转子变频调速及内反馈技术与高压变频调速技术的比较

内反馈调速系统与高压变频调速系统的比较内反馈调速系统的由来　内反馈调速起源与二十世纪六十年代，下面的图片是煤炭工业出版社1986年翻译出版的《交流调速系统》，书中引用了WILLIAM SHEPHERD等1969年发表的〈感应电动机使用可控硅逆变器时转差功率的回收〉，详细介绍了内反馈调速系统，日本二十世纪七十年代就将该技术转化成工业产品，虽然它在当时的技术条件下，对高压电机提供了一个节能的调节方法，但随着电力电子行业的发展和这种调速方式的众多的缺点，该调节方法已逐步淘汰。

近期，国内又出现了号称第三代内反馈调速系统，又掀起了对内反馈调速系统的讨论，有些人公开提出“斩波内馈挑战变频”的口号，把国外早就淘汰的技术说成是自己发明的，是世界首创。

抱着对技术的负责态度，特在网上开辟《内反馈调速与变频调速》专栏，供大家讨论。

内反馈调速原理简介　作为近代交流调速技术的重要分支，晶闸管串级调速曾获得普通的重视和广泛的应用。

但是随着近年来变频调速技术的迅速崛起，串级调速受到很大的冲击。

串级调速技术存在的缺点和不足是导致该技术逐步淘汰的主要原因之一。

图为内反馈串级调速系统的原理简图。

内反馈串级调速电机的调速原理仍属于绕线式异步电动机转子回路串附加电势进行调速的理论范畴，但该附加电势不是通过与电网联接的逆变变压器提供，而是通过安装在定子上的调节绕组从主绕组感应过来的电势所提供的，再通过变流装置将该电势串入电机的转子绕组，改变其串入电势的大小即可实现调速的目的。

同时调节绕组吸收转子的转差功率，并通过与转子旋转磁场相互作用产生正向的拖动转矩，这就使电机从电网吸收的有功功率减少，主绕组的有功电流随转速正比变化，达到调速节能的目的。

内馈调速系统突出特征是将附加电源内置在异步机的内部，方法是在定子上与原绕组同槽嵌放一个内馈绕组。

这样的调速方式必须使用专用的带调节绕组的专用绕线式异步电机。

内反馈调速（转子附加电势控制调速）与定子变频调压调速机理是一致的，区别在于控制对象不同。

1高压电机转子变频与高压变频的技术性能对比1.1内（外）反馈斩波调速（转子变频）示意图1.1.1外反馈斩波调速示意图1.1.2内反馈斩波调速示意图1.2定子变频示意图1.2.1定子变频整体示意图1.2.2定子变频多功率单元串联示意图单元A1单元B1单元C16000V电动机输入三相交流电源（任意电压）单元A2单元C2单元B2单元A3单元C3单元B3单元A4单元C4单元B4单元A5单元C5单元B5移相二次线圈移相变压器功率单元1.3内反馈斩波调速装置与高压变频的技术性能对比表序号项目名称内反馈斩波调速（转子变频）高压（定子）变频1 应用范围只能用于绕线式电机并且是平方转矩的风机水泵负载，不能用于鼠笼式电机，一般也不能用于恒转矩类的负载，能够使用的范围很窄，这一点远不能和高压变频相比较。

（1）内反馈斩波调速装置的宣传力度远不如高压变频，行业的整体生产规模远不如高压变频。

特别是低压变频应用十分成熟，更使得所有工程技术人员都了解变频器，但了解内反馈斩波调速装置的比较少。

（2）正因为内反馈斩波调速装置的应用面窄，和高压变频的比较不能在所有电机负载领域范围里比较，必须在内反馈调速装置可以使用的专业领域里比较。

（3）在使用绕线式电机并且是平方转矩的风机水泵负载的专业应用领域内，内反馈调速装置有十分明显的优势，有着高压变频不可比拟的应用优势。

主要体现为更加安全可靠、安装环境要求低、节能率比高压变频高3%以上、价格低20%左右。

所有电机2 核心器件IGBTIGBT器件是先进的电力电子器件，优点控制简单、工作频率高，缺点是过流过压能力弱，目前成熟使用的最大的是3300V/800A和1700V/800A。

