异步机的内馈调速原理

添加时间：2012-06-10 16:32:17 来源：爱中国能源网

1) 附加电势调速原理
     根据上述的P理论，结合式（2）和式（3）的物理意义，转子电磁功率控制的核心思想是通过电传导的方法改变转子的净电磁功率，从而改变异步机的理想空载转速。为此，需要一个与转子电路相串联的附加电源，形成图1的附加电势调速系统。
     附加电源既可以吸收转子的部分电磁功率（此时，附加电源的电势和转子电势反相），使转子的净电磁功率减小，理想空载转速降低，实现低同步调速；同时也可以向转子提供电功率（此时，附加电势和转子电势同相），使转子的净电磁功率增大，理想空载转速升高，实现超同步调速。需要指出，上述的部分转子功率属于非损耗的电功率，因此不宜称为转差功率（传统电机学的转差功率原本定义为转子损耗功率），故本文称之为控制功率，并记以以资区别。另外，限于篇幅，本文主要讨论低同步调速。
      应该注意，基于转子电磁功率控制的调速（包括串级、双馈）具有很高的调速效率，但调速改变的只是理想空载转速，同步转速则不变。这一事实表明，传统调速理论认为只有改变异步机同步转速的调速才能具有高效率的观点是错误的。
     附加电源的选择有外置和内置两种方案，外置的附加电源多取自电机的供电电源。在内馈调速问世之前，绝大多数的调速都采用外置方式，典型例证为图2的串级和双馈调速。
     附加电源外置的主要缺点是控制功率电源——定子——转子——电源之间无谓循环传输，因此造成
l 电机调速时，定子功率始终含有控制功率，即。机械功率减小，控制功率则相应增大，如果负载转矩不变，定子的输入功率P1恒定不变，结果造成定子附加损耗增大且电机发热。这种现象在低速、恒转矩负载时表现得尤为严重。
l 为了和转子电势相匹配，外置附加电源多需要设置变压器，增大系统的体积和成本。
为了解决上述的问题，关键是要实现内置式的附加电源，即将附加电源置于调速电机的内部，内馈调速由此而生。
2) 内馈调速原理
图3所示的内馈调速，由内馈式异步机和电力半导体变流装置等两部分构成，调速的主要原理集中于内馈式异步机。
内馈调速有低同步和超同步两种调速方式，由于工程上应用较多的是低同步调速，故对超同步调速暂不作讨论。
为了在异步机的内部建立附加电源，内馈式异步机在其定子铁心中特殊设置了附加的内馈绕组，该绕组和电机的原边绕组（以下称定子绕组）同槽嵌放，并与定子绕组绝缘。由于异步机的电磁感应原理，当定子绕组接通电源时，将在内馈绕组感应出相应的电势，并使其成为附加电源。注意，由于内馈绕组和定子绕组形式相同，且相对静止，因此的频率恒为工频f1。
内馈绕组与转子绕组通过半导体变流控制装置相联，并吸收从转子分流出来的部分电磁功率，注意，此时内馈绕组工作在发电状态，其有功功率为负值,相当于被充电的电池。发电运行的内馈绕组将通过电磁感应将其功率传输给定子，从而抵消了定子从电源中吸收的等量功率，定子功率P1表为各副边绕组功率之和，此时有
（4） 式中的 P2——转子功率； -P3——内馈绕组的发电功率 ——电机的总损耗功率。
转子功率由机械功率、控制功率及损耗功率构成，即
（5） 如果忽略变流控制的微小损耗，内馈绕组的发电功率数值和控制功率相等，即
（6） 结合以上各式，有
（7） 定子功率仅为电机转换所必须的机械功率（及电机损耗功率），其中不再含有，从而克服了控制功率无谓循环的缺点。
以上是按公式（1）从功率控制角度给出的内馈调速原理，另外也可根据公式（2）得到技术实施的原理。 按照公式（2），内馈调速是通过电机内部的内馈绕组为转子提供附加电势的系统，是基于转子的”恒磁调压” 控制，其具体的调速方程可表达为
（8）式中的-号表示附加电势与转子电势反向，对应于低同步调速；而+号表示与同向，对应于超同步调速。由于转子控制不改变定子激磁，故电机的主磁通恒定不变，调速为恒转矩型。图4是内馈调速电机的等效电路。

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