的功率因数减少，比正常接线时电动机的功率因数减少0.1左右；左右；在在低速时可降到低

97、速时可降到0.40.5（对调速范围为（对调速范围为2的系统）。这的系统）。这是串级调速系统的主要缺点。是串级调速系统的主要缺点。对于宽调速的串级调速系统，随着转差率的增大，系对于宽调速的串级调速系统，随着转差率的增大，系统的功率因数还要下降，这是串级调速系统能否被推统的功率因数还要下降，这是串级调速系统能否被推广应用的广应用的关键问题之一关键问题之一。7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调

98、速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组*7.4.3 斩波控制的串级调速系统斩波控制的串级调速系统问题的提出问题的提出问题的提出问题的提出 串级调速系统功率因数差的一个重要原因就是采用了相位控制串级调速系统功率因数差的一个重要原因就是采用了相位控制的逆变器，控制角的逆变器，控制角 越大时，逆变器从电网吸收的无功功率越多。越大时，逆变器从电网吸收的无功功率越多。 如果用斩波器来控制直流电压，而将逆变器的控制角设定为允如果用斩波器来控制直流电压，而将逆变器的控制角设定为允许的最小值

99、不变，即可降低无功的消耗，而提高系统功率因数。许的最小值不变，即可降低无功的消耗，而提高系统功率因数。 图图 斩波控制串级调速系统原理图斩波控制串级调速系统原理图 7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组n工作原理工作原理当它接通时，逆

100、变器输出的附加电动势被短接（当它接通时，逆变器输出的附加电动势被短接（Eadd = 0）；）；断开时，输出电动势最大（断开时，输出电动势最大（ Eadd = Ui）。）。设斩波器的开关周期为设斩波器的开关周期为 T ，开关接通的时间为，开关接通的时间为 ，则逆变器经，则逆变器经CH送出的平均电动势为送出的平均电动势为 改变占空比改变占空比（T- ）/ T 即可调节平均电动势的大小，从而调节即可调节平均电动势的大小，从而调节异步电动机的转速。异步电动机的转速。图图 转子斩波串级调速时的附加电动势波形转子斩波串级调速时的附加电动势波形 OtEaddT 7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工

101、动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组 斩波控制串级调速系统转速方程斩波控制串级调速系统转速方程 当转子回路整流器和逆变器都是桥式电路时，可得理想空载的当转子回路整流器和逆变器都是桥式电路时，可得理想空载的电压平衡方程式电压平衡方程式 n0 不同占空比时的理想空载转速；不同占空比

102、时的理想空载转速； nsyn异步电动机的同步转速。异步电动机的同步转速。式中式中 因此因此 7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组n系统的功率因数 在斩波控制时，逆变角设定为在斩波控制时，逆变角设定为 min ，则逆变器从电网吸收的无

103、，则逆变器从电网吸收的无功功率可减到最小程度。图功功率可减到最小程度。图7-16绘出了带恒转矩负载的斩波控制串绘出了带恒转矩负载的斩波控制串级调速系统在不同转差率下的功率因数。级调速系统在不同转差率下的功率因数。图图 两种串级调速系统的功率因数比较两种串级调速系统的功率因数比较斩波控制串斩波控制串级调速系统级调速系统常规串级调常规串级调速系统速系统7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系

104、统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组*7.4.4 串级调速装置的电压和容量串级调速装置的电压和容量 串级调速装置是指整个串级调速系统中除异步电动机以外为实串级调速装置是指整个串级调速系统中除异步电动机以外为实现串级调速而附加的所有功率部件，包括转子现串级调速而附加的所有功率部件，包括转子整流器整流器、逆变器逆变器和和逆变变压器逆变变压器。从经济角度出发，必须正确合理地选择这些附加设。从经济角度出发，必须正确合理地选择这些附加设备的电压和容量，以提高整个调速系统的性能价格比。备的