目前全部IGBT都是国际大公司生产，国内不但没有生产能力，而且还不能可靠的检测其性能。

IGBT3 电压等级转子侧1KV对大功率电机，转子电流较大，单个IGBT的耐压足够，采用多个IGBT并联方案，技术难度低。

定子侧10KV/6KV单个IGBT的耐压远不足以用于10KV/6KV场合，所以采用移相变压器多组抽头、然后多个低压变频器串联方案，用96个逆变管并用串联方式，明显设备复杂,可靠性较低。

内反馈串级调速与高压变频调速的比较一、内反馈串级调速简介1、系统的组成：⑴高压内反馈串级调速电机；⑵调速控制装置：①变流柜；②控制柜；③补偿柜；2、控制对象：内反馈串级调速电机，是我公司技术人员自行开发研制的定子具有双绕组（主绕组和调节绕组）的绕线式电动机。

3、工作原理：其工作原理属绕线式三相异步电动机转子串附加电势进行调速的理论范畴，其附加电势就是由调节绕组从主绕组感应过来的，通过变流系统串入电机的转子绕组中，改变其串入电势的大小即可实现调速，同时调节绕组吸收转子的转差功率，并通过与转子旋转磁场相互作用产生正向的拖动转矩，这就使电机从电网吸收的有功功率减少，主绕组的有功电流随转速成正比变化，达到调速节能的目的。

4、适用范围：仅适用于具有递减转矩特性的风机、水泵类负载。

二、高压变频调速简介1、系统的组成：⑴高压鼠笼型电动机一台；⑵隔离变压器一台；⑶变频器一台；2、控制对象：高压鼠笼型电动机；3、工作原理：通过电力半导体器件改变电动机定子绕组所接电源的频率来实现调速的。

4、使用范围：适用所有恒转矩和递减转矩负载。

三、性能对比图1：高压变频调速系统简图 图2：内反馈串级调速系统简图1、高压变频调速必须有干式隔离变压器，此干式变压器除增加系统成本外，也给系统的安全运行带来隐患（据悉罗宾康的高压变频器在威海发电厂、西门子的高压变频器在福州自来水公司、利得华福的高压变频器在福州自来水公司都烧毁过干式隔离变压器）；内反馈串级调速没有隔离变压器。

2、高压变频调速器安装在电机定子绕组侧，因此必须处理高压，而处理高压的代价很大，所以高压变频调速的造价很高，安全性较差，维护比较困难；而内反馈串级调速控制装置只与低压的转子绕组和低压的调节绕组联接，因此内反馈串级调速控制装置为常规的低压控制装置，因此造价较低，便于维护。

3、高压变频器安装在高压电源和电机之间，其控制的最大容量为电机的额定容量；而内反馈串级调速控制装置安装在电机的转子绕组和调节绕组之间，其控制的容量为从转子绕组取出的能量而不是电机的额定容量，对于风机水泵类负载，此能量最大仅为电机额定容量的一半，因此对于控制相同容量的电机来说，内反馈串级调速控制装置的容量仅为高压变频器容量的一半，因此内反馈串级调速控制装置的造价更低，体积更小。

转子变频调速（斩波内馈、串级调速）与多级H 桥串联方式高压变频器比较一、转子变频调速技术简介转子变频调速是晶闸管串级调速的一种改进, 主电路如图1。

它主要由电动机的转子绕组、转子回路固定整流电路DR 、PWM 斩波器BC 、IGBT （或晶闸管）逆变器TI 和升压变压器Taw 等部件组成。

斩波器BC 根据电动机的设定转速n 进行速度调节，转差功率经升压后回馈给电网,其原理如下：（1）定子绕组直接接至3～10kV 电网。

（2）转子绕组接400～1000V 变频器，转子绕组接整流器DR ；逆变器TI 的输出，通过变压器接至中压电网或接内反馈电动机的定子辅助绕组。

图1转子变频调速主电路斩波器的工作原理:图2斩波器控制原理图斩波器控制如图2所示，斩波器BC 根据电动机的设定转速n 进行速度调节，速度调节器的输出值作为转子电流的dr I 的设定值，电流调节器的输出外则控制斩波器输出波形的占空比ρ，从而控制转子整流电压dr U 和转子交流电压r U ，也就控制了电动机的转差率s ，达到控制转速的目的。

