专利名称：一种绕线式异步电动机的串级调速方法
技术领域：
本发明属于电机调速控制领域，尤其涉及一种用于绕线式异步电动机的调速控制方法。
背景技术：
绕线式异步电动机的串级调速系统，是由绕线式异步电动机、不可控整流器、可控硅逆变器、变压器、滤波电感组成。其中的不可控整流器是由三相桥式二极管组成，可控硅逆变器是由三相桥式晶闸管组成。整个电路结构如图1所示。不可控整流器把异步电动机转子的转差电动势、电流整成直流。经滤波电感L后，再经可控硅逆变器把直流逆变成交流，通过变压器变成合适的电压反送回电网。改变可控硅逆变器的逆变角，可以改变逆变器两端的电压即改变附加电动势的大小，实现异步电动机低同步串级调速。对于在次同步电动机状态下，将转子电压先整流成直流电压，然后再引入一个附加的直流电动势，控制此直流电动势的幅值，就可以调节异步电动机的转速。当然对这一直流附加电动势要有一定的技术要求。首先，它应该是平滑可调的，以满足对电动机转速平滑调节的要求；其次，从节能的角度看，希望产生附加直流电动势的装置能够吸收从异步电动机转子测传递来的转差功率并加以利用。较好的方案是采用工作在有源逆变的晶闸管可控整流装置作为产生附加直流电动势的电源。绕线式异步电动机的串级调速，在负载转矩不变的条件下，异步电动机的电磁功率为常数，转子铜损耗与转差成正比，所以转子铜损耗又称为转差功率。转子串接电阻调速时，转速调得越低，则转差功率越大，输出功率越小，效率越低，所以转子串接电阻调速很不经济。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种绕线式异步电动机的串级调速方法，其在转子回路中串入与转子电动势同频率的附加电动势，通过改变附加电动势的幅值和相位实现调速，使电动机在低速运转时仍具有较高的功率。本发明的技术方案是提供一种绕线式异步电动机的串级调速方法，包括在转子回路中串入与转子电动势同频率的附加电动势，通过改变附加电动势的幅值和相位实现调速，其特征是在转子回路中串入与转子电动势同频率的附加电动势，通过改变附加电动势的幅值和相位实现调速；在电动机低速运转时，利用产生附加电动势的装置，把所吸收的这部分转差功率回馈给电网或再送回电动机轴上输出，这样就使电动机在低速运转时仍具有较高的功率。具体的，其所述的串级调速方法先将电动机转子电动势整流成直流电压，然后引入一个直流附加电动势，调节直流附加电动势的幅值，来调节异步电动机的转速。其所述的串级调速方法在电动机转子整流器和逆变器之间并联一个直流斩波器CH ;所述的直流斩波器CH工作在开关状态；当它接通时，转子整流器电路被短接，电动机工作转子短路状态；当它断开时，电动机工作在串级状态；一方面，将逆变器的逆变角保持在无功功率；另一方面，通过改变斩波器的占空比(即改变逆变电压)来调节电动机转速。进一步的，所述的改变斩波器的占空比是通过改变逆变电压来实现的。其所述的串级调速方法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不变，即可降低无功的消耗，而提高系统功率因数。与现有技术比较，本发明的优点是不但提高了功率因数，减少了逆变器的容量，而且结构也简单可靠，是一种较理想的调速方案。
图1是绕线式异步电动机串级调速的系统构成示意图；图2是本发明斩波控制串纹调速系统原理图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步说明。图1中，绕线式异步电动机的串级调速系统，是由绕线式异步电动机、不可控整流器、可控硅逆变器、变压器、滤波电感组成。其中的不可控整流器是由三相桥式二极管组成，可控硅逆变器是由三相桥式晶闸管组成。不可控整流器把异步电动机转子的转差电动势、电流整成直流。经滤波电感L后，再经可控硅逆变器把直流逆变成交流，通过变压器变成合适的电压反送回电网。改变可控硅逆变器的逆变角，可以改变逆变器两端的电压即改变附加电动势的大小，实现异步电动机低同步串级调速。