105、电压和容量，以提高整个调速系统的性能价格比。n 整流器和逆变器容量整流器和逆变器容量 选择主要依据其选择主要依据其电流与电压电流与电压的定额。的定额。电流定额决定于异步电动机转子的额定电流和所拖动的负载电流定额决定于异步电动机转子的额定电流和所拖动的负载 IrN；电压定额则决定于异步电动机转子的额定相电压（即转子开路电电压定额则决定于异步电动机转子的额定相电压（即转子开路电动势动势 Er0 ）和系统的调速范围）和系统的调速范围 D。这里，。这里， 其中，其中， n0min 是调速系统的最低转速，对应于最大理想空载转差率是调速系统的最低转速，对应于最大理想空载转差率 s0max ，可得，可得调速

106、范围越大时调速范围越大时 s0max也越大，整流器和逆变器所承受的电压越高。也越大，整流器和逆变器所承受的电压越高。7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组n 逆变变压器的容量逆变变压器的容量 逆变变压器的二次侧相电压逆变变压器的二次侧

107、相电压 逆变变压器的容量计算逆变变压器的容量计算7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组7.5.1 双双闭环闭环控制串控制串级调级调速系速系统统的的组组成成图图7-13 双闭环控制的串级调速系统双闭环控制的串级调速系统 n 系统结构系统

108、结构7.5 双闭环控制的串级调速系统双闭环控制的串级调速系统7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组n 控制环节说明控制环节说明 图图7-16所示为双闭环控制的串级调速系统原理图。图中，转速所示为双闭环控制的串级调速系统原理图。图中，转

109、速反馈信号取自异步电动机轴上联接的测速发电机，电流反馈信号取反馈信号取自异步电动机轴上联接的测速发电机，电流反馈信号取自逆变器交流侧的电流互感器，也可通过霍尔变换器或直流互感器自逆变器交流侧的电流互感器，也可通过霍尔变换器或直流互感器取自转子直流回路。取自转子直流回路。 为了防止逆变器逆变颠覆，在电流调节器为了防止逆变器逆变颠覆，在电流调节器ACR输出电压为零时，输出电压为零时，应整定触发脉冲输出相位角为应整定触发脉冲输出相位角为 = min 。 n 系统比较系统比较图图716所示的系统与所示的系统与直流不可逆双闭环调速系统直流不可逆双闭环调速系统一样，具有静态一样，具有静态稳速与动态恒流的作

110、用。稳速与动态恒流的作用。所不同的是它的控制作用都是通过异步电动机所不同的是它的控制作用都是通过异步电动机转子回路转子回路实现的。实现的。 7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组 在图在图716所示的系统中，可控整流装置、调节器以及反

111、馈环所示的系统中，可控整流装置、调节器以及反馈环节的动态结构图均与直流调速系统中相同，本节不再赘述。节的动态结构图均与直流调速系统中相同，本节不再赘述。 但是，在异步电动机转子直流回路中，不少物理量都与转差但是，在异步电动机转子直流回路中，不少物理量都与转差率有关，所以要单独处理。率有关，所以要单独处理。*7.5.2 串级调速系统的动态数学模型串级调速系统的动态数学模型1转子直流回路的传递函数转子直流回路的传递函数串级调速系统转子直流回路的动态电压平衡方程串级调速系统转子直流回路的动态电压平衡方程式中式中Ud0 = 2.34Er0 cos p当当 s = 1 时转子整流器输出的空载电压；时转子

112、整流器输出的空载电压；Ui0 = 2.34UT2 cos 逆变器直流侧的空载电压；逆变器直流侧的空载电压；7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组 转子直流回路的传递函数转子直流回路的传递函数 由上式可求得转子直流回路的传递函数由上式可

113、求得转子直流回路的传递函数 转子直流回路的时间常数；转子直流回路的时间常数； 转子直流回路的放大系数。转子直流回路的放大系数。式中式中 转子直流回路的动态结构图转子直流回路的动态结构图 图图 转子直流回路动态结构图转子直流回路动态结构图 7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转