因为 ()1dr r U U ρ=- ，通过改变占空比ρ，也就改变了dr U 和与它相关的r U 。

由转子电压0r r S U U =⨯得0rr s U U =，于是实现了调节转差率s ，从而调节异步电动机的转速。

二、斩波内馈调速技术简介采用内反馈电动机的转子变频主电路如图3所示，从原理上说属于斩波串调，只是逆变器为IGBT电压型PWM逆变器BI。

绕线式异步电动机的定子内嵌有与转子最高逆变输出电压相适应的内反馈绕组，它具有转子正反馈作用。

被控制电动机的转差功率直接回馈给电动机本身，增大了该电动机的出力，也节约了能源。

此方案的原理基本上与上述典型的转子变频方案相同，但转差功率不回馈入电网，当然也不需要升压变压器。

图2 采用内反馈电动机的转子变频主电路被调速的6kV或10kV高压电机的定子有2套绕组，一套定子绕组直接接6kV或10kV 电网，另一套辅助绕组为变频器VF中的逆变器BI提供电源，把来自转子的滑差能量回馈至定子。

高压电机使用内反馈高频斩波调速装置节能应用探讨发表时间：2018-01-10T13:05:31.963Z 来源：《电力设备》2017年第27期作者：范钦勇贾燕[导读] 高压电机能耗占到厂用电率的80%左右，因此如何降低高压电机能耗成为发电企业的重要任务，各种节能调速装置也随之而来，本文主要针对内反馈高频斩波调速装置的节能工作原理及节能效果进行探讨。

（河南省鹤壁市淇滨区金山工业区热电厂 458000）一、概述随着发电企业单机容量的不断增加，高压电机功率也随之提高，高压电机能耗占到厂用电率的80%左右，因此如何降低高压电机能耗成为发电企业的重要任务，各种节能调速装置也随之而来，本文主要针对内反馈高频斩波调速装置的节能工作原理及节能效果进行探讨。

二、节能工作原理1 内馈电机高频斩波调速系统工作原理1）设备组成：内馈电机高频斩波调速系统由线绕式内馈调速电机及调速装置组成。

内馈调速电机与普通线绕电机相比，除有定子绕组及转子绕组外，在定子槽内，增添了一个反馈绕组，取代串级调速装置中的外馈变压器。

内馈电机高频斩波调速装置由转子整流器、高频斩波器、晶闸管相控逆变器及DSP控制器组成。

2）内反馈调速原理与变频调速相比，内反馈调速系统接于电机转子回路，工作电压低，运行稳定可靠，且在低速下仍能保持较高的功率因数，效率较高；与传统调速方法相比，内反馈调速系统在调速时不用改变电机接线即可实现平稳调速，不需额外增加开关，改善开关运行工况，对高压电机具有重要意义；内反馈调速系统利用逆变回路将转子剩余能量反馈回电源系统，不消耗电能，效率高，节能效果显著。

3）主要性能：4）内反馈装置的操作：（1）启动电机的操作和过程电机启动前，水电阻极板应该停在上限位（即屏幕上的0＃位），在内反馈装置触摸屏上看到合闸备好指示后，按下触摸屏红色“合闸按钮”，合闸继电器KA4发出5秒闭合信号，高压断路器实现合闸，待装置收到高压断路器合闸完毕信号后，绿色合闸已完毕指示灯点亮，电机转子串入水电阻启动。

