内反馈串级调速电机的原理及设计
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内反馈串级调速电机技术特点及应用分析页数:3
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高频斩波串级调速系统原理页数:3
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异步电机的串级调速原理及应用页数:4
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交流串级调速系统页数:10
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内反馈串级调速电动机直流回路稳态特性分析页数:4
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内反馈串级调速电机的原理及设计页数:4
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斩波内反馈串级调速与变频调速的节能比较
● 轴， 功圆 ● 率
压 回路 。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 ， 可靠性可大
大提高。
２ ２ 装 置 的 功 率 控 制 ．
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收 稿 日期 ：Ｏ Ｏ Ｓ １ ２ １ —Ｏ 一 ５ 作 者 简 介 ： 振 芳 （ ９ ３ ） 副 教 授 ， 蒙 古 科 技 大 学 能 源 与 环 境 学院 。 王 １６ 一 ， 内
目前 ， 我 国高 压 大 功 率 三 相 异 步 电机是 大 中 在 型企 业 的 主要 拖 动设 备 ， 电量 巨大 。 耗 从生 产工 艺 和 节 能的 角度 看 ， 目前大 多 高 压 电机都 有 调速 的 需 求 。 高压 电机调 速 节 能对 我 国节 能 减排 具有 重大 意 义 。 １ 内反 馈 调速 电 机工 作 原理
图 １ 内 馈 调 速 的 功 率 圆 图
图 １电机 调 速 时 ， 子 的部 分功 率 通 过 电 传 导 转 馈入 内馈绕 组 ， 果 忽略 损耗 ， 如 内馈 绕组 所 获得 的 功 率与 转 子被 移 出 的功 率相 等 ， 现在 图 中 ， 表 为转 子 功 率 圆部 分面 积 与 内馈 绕组 功 率 圆面 积 相等 。由于 转 子 的部 分功 率 被 移 出 ， 转 化为 机械 功 率减 小 ， 此 故 因 电机 转 速下 降 。这 样 ， 子 被移 出的功 率越 大 ， 转 内馈 绕 组 的 功率 就 越 大 ， 机 械 功率 就 越 小 ， 速 就 低 ， 而 转 反之 则 相反 ， 内馈绕 组 功率 为 零 时 ， 械 功率 几 乎 当 机 和转 子 功率 相 等 ， 电机 转 速最 高 。 则 ２ 内 反馈 调速 技 术 与变 频 调速 技 术的 比较 变 频调 速 技 术和 内反馈 串级 调 速 技术 都可 以 实 现 三 相 异步 电动 机 平 滑 无 级 调 速 ， 由于 技 术 方 法 但 不同， 有各 自的优 点 和缺 点 ， 主要 的 技术 方面 分 析 从 比较 如 下 ：
串级调速系统
4）涡流为交变涡流，它产生幅向脉动的电枢反应磁场， 与主磁通合成并产生转矩；
5）此电磁转矩驱动磁极跟着电枢同方向运动，磁极就 带着生产机械一同旋转。
3、电磁转差离合器的转速和转向
1）从动轴的转速n取决于励磁电流的大小； 2）从动轴的转向则取决于原动机的转向。 电磁转差离合器本身并不是一个电动机，它只是一种传 递功率的装置。
/
s
R2' / s)2 12 (Ll1
L'l 2 )2 ]
当s一定时，Te U12 ，改变U1得到一组不同的人为特性如 图4-1所示。在带恒转矩负载TL时，可得到不同的稳定转
速，如图中的A、B、C点。
Sn
0 n0
Sm
A
D
CB E
0.5U1N
风机类负载特性
0.7U1N
F
U1N
10
Te max Te
绕线式异步电动机串级调速、电磁转差离合器调速； 3）变频调速。
科学分类方法（根据对转差功率的处理方法分类）分为三类： （1）转差功率消耗型调速系统：转差功率全部转化成热能 而被消耗掉。
特点：系统的效率低，结构简单。调压调速、绕线式异步 电动机转子串电阻调速、电磁转差离合器调速系统属于此类。