图2中，给出了斩波控制的串级调速系统原理图，图中CH是直流斩波器，可用普通晶闸管或可关断电力电子器件组成，后者可大大简化斩波器电路。如图所示，在电动机转子整流器和逆变器之间并联一个直流斩波器CH ;所述的直流斩波器CH工作在开关状态；当它接通时，转子整流器电路被短接，电动机工作转子短路状态；当它断开时，电动机工作在串级状态；一方面，将逆变器的逆变角保持在无功功率；另一方面，通过改变斩波器的占空比(即改变逆变电压)来调节电动机转速。其所述的改变斩波器的占空比是通过改变逆变电压来实现的。其所述的串级调速方法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不变，即可降低无功的消耗，而提高系统功率因数。为了改变绕线式异步电动机的转子电流，除了在转子回路串电阻外，还可以在转子回路中串入与转子电动势同频率的附加电动势，通过改变附加电动势的幅值和相位实现调速。这样，在低速运转时，转差功率只有一小部分在转子绕组本身的电阻上消耗，而大部分被串入的附加电动势所吸收，再利用产生附加电动势的装置，设法把所吸收的这部分转差功率回馈给电网(或再送回电动机轴上输出)，这样就使电动机在低速运转时仍具有较高的功率，这种在绕线式异步电动机转子回路中串入附加电动势的高效率调速方法，称为为串级调速。与现有技术比较，本发明的技术方案不但提高了功率因数，减少了逆变器的容量，而且结构也简单可靠，是一种较理想的调速方案。本发明可广泛用于绕线式异步电动机的调速控制领域。
权利要求
1.一种绕线式异步电动机的串级调速方法，包括在转子回路中串入与转子电动势同频率的附加电动势，通过改变附加电动势的幅值和相位实现调速,其特征是 在转子回路中串入与转子电动势同频率的附加电动势，通过改变附加电动势的幅值和相位实现调速； 在电动机低速运转时，利用产生附加电动势的装置，把所吸收的这部分转差功率回馈给电网或再送回电动机轴上输出，这样就使电动机在低速运转时仍具有较高的功率。
2.按照权利要求1所述的绕线式异步电动机的串级调速方法，其特征所述的串级调速方法先将电动机转子电动势整流成直流电压，然后引入一个直流附加电动势，调节直流附加电动势的幅值，来调节异步电动机的转速。
3.按照权利要求1所述的绕线式异步电动机的串级调速方法，其特征是所述的串级调速方法在电动机转子整流器和逆变器之间并联一个直流斩波器CH ;所述的直流斩波器CH工作在开关状态；当它接通时，转子整流器电路被短接，电动机工作转子短路状态；当它断开时，电动机工作在串级状态；一方面，将逆变器的逆变角保持在无功功率；另一方面，通过改变斩波器的占空比(即改变逆变电压)来调节电动机转速。
4.按照权利要求3所述的绕线式异步电动机的串级调速方法，其特征是所述改变斩波器的占空比是通过改变逆变电压来实现的。
5.按照权利要求3所述的绕线式异步电动机的串级调速方法，其特征是所述的串级调速方法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不变，即可降低无功的消耗，而提高系统功率因数。
全文摘要
一种绕线式异步电动机的串级调速方法，属电机调速控制领域。其在转子回路中串入与转子电动势同频率的附加电动势，通过改变附加电动势的幅值和相位实现调速；在电动机低速运转时，利用产生附加电动势的装置，把所吸收的这部分转差功率回馈给电网或再送回电动机轴上输出，这样就使电动机在低速运转时仍具有较高的功率。本技术方案不但提高了功率因数，减少了逆变器的容量，而且结构也简单可靠，是一种较理想的调速方案。可广泛用于绕线式异步电动机的调速控制领域。
文档编号H02P27/06GK103066917SQ20121053666
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月12日 优先权日2012年12月12日
发明者秦蕾 申请人:上海市电力公司, 国家电网公司