电动机知识变频调速方法与其他调速方法的比较变频调速方法与其他调速方法相比，具有很多好处。

首先因转速与频率成正比，所以能够连续调速，而且这种调速操作方便、噪声低、调速精度高、效率高、功率因数高（采取措施）；另外这种调速可以控制起动、运行、停止（锁定输出、线性制动或软停止），可靠性高，易于维护，且起动电流和运行电流小，具有良好的静态性能和动态性能，因此发展速度特别快。

当转差率s变化不大时，电动机的转速n基本上正比于定子供电频率f，故改变，就可得到极大的调速范围、很好的调节平滑性以及足够硬度的机械特性。

变频调速中，在恒转矩调速时，只要将U/控制在基本恒定的情况下，就可保证在调速过程中电动机具有基本相同的过载能力；同时可满足磁通量基本不变的要求。

在恒功率调速时，只要将U/f控制在基本恒定的情况下，调速过程中，电动机的过载能力基本不变就可实现。

因此在变频时通过控制U与f的不同规律的变化即可实现恒转矩或恒功率调速，以适应不同负载的要求。

变频调速是目前异步电动机理想的调速方法，应用广泛，具有十分广阔的发展前景。

〃ATV71变频器简介〃电动机过热断电保护电路图_电路图〃轿车中央门锁装置〃星形接法的电动机断相保护电路_电路图〃Y100LY系列电动机接线方法电路图_电路〃三相异步电动机的过载保护〃三相异步电动机启动维护与故障排除〃Y/YR系列（IP23）三相异步电动机〃起重机液压推杆制动器的故障分析及对策〃三相电动机用单相电源供电的方法〃机床维修工艺之——机床电气维修（八）〃电动机控制自动开关电路图_电路图〃异步电动机启动电流过大对异步电动机和〃NZ514生铁断裂机操作规程〃IDD5032型单相电容运转电动机接线方法〃工业电动机介绍〃电动机断相过载保护器电路_电路图〃高压变频器在矿井提升机上的应用Domain: dnf辅助More:d2gs2f 〃潜水泵轴承损坏的原因及处理方法〃电动机发明过程〃电动机试验台〃中型电动机轴承故障的分析及设备改造〃离心压缩制冷机组运行中的巡检和注意事〃离心风机试运行前的准备工作〃防晃电技术在济钢上的应用！〃浅谈软起动器在水电厂泵控制中的应用〃ABB IORC型拍合式接触器在首钢二炼钢35〃无刷变阻起动器在绕线电机上的应用〃变频调速技术在炼钢厂20吨转炉倾动和氧〃电动机定子串电阻降压起动控制电路原理收录时间:2013年10月13日22:41:10来源:未知作者:匿名随着起重机的不断发展，传统控制技术难以满足起重机越来越高的调速和控制要求。

前言目前，世界上对高压电动机变频调速技术的研究非常活跃，高压变频器的种类层出不穷，作为用户都希望能选择实用而具有良好性价比的高压变频器，如何选择便是值得研究的问题。