（2）转差功率回馈型调速系统——转差功率的少部分被消 耗掉，大部分通过变流装置回馈给电网或者转化为机械能予 以利用。
根据上面的结论，可得出三相调压电路中各晶闸管触发 的次序为VT1 、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6、VT1……， 相邻两个晶闸管的触发信号相位差为60°。
三、闭环控制的调压调速系统
（一）异步电动机调压调速时的机械特性
1、普通异步电动机调压调速时存在的问题 1）普通异步电动机调压时调速范围不大（恒转矩负
5）此电磁转矩驱动磁极跟着电枢同方向运动，磁极就 带着生产机械一同旋转。
3、电磁转差离合器的转速和转向
1）从动轴的转速n取决于励磁电流的大小； 2）从动轴的转向则取决于原动机的转向。 电磁转差离合器本身并不是一个电动机，它只是一种传 递功率的装置。
/
s
R2' / s)2 12 (Ll1
L'l 2 )2 ]
当s一定时，Te U12 ，改变U1得到一组不同的人为特性如 图4-1所示。在带恒转矩负载TL时，可得到不同的稳定转
速，如图中的A、B、C点。
Sn
0 n0
Sm
A
D
CB E
0.5U1N
风机类负载特性
0.7U1N
F
U1N
10
Te max Te
绕线式异步电动机串级调速、电磁转差离合器调速； 3）变频调速。
科学分类方法（根据对转差功率的处理方法分类）分为三类： （1）转差功率消耗型调速系统：转差功率全部转化成热能 而被消耗掉。
特点：系统的效率低，结构简单。调压调速、绕线式异步 电动机转子串电阻调速、电磁转差离合器调速系统属于此类。
（2）转差功率回馈型调速系统——转差功率的少部分被消 耗掉，大部分通过变流装置回馈给电网或者转化为机械能予 以利用。
根据上面的结论，可得出三相调压电路中各晶闸管触发 的次序为VT1 、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6、VT1……， 相邻两个晶闸管的触发信号相位差为60°。
三、闭环控制的调压调速系统
（一）异步电动机调压调速时的机械特性
1、普通异步电动机调压调速时存在的问题 1）普通异步电动机调压时调速范围不大（恒转矩负
内反馈串级调速在电厂的应用
内反馈串级调速在电厂的应用摘要：本文介绍了上海科祺公司生产的内反馈串级调速装置的工作原理和系统主要构成。
并通过在宜兴协联热电厂2台135MW机组8台送、引风机的首次使用，经过多年运行下来的情况和经济分析，说明了内反馈调速电机的实际节能效果及广泛的应用前景关键词：内反馈；斩波；调速；应用；电动机。
Pick to: this paper introduces the Shanghai kei company production of internal feedback series speed regulating device of the working principle and system main components. And through the in yixing association league two thermal power plant 135 mw unit 8, induced draft fan for the first time to use, after many years of operation condition and economic analysis, illustrates the practical energy saving effect of the internal-feedback adjustable-speed motor and broad application prospects Key words: internal feedback; Chopper. Speed control; Application; The electric motor.1.概述宜兴协联热电厂2台135MW机组8台送、引风机都采用的是上海科祺公司生产的高频斩波内反馈串级调速装置。
其中送风机功率为710KW，额定电流82.3A。
引风机功率为800KW, 额定电流88.8A. 在没有投入内反馈调速装置前，正常运行的时候，8台风机全速运行，风机的风量仅靠改变挡板的开度来调节。
内反馈调速三相异步绕线式电动机设计
即Ｐ主＝Ｐ 转－Ｐ调＋ Ｐ损＝ ＰＭ＋Ｐ Ｓ－Ｐ 调＋Ｐ 损 因转子与调节绕组的转差功率传输损耗很 小，所以Ｐ Ｓ ≈Ｐ 调 故Ｐ 主＝ Ｐ Ｍ ＋ Ｐ 损 即主绕组从电网吸收的有功功率已不再包含 转差功率。 因此，转子被移出的ＰＳ越大，调节绕组的功率 就越大，ＰＭ就越小，转速就越低。反之则相反。当调 节绕组功率为零时，ＰＭ几乎和Ｐ转相等，转子转速最 高。