114、子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组将电力拖动系统的运动方程式：将电力拖动系统的运动方程式：或写成或写成式中式中 IL 负载转矩负载转矩 TL 所对应的等效直流电流。所对应的等效直流电流。2异步电动机的传递函数异步电动机的传递函数 带入异步电动机的电磁转矩方程：带入异步电动机的电磁转矩方程：可推得异步电动机在串级调速时的传递函数为：可推得异步电动机在串级调速时的传递函数为：7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的

115、机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组 串级调速时的传递函数串级调速时的传递函数式中式中 机电时间常数，机电时间常数， TM 与与 R 、CE 、CM 都有关系，所以也不是常数，而是都有关系，所以也不是常数，而是 Id 和和 n 的函数。的函数。7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的

116、机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组3串级调速系统的动态结构图串级调速系统的动态结构图 图图 双闭环控制串级调速系统动态结构图双闭环控制串级调速系统动态结构图 7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标

117、的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组*7.5.3 调节器参数的设计调节器参数的设计 双闭环控制串级调速系统的动态校正一般主要按抗扰性能考虑，双闭环控制串级调速系统的动态校正一般主要按抗扰性能考虑，即应使系统在负载扰动时有良好的动态响应能力。在采用工程设即应使系统在负载扰动时有良好的动态响应能力。在采用工程设计方法进行动态设计时，可以象直流调速系统那样：计方法进行动态设计时，可以象直流调速系统那样：n转速环按典型转速环按典型II型系统设计。型系统设计。 n电流环按典型电流环按典型I型系统设计；型系统设计；

118、问题和困难问题和困难 但是串级调速系统中转子直流回路的时间常数但是串级调速系统中转子直流回路的时间常数 TLr 及放大系数及放大系数 KLr 都是转速的函数，而异步电动机的机电时间常数都是转速的函数，而异步电动机的机电时间常数 TM 又是转速又是转速 n 和电流和电流 Id 的函数，这就给调节器的设计带来一定的困难。的函数，这就给调节器的设计带来一定的困难。 解决办法解决办法固定工作点求参数固定工作点求参数 具体设计时，可以先在确定的转速具体设计时，可以先在确定的转速 n 和负载电流和负载电流 Id 的前提下，的前提下，求出各传递函数中的参数，例如按照要求的最大转差率求出各传递函数中的参数，例

119、如按照要求的最大转差率 smax或平或平均转差率均转差率 smax / 2 来确定转速，按额定负载或常用的实际负载来选来确定转速，按额定负载或常用的实际负载来选定电流，然后按定常系统进行设计。定电流，然后按定常系统进行设计。7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子

120、异步风力发电机组风力发电机组*7.6 串串级调级调速系速系统统的起的起动动方式方式 串级调速系统是依靠逆变器提供附加电动势而工作的，为了使系串级调速系统是依靠逆变器提供附加电动势而工作的，为了使系统工作正常，对系统的起动与停车控制必须有合理的措施予以保统工作正常，对系统的起动与停车控制必须有合理的措施予以保证。证。 总的原则：总的原则：是是在起动时必须使逆变器先电机而接上电网，停车时在起动时必须使逆变器先电机而接上电网，停车时则比电机后脱离电网则比电机后脱离电网，以防止逆变器交流侧断电，使晶闸管无法，以防止逆变器交流侧断电，使晶闸管无法关断，造成逆变器的短路事故。关断，造成逆变器的短路事故。

121、串级调速系统的起动方式通常有串级调速系统的起动方式通常有间接起动间接起动和和直接起动直接起动两种。两种。1. 间接起动间接起动 为了使串级调速装置不受过电压损坏，须采用间接起动方式，为了使串级调速装置不受过电压损坏，须采用间接起动方式，即将电动机转子先接入电阻或频敏变阻器起动，待转速升高到串级即将电动机转子先接入电阻或频敏变阻器起动，待转速升高到串级调速系统的设计最低转速时，才把串级调速装置投入运行。调速系统的设计最低转速时，才把串级调速装置投入运行。 7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6