知己知彼，百战百胜，首先按照自己的工况拟定对高压变频器的技术要求，针对性的选择高压变频器的方案、产品和售后服务，否则会出现应用不理想，投资损失大。

不同高压变频器的电路拓扑方案具有不同的技术水平。

技术水平决定变频器和传动系统的稳定性、可靠性、使用寿命、维护费用、性价比等重要指标。

就如同笔记本电脑功能都基本相同，但不同的技术水平，质量价位从3000元到数万元之差。

为此，了解不同种类的高压变频器内含技术水平，选择变频器的品质与工况相结合，达到投入少、节能回报率高的理想效果。

1 高压变频器的概念按国际惯例和我国国家标准对电压等级的划分，对供电电压≥10kV时称高压，1kV～10 kV时称中压。

我们习惯上也把额定电压为6kV或3kV的电机称为“高压电机”。

由于相应额定电压1～10kV的变频器有着共同的特征，因此，我们把驱动1～10kV交流电动机的变频器称之为高压变频器。

高压变频器又分为两种性质类型，电流型和电压型，其特点区别：变频器其主要功能特点为逆变电路。

根据直流端滤波器型式，逆变电路可分为电压型和电流型两类。

前者在直流供电输入端并联有大电容，一方面可以抑制直流电压的脉动，减少直流电源的内阻，使直流电源近似为恒压源；另一方面也为来自逆变器侧的无功电流提供导通路径。

因此，称之为电压型逆变电路。

在逆变器直流供电侧串联大电感，使直流电源近似为恒流源，这种电路称之为电流型逆变电路。

电路中串联的电感一方面可以抑制直流电流的脉动，但输出特性软。

电流型变频器是在电压型变频器之前发展起来的早期拓扑。

2 电压型逆变器与电流型逆变器的特点区别（1）直流回路的滤波环节。

电压型逆变器的直流滤波环节主要采用大电容，因此电源阻抗小，相当于电压源。

电流型逆变器的直流滤波环节主要采用大电感，相当于恒流源。

内循环式转子变频调速系统性能分析中压6kV～10kV电动机，风机类负载的调速方式选择，一直为大家所关注，从多层面分析了转子变频的优缺点，并将转子变频调速与中压变频调速的性能等各方面进行对比，从根本上分析调速方式选择的合理性，从而为今后技术改造提供依据。

标签：内循环式；转子变频调速；系统；性能；分析1风机、泵类负载常用的调速方法及对调速装置的要求异步电机的调速方法：由交流异步电动机的转速表达式：n=n1(1-s)=60f1p(1-s)式中：n ——电动机的转速；n1——电动机的同步转速；s——电动机的转差率，与负载有关；f1——电动机定子电流频率；p——电动机的极对数。

可知，交流异步电动机的调速方法可以归纳为：调电源频率、调电机极对数以及调电机转差率。

其中，调电机极对数为有级调速，不适用于风机调速。

因此，风机、泵类负载的调速主要为变频调速和调转差率调速。

风机、泵类负载对调速设备的要求：风机和泵类负载的调速以节能为主要目的，通常需要的调速范围为(60%~100)n N，且对调速性能的要求不高。

由于以节能主要目的，因此需要其经济性好，即价格便宜、使用安全可靠、维护成本低、系统效率及功率因素高、对电网的谐波干扰小等。

2转子变频调速的发展及特点转子变频调速曾作为近代重要的交流调速技术，获得普遍的重视和广泛的应用。

但是，随着近年来变频调速技术的迅速发展，转子变频调速受到了很大的冲击。

除了理论上的误导作用之外，转子变频调速技术在理论深入和技术改进方面存在的不足也是主要原因之一。

其实转子变频调速与变频调速统属高效调速，特别对于中压（6～10KV）、中大容量风机、泵类负载的调速，由于转子变频调速回避了中压电动机（6～10）KV定子电压，而是从转子低压侧控制电动机的参数；同时，由于大多数风机、泵类负载所需要的调速范围较小，转子变频调速只控制电动机的转差功率，且一般情况下，风机类负载的转差功率小于电机额定功率25%。

高压(定子)变频与高压转子变频的技术及经济性能比较电机拖动系统调速来自两方面的要求，一是生产工艺上的要求，二是节能的要求。

以往只重视工艺要求，多采用耗能型工艺生产方式（如阀门、挡板调节流量）或低效的调速技术（如液力耦合器、转子串电阻调速等），节能效率低，造成大量电能浪费，随着“节能减排”的要求，目前均开始采用高效调速节能技术。

在交流异步电机高效节能调速方面，据不同用途主要是用定子变频调速技术或转子变频技术。

定子变频技术控制电机的定子侧供电电源,变流装置要承受6Kv或10Kv高压,控制电机全部功率;而转子变频技术控制电机的转子侧,变流装置仅承受转子回路低电压,控制很小的转子转差功率。

就节电率而言，转子变频技术是最高的，就在泵与风机类负载应用上，转子变频技术又是最为适合的。

下面就变频技术与转子变频调速在技术实现方法及各自的特点上作如下简要分析和比较：1.变频调速三相异步电机定子旋转磁场的速度称为同步转速，电机转子及其拖动的泵、风机在额定负载下的转速略低于同步转速（称为异步）。