（１ ）内反馈电动机的转子开路电压先根据经 验及转子短路电流综合考虑确定。
（下转第 ２３ 页）
- 19 -
杂的控制策略可以在励磁控制中得到实现。调节准 确、精度高、在线改变参数方便，其数字接口适应现 代用户ＤＣＳ 连接需要。由于引入了微处理器，使得 控制策略的改变和控制功能的增加基本不需增加 装置，通常只需要在软件上进行改进，硬件不需做 很大的改动，产品便可升级换代。
实践证明，我们研制并投入运行的数字式励磁 控制系统能与发电机良好匹配，且故障引起的发电 机强迫停机率小于０．１％，保证发电机组的安全、稳
参考文献
１．周双喜，李 丹编著．同步发电机数字励磁调节器．中国电力出版社， １９９８．
２．李基成编著．现代同步发电机励磁系统设计及应用．中国电力出版 社，２００２．
在调速状态下，转子多余的转差功率直接反 馈到电机的调节绕组上。此时，调节绕组由于转差 功率的输入，在电机内产生向外输出的功率，故呈 发电机工作状态。该输出功率为负值。因此，电机主 绕组有功功率Ｐ主为转子绕组功率Ｐ转与调节绕组的
《电机技术》２００４（４）
功率Ｐ 调及损耗Ｐ 损之和。其中Ｐ 转为机械功率Ｐ Ｍ 与转 差功率Ｐ Ｓ 之和。
大转差率Ｓ ｍ 为：
Ｓｍ＝１－
此时最低转速对应的转子电压整流后的直流
பைடு நூலகம்
（１ ）内反馈电动机的转子开路电压先根据经 验及转子短路电流综合考虑确定。
（下转第 ２３ 页）
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杂的控制策略可以在励磁控制中得到实现。调节准 确、精度高、在线改变参数方便，其数字接口适应现 代用户ＤＣＳ 连接需要。由于引入了微处理器，使得 控制策略的改变和控制功能的增加基本不需增加 装置，通常只需要在软件上进行改进，硬件不需做 很大的改动，产品便可升级换代。
实践证明，我们研制并投入运行的数字式励磁 控制系统能与发电机良好匹配，且故障引起的发电 机强迫停机率小于０．１％，保证发电机组的安全、稳
参考文献
１．周双喜，李 丹编著．同步发电机数字励磁调节器．中国电力出版社， １９９８．
２．李基成编著．现代同步发电机励磁系统设计及应用．中国电力出版 社，２００２．
在调速状态下，转子多余的转差功率直接反 馈到电机的调节绕组上。此时，调节绕组由于转差 功率的输入，在电机内产生向外输出的功率，故呈 发电机工作状态。该输出功率为负值。因此，电机主 绕组有功功率Ｐ主为转子绕组功率Ｐ转与调节绕组的
《电机技术》２００４（４）
功率Ｐ 调及损耗Ｐ 损之和。其中Ｐ 转为机械功率Ｐ Ｍ 与转 差功率Ｐ Ｓ 之和。
大转差率Ｓ ｍ 为：
Ｓｍ＝１－
此时最低转速对应的转子电压整流后的直流
பைடு நூலகம்
(4).交流电机串级调速和双馈调速
19 2008-10-12 交流电机串级调速和双馈调速
浙江大学电气工程学院 （2）次同步速回馈（1>S’>0)
—交流电机调速理论与方法—
电磁功率 PM< 0 机械功率 Pmec< 0 转差功率 PS> 0
制动转矩
20 2008-10-12 交流电机串级调速和双馈调速
浙江大学电气工程学院 （3）超同步电动（S’<0)
αp
Ce
Ce
浙江大学电气工程学院
—交流电机调速理论与方法—
AB：①状态 BC：②状态 C以后：③状态，不能正常工作
4、串调系统的功率因数 功率因数低的原因： 逆变桥相位滞后，吸收无功 波形畸变 电动机、逆变变压器吸收无功 转差功率回馈，相当于电网吸收无功 例：调速范围2:1
2008-10-12
低速：0.4～0.5
—交流电机调速理论与方法—
14 大学电气工程学院 5、串调系统的起动 调速范围按0→nN设计的系统，可直接起动
—交流电机调速理论与方法—
停车次序：先断开电机侧电源，后断开逆变器侧交流电源
15 2008-10-12 交流电机串级调速和双馈调速
浙江大学电气工程学院 二、绕线式异步电机双馈调速系统 1、双馈调速的基本原理
浙江大学电气工程学院 （5）倒拉反转 电动（S’>1)
—交流电机调速理论与方法—
电磁功率 PM> 0 机械功率 Pmec< 0 转差功率 PS< 0
23 2008-10-12 交流电机串级调速和双馈调速
浙江大学电气工程学院 3、他控与自控 （1）他控式（也称同步工作方式）
—交流电机调速理论与方法—
浙江大学电气工程学院 三、双馈式变速恒频风力发电系统 1、绕线式异步电机 （1）系统结构