122、 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组图图7-14串级调速系统间接起动控制原理图串级调速系统间接起动控制原理图 间接起动操作顺序间接起动操作顺序间接起动操作顺序间接起动操作顺序（1）先合上装置电源总开关）先合上装置电源总开关S，使逆变器在，使逆变器在 min 下等待工作。下等待工作。（2）然后依次接通接触器）然后依次接通接触器K1，接入起动电阻，接入起动电阻R，再接通，再接

123、通K0，把，把电机定子回路与电网接通，电动机便以转子串电阻的方式起动。电机定子回路与电网接通，电动机便以转子串电阻的方式起动。（3）待起动到所设计的）待起动到所设计的nmin（smax）时接通）时接通K2，使电动机转子接，使电动机转子接到串级调速装置，到串级调速装置，同时断开同时断开K1，切断起动电阻，此后电动机就可，切断起动电阻，此后电动机就可以串级调速的方式继续加速到所需的转速运行。以串级调速的方式继续加速到所需的转速运行。 停车操作顺序停车操作顺序（1）由于没有制动作用）由于没有制动作用，应先断开，应先断开K2，使电动，使电动机转子回路与串级调速机转子回路与串级调速装置脱离；装置脱离；（

124、2）再断开）再断开K0，以防，以防止当止当K0断开时在转子侧断开时在转子侧感生断闸高电压而损坏感生断闸高电压而损坏整流器与逆变器。整流器与逆变器。 7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组2直接起动直接起动 直接起动又称串级调速方式起动

125、。在起动控制时让逆变器先直接起动又称串级调速方式起动。在起动控制时让逆变器先于电动机接通交流电网，然后使电动机的定子与交流电网接于电动机接通交流电网，然后使电动机的定子与交流电网接通，此时转子呈开路状态，可防止因电动机起动时的合闸过通，此时转子呈开路状态，可防止因电动机起动时的合闸过电压通过转子回路损坏整流装置，最后再使转子回路与整流电压通过转子回路损坏整流装置，最后再使转子回路与整流器接通。器接通。 直接起动操作顺序直接起动操作顺序（1）接触器的工作顺序为）接触器的工作顺序为 SK0K2，此时不需要起动电阻。，此时不需要起动电阻。当转子回路接通时，由于转子整流电压小于逆变电压，直流回路当转子

126、回路接通时，由于转子整流电压小于逆变电压，直流回路无电流，电动机尚不能起动。无电流，电动机尚不能起动。（2）待发出给定信号后，随着）待发出给定信号后，随着 的增大，逆变电压降低，产生直的增大，逆变电压降低，产生直流电流，电动机才逐渐加速，直至达到给定转速。流电流，电动机才逐渐加速，直至达到给定转速。 7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5

127、 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组*7.7 绕线转子异步风力发电机组绕线转子异步风力发电机组 风风风风能能能能是是一一种种重重要要的的可可再再生生能能源源，利利用用风风力力发发电电具具有有清清洁洁、无无污污染染且且占占地地小小等等独独特特优优点点，因因此此风风力力发发电电技技术术已已成成为为当当前前运运动动控控制制学学科科研研究究的的一一个个热热点点。风风能能具具有有随随机机性性和和间间歇歇性性的的特特点点，风风速速往往往往是是在在不不停停的的变变化化之之中中，而而且且变变化化范范围围很很大大，因因此此风风力力发发电电机机

128、组组的的转转速速与与输输出出电电功功率率也也会会随随之之变变化化，当当风风力力发发电电机机组组与与电电网网并并联联运运行行时时，必必必必须须须须要要要要求求求求风风风风力力力力发发发发电电电电机机机机组组组组发发发发出出出出的的的的电电电电能能能能频频频频率率率率与与与与相相相相位位位位和和和和电电电电网网网网频频频频率率率率与相位保持一致与相位保持一致与相位保持一致与相位保持一致。7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调