而旋转磁场转速（以下称同步转速）取决于供电电源频率和电机极数,而确定的电机其极数是确定的，则同步转速只取决于电源频率。

在额定负载下，电机转子的额定转速也便取决于电源频率。

变频调速技术是在电机供电电源与电机定子间加入一个可改变电机供电电源频率的变流装置，将通常50HZ工频交流电源变为频率可调的交流电源（要同时调压），如下图所示：图 5高压变频调速示意图这样，变频技术的根本点在于控制电机定子的供电电源的频率和电压。

由于是改变电机供电电源的频率，理论上讲，它可以使电机从0转速一直到任意转速（达超同步速），当然实际上达不到。

但它同样带来严重的技术困难和相对较大的自身功耗（影响节电率）。

这是因为作为变频器这种变流过程（包括转子变频调速装置）都是由半导体电力电子器件进行整流及逆变而实现的。

而变流过程需要电力电子器件能承受相应工作电压（这是电力电子器件最重要的），同时在变流过程中产生功率损耗。

– 16 –现代物业・新建设 2012年第11卷第8期现代建设 Modern Construction0 引言电机拖动系统调速方案的采用主要考虑生产工艺和节能两方面的要求。

以往只重视工艺要求，多采用耗能型工艺生产方式（如阀门、挡板调节流量）或低效的调速技术（如流力耦合器、转子串电阻调速等），节能效率低，造成大量电能浪费，目前国家设计规范已要求采用调速节能技术。

1 高压定子变频变频技术就是要将工频电源经变频装置后使其频率得以改变，再向定子三相绕组供电，从而达到改变同步转速的目的。

如图1所示，变频装置要装于供电电源和电机定子绕组之间。

图1 变频器实现三相交流电源频率的调整和改变，都是采用电力电子变流技术。

如图1所示，三相工频交流电源接入变频装置，半导体电力电子整流器将其整流成为直流（交流变直流），然后再经半导体电力电子逆变器，将直流逆变为三相交流(直流变交流)，而在直流逆变交流的过程中，可以施加控制，使逆变得到的三相交流电频率得以改变和控制。

比如，可将50Hz工频改变成为49Hz、48Hz，也可逆变为51Hz甚至更高的频率。

变频器输出改变了频率的三相交流为电机定子供电，从而改变同步转速，同样改变了转子的转速(转子转速随同步转速变化而变化)。

这便是变频调速的原理。

由上述原理可见，变频技术是利用变流技术从电机的定子侧施加控制，是改变电机定子供电电源频率的调速技术。

2 转子变频调速（又称斩波调速）与变频调速技术不同，斩波调速技术改为从电机的转子侧施加控制，其本质是控制转子的电流。

示意图如图2 斩波调速示意图斩波调速是将变流装置接在转子回路，将交流转差功率进行整流，然后逆变成工频（50Hz）回馈到电网或电机内部进行循环利用。

由于变流装置的逆变电路为有源逆变，所以在变流装置中引入了直流附加电势，通过IGBT高频斩波可以改变这一附加电势，使转子绕组中的交流电势随之变化，从而改变转子电流，实现调速。

因此，转子变频的变流装置是一种双向变频装置，一方面将转子转差功率逆变成工频回馈电网，另一方面将直流附加电势转变为与转子频率相同的交流附加电势，达到改变转子电流完成调速的目的。

高压变频调速和内反馈串级调速的比较国家电力公司西安热工研究院 徐 甫 荣摘 要： 本文介绍了高压变频调速和内反馈串级调速的工作原理和主要特点，同时客观地比较了高压变频调速和内反馈串级调速的主要优缺点，供用户在选择节能方案时参考。

关键词：高压变频器 多电平技术 多重化技术 内反馈串级调速电机1. 前 言由电机学原理可知，交流电动机的同步转速n 0与电源频率f 1、磁极对数P 之间的关系式为：P f n 1060=(r/min) 异步电动机的转差率S 的定义式为：0001n n n n n S -=-=则可得异步电动机的转速表达式为： )1(60)1(10S Pf S n n -=-= 可见，要调节异步电动机的转速，可以通过下述三个途径实现： ① 改变定子绕组的磁极对数P （变极调速）；② 改变供电电源的频率f 1（变频调速）；③ 改变异步电动机的转差率S 调速。