自动控制系统：7.2 串级调速系统
7.2.2 串级调速工作原理
异步电机转子电动势和电流
异步电机运行时其转子相电动势为
Er sEr0
式中 s — 异步电动机的转差率；
Er0 —异步电动机在转子不动时的相电动势，或
称转子开路电动势，也就是转子额定相电压值。
转子相电流的表达式为： Ir
sE r 0 Rr2 (sX r0 )2
式中 Rr — 转子绕组每相电阻；
Ea dd
~
~
Ir
sEr0 Eadd Rr 2 (sX r0 )2
绕线转子异步电动机转子附加电动势的原理图
7.2.2 串级调速工作原理
转子附加电动势的作用
1. Er 与 Eadd 同相
Ir
sEr0 Eadd Rr 2 (sX r0 )2
当负载转矩恒定，稳态时近似认为转子电流恒定
当 Eadd ，s1Er0 Eadd Ir Te n s
7.2.2 串级调速工作原理
对直流附加电动势的技术要求
首先，它应该是可平滑调节的，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侧传递来 的转差功率并加以利用。
根据以上两点要求，较好的方案是采用工作 在有源逆变状态的晶闸管可控整流装置作为产生 附加直流电动势的电源。
Xr0 — s = 1时的转子绕组每相漏抗。
7.2.2 串级调速工作原理
转子附加电动势
附加电动势与转子电
~
动势有相同的频率，可
同相或反相串接。
引入可控的交 流附加电动势
异步电动机在外接附 加电动势时，转子回路
M
的相电流表达式
3~
Er sEr0 Ir
基于DSP的内反馈串级调速系统
II
杭州电子科技大学硕士学位论文
distance between motors and cascade speed regulation systems in practice, however, optic-fiber transmission can avoid this situation, so an optic-fiber transceiver HFBR-1414 and an optic-fiber receiver HFBR-2412 are applied in the design. Tests shows that the chopper inner feedback cascade speed regulation system is a great potential technique with excellent control performance, prominent power-saving effect and a better anti-inference ability. Keywords： motor system power saving，cascade speed regulation，DSP，PLC， optic-fiber transmissio
如果在传统串级调速的直流主回路中加人斩波器来控制附加电动势使晶闸管的逆变角固定在最小逆变角30即可降低无功功率提高系统功率因数这种拓扑结构是通过改变斩波器igbt的占空比大小来调节电机转速即改变串入转子的附加电势来改变电动机的转速而不是通过改变晶闸管逆变器移相角来改变电机转速此时逆变器的触发角固定为允许的最小逆变角不变20根据图23假设igbt斩波器的工作周期为t在时间里斩波开关闭合整流桥ur被短路而在t的时间里斩波开关断开
杭州电子科技大学硕士学位论文
distance between motors and cascade speed regulation systems in practice, however, optic-fiber transmission can avoid this situation, so an optic-fiber transceiver HFBR-1414 and an optic-fiber receiver HFBR-2412 are applied in the design. Tests shows that the chopper inner feedback cascade speed regulation system is a great potential technique with excellent control performance, prominent power-saving effect and a better anti-inference ability. Keywords： motor system power saving，cascade speed regulation，DSP，PLC， optic-fiber transmissio
