一種新型的交流電機轉子側變頻調速裝置
發布時間：2019-07-31 11:19:50來源：
一種新型的交流電機轉子側變頻調速裝置
一種新型的交流電機轉子側變頻調速裝置我國普遍存在著工業生產能耗高，能源浪費嚴重的現象，其中風機、水泵類是應用比較廣、耗電量大的生產機械，用閥門、檔板調節流量造成電能嚴重浪費，節能是亟待解決的問題。采用高效先進的調速手段正是行之有效的解決途徑。 應用于風機、水泵類的中高壓電機，主要為三相異步電動機，包括鼠籠型和繞線型，高效率的調速方式有兩種，即定子側變頻和轉子側變頻。定子側變頻也叫高壓變頻，普遍應用鼠籠型電動機，其性能較好，但因為系統直接接高壓電網，所以技術復雜、體積龐大、可靠性較低、價格昂貴。轉子側變頻調速也叫轉子變頻調速，使用繞線型電動機，將變頻調速基本原理應用于轉子側，因為轉子側使用低電壓，所以技術復雜度降低、體積大為縮小、可靠性高、價格適中。2、轉子變頻調速原理
2.1 主回路結構
典型的轉子變頻主電路如圖1所示。它主要由電動機的轉子繞組、轉子回路固定整流電路DR、PWM斬波器BC、IGBT（或晶閘管）逆變器TI和升壓變壓器Taw等部件組成。斬波器BC根據電動機的設定轉速n進行速度調節，轉差功率經升壓后回饋給電網。
圖1 采用升壓變壓器的轉子變頻主電路
采用內反饋電動機的轉子變頻主電路如圖2所示，繞線式異步電動機的定子內嵌有與轉子比較高逆變輸出電壓相適應的內反饋繞組，它具有轉子正反饋作用。被控制電動機的轉差功率直接回饋給電動機本身，增大了該電動機的出力，也節約了能源。此方案的原理基本上與上述典型的轉子變頻方案相同，但轉差功率不回饋入電網，當然也不需要升壓變壓器。
圖2 采用內反饋電動機的轉子變頻主電路
2.2 轉子變頻調速原理
（1）定子線組直接接至3～10kV電網。
（2）轉子繞組接400～1000V變頻器，轉子繞組接整流器DR；逆變器TI的輸出，通過變壓器接至中壓電網或接內反饋電動機的定子輔助繞組。
轉子電壓Ur=s×Ur0
其中，s為異步電動機的滑差，Ur0＜1000V為轉子開路電壓。風機和水泵一般要求s=0.3～0.5，故Ur＜400～1000V，可以采用低壓變頻器。轉子整流電壓Udr和逆變器直流母線電壓之差由斬波器BC控制。
2.3 斬波器控制的工作原理
圖3 斬波器控制原理圖
斬波器控制如圖3所示，斬波器BC根據電動機的設定轉速n進行速度調節，速度調節器的輸出值作為轉子電流的Idr的設定值，電流調節器的輸出外則控制斬波器輸出波形的占空比ρ，從而控制轉子整流電壓Udr和轉子交流電壓Ur，也就控制了電動機的轉差率s，達到控制轉速的目的。因為Udr=(1-ρ)Ud
通過改變占空比ρ，也就改變了Udr和與它相關的Ur。由
Ur=s×Ur0，即s=UrUr0
于是實現了調節轉差率s，從而調節異步電動機的轉速。