改变定子绕组磁极对数调速的方法称为变极调速；改变电源频率调速的方法称为变频调速，都是高效调速方法。

而改变异步电动机转差率的调速方法则称为能耗转差调速（串级调速除外），它是一种低效的调速方法，因为调速过程中产生的转差功率都变成热量消耗掉了，绕线式电机转子串电阻调速就属于这种调速方式。

改变电动机定子的极对数，可使异步电动机的同步转速P f n 1060=改变，从而改变 异步电动机的转速n 。

大中型异步电动机采用变极调速时，一般采用双速电动机。

变极调速通常只用于鼠笼式异步电动机，而不用于绕线式异步电动机。

这是因为鼠笼型电动机转子的极对数是随着定子的极对数而变的，所以变极调速时只要改变定子绕组的极对数就行了，而绕线式电动机变极时必须同时改变定子绕组和转子绕组的极对数，这就使得变极时复杂多了。

用于风机水泵调速节能的双速电机一般不采用4／2、8／4等倍极比的双速电机，而采用6／4、8／6、10／8极的双速电机，这与风机水泵的调速范围一般不需要很大有关。

电机调速P理论及变频与内馈调速的对比摘要：电机调速的实质在于功率控制（P理论）。

调速效率取决于受控功率的性质，受控电磁功率改变的是理想空载转速，调速是节能型高效率的。

受控损耗功率改变的是转速降，调速是耗能型低效率的。

异步机的高效率调速有定子控制和转子控制两种，变频属定子控制，内馈是转子控制，两者技术性能相近，但在高压调速方面，内馈的经济性优于变频。

在调速理论方面，经典电机学存在不确之处，所依据的异步机转速表达式是定义式而非公式。

要注意区分转差功率中电功率和损耗功率对调速效率和影响不同，转差功率应分为电转差功率和静差功率。

一、前言交流调速究竟何种方式最优？这不仅是亟待解决的工程问题，而且也是交流调速理论的重大研究课题。

交流调速方案的评价依据于其技术、经济性能，其中技术性能当以调速效率和调速范围与平滑性为主。

而经济性则在于其成本价格。

显然，好的调速产品，不仅要具有良好的技术性能，而且还要具有低廉的经济性能。

变频调速是一种技术性能优良的调速方案，但在高压、大中容量应用上，经济性却显不足，某些文献认为变频是交流调速唯一最优的方案，应该说是个误解。

事实上，异步机转子的附加电势调速，具有甚至比变频更高的调速效率及优良的平滑性，但是由于缺乏更深入的理论与实践研究，近期没有得到应有的重视。

我国首创的“内馈”式附加电势调速经过多年的理论研究和实践探索，在高压交流调速领域取得了令人瞩目的进展，为交流调速的发展提供了新的途径。

交流调速的评价必须凭借完善的调速理论，本文从电机调速的功率控制原理出发，分析对比变频和内馈两种调速方案的技术、经济性能。

同时对经典电机学中的某些问题提出讨论，以期有助于交流调速的发展。

二、电机调速的P理论电机调速的功率控制原理认为，电机调速的实质在于控制电机的轴功率。

实现轴功率控制有电磁功率和损耗功率两种控制方法，前者改变的电机理想空载转速，属高效率调速，后者改变的是转速降，属低效率调速。

上述原理简要证明如下。

转子变频调速与高压变频调速的比较电力资源和水力资源供求矛盾日益突出，节电、节水已经成为我国经济发展的一项战略国策。

节电、节水的关键是风机、泵类的调速经济运行。

我国发电总量的60%以上是通过电动机消耗的，其中一半以上用于各种风机和泵类。

如果以调速传动代替原有的恒速传动，通过改变转速来调节流量和压力，取代传统的用风挡板和阀门调节的方法，平均可节约电力30%左右，估计全年可节电数百亿度。

目前在高压大功率风机泵类负载的电机调速中应用最为广泛的两种调速方式是转子变频调速与高压变频调速。

下面我们从几个角度对二者进行对比。

1、调速原理1.1 交流调速的功率控制原理根据异步机的能量转换与传输原理，异步机等效于图1的功率圆模型。

图1A鼠笼转子的异步机模型图1B 绕线转子的异步机模型异步机的定子与电源相联，从中吸收电功率P1，同时吸收感性无功功率建立旋转磁场，将定子的电磁功率传输给转子，转子将此电磁功率转化为机械功率输出。