如果在传统串级调速的直流主回路中加人斩波器来控制附加电动势使晶闸管的逆变角固定在最小逆变角30即可降低无功功率提高系统功率因数这种拓扑结构是通过改变斩波器igbt的占空比大小来调节电机转速即改变串入转子的附加电势来改变电动机的转速而不是通过改变晶闸管逆变器移相角来改变电机转速此时逆变器的触发角固定为允许的最小逆变角不变20根据图23假设igbt斩波器的工作周期为t在时间里斩波开关闭合整流桥ur被短路而在t的时间里斩波开关断开
双闭环三相异步电机串级调速系统毕业设计(可编辑修改word版)
摘要本毕业论文所研究的是双闭环三相异步电动机的串级调速的基本原理与实现方法。
对于绕线式异步电动机来说，由于改变其转子绕组控制变量以实现调速，转子侧的控制变量有电流、电动势、电阻等。
通常转子电流随负载的大小决定，不能任意调节；而转子回路阻抗的调节属于耗能型调速，缺点较多，所以转子侧的控制变量只能是电动势，这也是本文所要研究的重点之一。
利用串级调速系统，就是使绕线式异步电动机实现高性能调速的有效办法。
用转子串反电动势来代替电阻，吸收转差功率；用双闭环控制提高系统的静、动态性能。
把这种用附加电动势的方法将转差功率回收利用的调速称为双闭环串级调速。
这是本文所必须研究的，也是本文的核心所在。
并通过利用MATLAB 软件对双闭环串级调速系统进行仿真，仿真结果表明通过双闭环串级调速系统能及时地对给定速度进行反馈，提高调速的准确性。
关键词：双闭环；串级；调速；MATLAB.AbstractThe graduation thesis studies three-phase asynchronous motor is double loop bunch_rank speed-control of the basic principle and implement method. With wound rotor series, asynchronous motors can adjust speeds through control variables, which include electric current, electromotive force and resistance, etc. on the rotor side. Typically, the rotor current is determined by the load and cannot be adjusted freely. In contrast, adjusting rotor’s return circuit impedance tends to consume more power along with other disadvantages. Therefore, electromotive force should be the only control variable on the rotor side, which is also one of the major points research in this paper.In summary, concatenation control system is one effective means to realize high control ability in series-wound asynchronous motors. Specifically, it is used to replace resistance with rotor’s electromotive force and absorb slip power; and to enhance the static and dynamic capabilities of the system using double closed loop. We refer to this method of utilizing additional electromotive force to recycle slip power as concatenation control with double close loop, which is also the focus of this paper. And through the use of MATLAB software on the double closed loop bunch_rank speed- control system, and simulation draw simulation diagram,the results show that by double closed loop bunch_rank speed-control system can timely given speed feedback, to improve the accuracy of speedKeywords: double-loop；cascade；governor；MATLAB.