129、速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组绕线转子异步风力发电机组绕线转子异步风力发电机组绕线转子异步风力发电机组绕线转子异步风力发电机组 绕线转子子异异步步发电机机可可作作为变速速恒恒频风力力发电机机56，发电机机定定子子绕组直直接接与与电网网连接接，转子子绕组由由滑滑环引引出出后后与与转子子侧变频器器连接接。通通过转子子回回路路中中的的变频器器控控制制转差差功功率率的的大大小小和和流流向向来来实现变速恒速恒频，实现发电机机组的并网运行，的并网运

130、行，见图7-15。转子子侧和和电网网侧变频器器均均采采用用PWM四四象象限限变频器器，则转差差功功率率可可以以由由转子子输出出至至电网网或或由由电网网输入入转子子，发电机机运运行行在在超超同同步步回回馈制制动状状态或或次次同同步步回回馈制制动状状态，大大大大拓拓宽了了风力力发电机机的的速速度范度范围。 绕线转子异步风力发电机组原理图绕线转子异步风力发电机组原理图图图7-15 绕线转子异步风力发电机组原理图绕线转子异步风力发电机组原理图7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调

131、速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组次同步回馈制动状态次同步回馈制动状态 当风速较低时，发电机转速当风速较低时，发电机转速n小于定子旋转磁场同步转速小于定子旋转磁场同步转速n1，电网，电网侧变频器处于整流工作状态而转子侧变频器处于逆变状态，电网侧变频器处于整流工作状态而转子侧变频器处于逆变状态，电网通过变频器向转子提供转差功率通过变频器向转子提供转差功率Ps=sP1 ，若转子轴上输入机械功率

132、，若转子轴上输入机械功率为为Pmech ，则发电机定子输出电功率，则发电机定子输出电功率:转子轴上输入机械功率转子轴上输入机械功率Pmech和转子绕组输入电功率和转子绕组输入电功率Ps都通过定子都通过定子绕组馈送到电网。绕组馈送到电网。超同步回馈制动状态超同步回馈制动状态 当风速较高时，发电机转速当风速较高时，发电机转速n大于定子旋转磁场同步转速大于定子旋转磁场同步转速n1，转子，转子侧变频器处于整流工作状态而电网侧变频器处于逆变状态，此时侧变频器处于整流工作状态而电网侧变频器处于逆变状态，此时发电机转子输出转差功率发电机转子输出转差功率Ps=sP1 ，其中，其中s0 ,转子轴上输入机械功率转

133、子轴上输入机械功率为为Pmech ，则发电机定子输出电功率，则发电机定子输出电功率:转子轴上输入机械功率转子轴上输入机械功率Pmech通过定子绕组和转子绕组馈送到电网。通过定子绕组和转子绕组馈送到电网。7.1 绕线型异步电绕线型异步电动机双馈调速工动机双馈调速工作原理作原理7.2 绕线型异步电绕线型异步电动机串级调速系动机串级调速系统统7.6 串级调速系统串级调速系统的起动方式的起动方式7.3 串级调速的机串级调速的机械特性械特性7.4 串级调速系统串级调速系统的技术经济指标的技术经济指标7.5 双闭环控制的双闭环控制的串级调速系统串级调速系统7.7 绕线转子异步绕线转子异步风力发电机组风力发电机组小结：小结：通过本单元的学习，通过本单元的学习，重点重点掌握掌握掌握掌握异步电动机双异步电动机双馈调速工作原理、异步电动机在次同步电动馈调速工作原理、异步电动机在次同步电动状态下的双馈系统状态下的双馈系统-串级调速系统。串级调速系统。 作业作业: :对应章节全部思考题和习题。对应章节全部思考题和习题。本单元学习要求本单元学习要求