定子的电磁功率表示为（E1）：Pem＝P1-ΔP1，即输入功率与损耗功率之差转子的电磁功率则为（E2）：Pem＝PM+ΔP2，为机械功率与转子损耗功率之和。

定、转子的电磁功率相等，只是表达形式不同。

根据力学原理，异步机的角速度（E3）：Ω=PM/T，其中，PM为异步机的机械功率，T为输出转矩。

由方程（E2）可得，转子输出的机械功率表示为（E4）：PM＝Pem－P2，则异步机输出的角速度可表示为（E5）：Ω=Pem/T-ΔP2/T，式中的Pem/T=Ω0，称为理想空载角速度（E6），ΔP2/T=ΔΩ，称为角速度变化量（E7）。

由（E6）、（E7）变换后，有（E8）：n＝no－Δn由此可见，交流调速的实质在于功率控制，即电磁功率控制和损耗功率控制两种原则。

电磁功率控制改变的是理想空载转速，而损耗功率控制则是增大转速降，前者是高效率节能型调速，后者则是低效率的耗能型调速。

调速性能取决于调速原理，高效率交流调速的关键在于如何控制电磁功率，至于选择定子控制还是转子控制，仅仅是对象的不同，并没有本质的区别。

变频调速技术和现代串级调速技术都可以实现三相异步电动机平滑无级调速，但由于技术方法不同，带来各自的优点和缺点，兹就主要的技术方面分析比较如下。

1装置的变流(控制)电压变频与串级装置都是由半导体电力电子器件作成的变流器。

由P-N结原理制造的各种半导体器件不容易做得耐压很高，因而对高电压的变流是变流器制造的主要困难之一。

（1）变频技术由上述原理可见，变频技术是将供电电源进行变流，因而变流电压是供电电压。

就我们所讨论的高压电机调速而言，其电压是6kV 和V。

由于目前大功率耐高压电力电子器件制造技术上的困难，难于承受6k V和10k V的高压，因而目前高压变频技术中多采用变压器分多路降压，分路多功率单元（变流单元）串联技术解决耐高压的问题。

由于功率单元串联的均压和其它相关问题复杂，从而使变流电路变得复杂和故障因素增多，可靠性受到影响。

（2）现代串级调速技术同样由上述原理可知，现代串级调速的变流装置在转子回路，而电机的转子回路是低电压回路。

转子的开路电压E2E一般为几百伏至1.5k V，而在转子回路经调速装置闭合工作时，实际回路工作电压E2S还要乘以小于1的转差率：E2S=E2Es，所以一般其工作电压为几百伏至1k V左右。

这样的电压对单只半导体电力电子器件便可以承受。

因而，其变流装置十分简洁，不存在串联的需要，器件选择可以有足够的耐压裕度，因而故障因素少，可靠性大大提高。

S EC串级调速技术与高压变频调速技术的比较于文化（河南省平顶山瑞平石龙水泥有限公司，平顶山市467000）中图分类号：TM46文献标识码：B文章编号：1007-6344（2013）09-0140-04摘要：变频调速技术和现代串级调速技术都可以实现三相异步电动机平滑无级调速，但由于技术方法不同，带来各自的优点和缺点，主要从装置的变流(控制)电压及功率、节电率、调速范围、调速精度等十余项进行了综合分析比较。

关键词：串级调速变频调速技术比较10k2装置的变流(控制)功率由于大功率半导体器件制造上的困难，变流功率大是变流器制造又一主要困难。