目录摘要 (I)Abstract (II)1绪论 (1)2串级调速的原理 (3)2.1异步电动机转子附加电动势时的工作情况 (3)2.2串级调速的功率传递关系 (4)2.3串级调速系统及其附加电动势的获得 (5)3双闭环三相异步电机的静态特性和动态特性 (9)3.1三相异步电动机串级调速开环工作机械特性 (9)3.2三相异步电动机单闭环ASR 系统静特性 (11)3.3双闭环调速系统的静态和动态特性 (13)4总体设计方案 (17)4.1双闭环三相异步电机串级调速各个模块的功能 (17)4.2串级调速系统设计 (23)4.3双闭环系统设计 (24)4.4总电路图的设计 (25)5系统仿真 (27)5.1仿真软件的简介 (27)5.2具体的软件仿真设计 (27)5.3系统的仿真、仿真结果的输出及结果分析 (36)总结 (37)参考文献 (38)致谢 (39)1绪论电力传动自动控制系统是把电能转换成机械能的装置。
串级调速技术的发展
串级调速技术的发展串级调速技术是一种用于电机控制的先进技术，可以实现电机的精确调速和高效运行。
随着电机控制技术的不断发展，串级调速技术也取得了长足进步。
本文将对串级调速技术的发展进行详细介绍。
1. 引言电机作为现代工业生产中的重要设备，需求越来越高的运行精度和高效率。
传统的直接启动调速方法由于其控制精度和效率的局限性在某些应用中已不再适用。
而串级调速技术的出现填补了这一空白，使得电机可以更加精确地控制和高效地运行。
2. 串级调速技术的原理串级调速技术通过将电机分为多级控制，每级控制对应于电机不同的速度范围和调整精度要求。
一般将电机分为两级控制：主电机和调节电机。
主电机负责驱动负载，调节电机负责调节主电机的速度和位置。
调节电机可以利用比主电机小的电机来实现更高的调整精度。
3. 串级调速技术的发展阶段（1）初级串级调速技术：早期的串级调速技术主要依靠机械传动和简单的电气控制来实现。
这种技术的优点是简单可靠，但控制精度和效率较低。
（2）中级串级调速技术：随着电子技术的发展，中级串级调速技术应运而生。
这种技术通过采用更先进的电子控制器和传感器来实现电机的精确调速。
控制精度和效率得到了大幅提升。
（3）高级串级调速技术：目前，高级串级调速技术已成为主流。
这种技术采用了更先进的数字信号处理器（DSP）和现代控制理论，实现了更高的调速精度和效率。
高级串级调速技术还可以实现更多的功能，如过载保护和故障诊断等。
4. 串级调速技术的应用领域串级调速技术可以广泛应用于各个领域的电机控制。
钢铁、石化、水泥等重工业领域对电机的精确调速和高效运行要求较高。
其他一些领域，如风电、冶金、纺织等也都可以从串级调速技术中受益。
5. 串级调速技术的未来发展趋势目前，随着电机控制技术和电子技术的不断进步，串级调速技术也会不断发展。
未来，串级调速技术将越来越智能化和自动化。
通过人工智能技术和大数据分析，可以实现电机的智能调速和故障自诊断等功能。
调速电机的串级调速法
调速电机的串级调速法
调速电机的调速⽅法有很多，下⾯将介绍其中的串级调速法是如何实现的，串级调速是指绕线式电动机转⼦回路中串⼊可调节的附加电势来改变电动机的转差，达到调速的⽬的。
⼤部分转差功率被串⼊的附加电势所吸收，再利⽤产⽣附加的装置，把吸收的转差功率返回电⽹或转换能量加以利⽤。
根据转差功率吸收利⽤⽅式，串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式，多采⽤晶闸管串级调速，其特点为:
1.可将调速过程中的转差损耗回馈到电⽹或⽣产机械上，效率较⾼;
2.装置容量与调速范围成正⽐，投资省，适⽤于调速范围在额定转速70%-90%的⽣产机械上;
3.调速装置故障时可以切换⾄全速运⾏，避免停产;
4.晶闸管串级调速功率因数偏低，谐波影响较⼤;
5.本⽅法适合于风机、⽔泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机上使⽤。