绕线转子异步电机双馈调速系统优秀课件
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第 7 章 绕线转子异步电机双馈调速系统——转差功率馈送型调速系统
P m(1s)P msP m
功率流程
P
Pm
sn
0 n1
SP
(1S)P
CU
SP
-Te
e） 次同步速回馈制动状态
10 0
五种工况小结
五种工况都是异步电 机转子加入附加电动势 时的运行状态。
在工况a,b,c中，转子 侧都输出功率，可把转 子的交流电功率先变换 成直流，然后再变换成 与电网具有相同电压与 频率的交流电功率。
绕线转子异步电动机
绕线转子异步电动 机结构如图所示，从 广义上讲，定子功率 和转差功率可以分别 向定子和转子馈入， 也可以从定子或转子 输出，故称作双馈电 机。
P1 Ps
绕线转子异步电动机转子串电阻调速
根据电机理论， 改变转子电路的串 接电阻，可以改变 电机的转速。
转子串电阻调速 的原理如图所示， 调速过程中，转差 功率完全消耗在转 子电阻上。
本章摘要
串级调速系统的工作原理 串级调速系统的其它类型
7.2.1 串级调速系统的工作原理
基本思路
如前所述，在异步电机转子回路中附加交流电动 势调速的关键就是在转子侧串入一个可变频、可变 幅的电压。怎样才能获得这样的电压呢？
对于只用于次同步电动状态的情况来说，比较方 便的办法是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，控制此直流附加电动 势的幅值，就可以调节异步电动机的转速。
异步电机的功率关系
忽略机械损耗和杂散损耗时，异步电机 在任何工况下的功率关系都可写作
P msm P (1s)P m （7-4）
式中 Pm —从电机定子传入转子（或由转子传 出给定子）的电磁功率，
sPm —输入或输出转子电路的功率，即转 差功率，
(1-s)Pm —电机轴上输出或输入的功率。
功率流程
P
Pm
sn
0 n1
SP
(1S)P
CU
SP
-Te
e） 次同步速回馈制动状态
10 0
五种工况小结
五种工况都是异步电 机转子加入附加电动势 时的运行状态。
在工况a,b,c中，转子 侧都输出功率，可把转 子的交流电功率先变换 成直流，然后再变换成 与电网具有相同电压与 频率的交流电功率。
绕线转子异步电动机
绕线转子异步电动 机结构如图所示，从 广义上讲，定子功率 和转差功率可以分别 向定子和转子馈入， 也可以从定子或转子 输出，故称作双馈电 机。
P1 Ps
绕线转子异步电动机转子串电阻调速
根据电机理论， 改变转子电路的串 接电阻，可以改变 电机的转速。
转子串电阻调速 的原理如图所示， 调速过程中，转差 功率完全消耗在转 子电阻上。
本章摘要
串级调速系统的工作原理 串级调速系统的其它类型
7.2.1 串级调速系统的工作原理
基本思路
如前所述，在异步电机转子回路中附加交流电动 势调速的关键就是在转子侧串入一个可变频、可变 幅的电压。怎样才能获得这样的电压呢？
对于只用于次同步电动状态的情况来说，比较方 便的办法是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，控制此直流附加电动 势的幅值，就可以调节异步电动机的转速。
异步电机的功率关系
忽略机械损耗和杂散损耗时，异步电机 在任何工况下的功率关系都可写作
P msm P (1s)P m （7-4）
式中 Pm —从电机定子传入转子（或由转子传 出给定子）的电磁功率，
sPm —输入或输出转子电路的功率，即转 差功率，
(1-s)Pm —电机轴上输出或输入的功率。
异步电动机的调速PPT课件
1〕理想空载点，其特点是：
2〕额定工作点，其特点是：
3〕起开工作点，其特点是：
4〕临界工作点，其特点是： 且最大转矩为 临界转差率为
式中“＋〞号适用于电动机状态；式中“－〞号适用于发电机状态。
〔2〕人为机械特性： 降低定子回路端的人为机械特性； 定子回路串接三相对称电抗或电阻时的人为机械特性； 转子回路串接三相对称电阻时的人为机械特性； 改变定子电源频率的人为机械特性〔变频原理〕
4. 三相异步电动机的制动
〔1〕能耗制动：其特点是在定子两相绕组上加上直流电压或电 流，产生制动转矩，使电机停车，机械特性由第一象限转为 第二象限。
〔2〕反接制动：分为定子两相反接的反接制动和倒拉反接制动 两种。其特点是n1 与n反向，假设是定子电流反接制动〔产 生对抗性转矩〕，那么T 与TL同向，机械特性由第一象限转 为第二象限，使电机迅速停车〔当n ＝0时要及时拉开电源， 否那么反转〕；假设是倒拉反接制动〔产生对抗性转矩〕， 那么T 与TL仍反向，机械特性由第一象限转为第四象限，电 机反转使重物匀速下降。
绕组过热而损坏电m机，这是不允许的。因此，降低电源频率f1时，必须同时降
低电源电压，以到达控制磁通 的目的。对此，需要考虑基频〔额定频率〕 以下的调速和基频以上调速两种情况。
m
10.4.1 基频以下变频调速
为要使保持 m不变，随频率变化，电动势也将随之按
正比例变化，即
E1 f1
4.44N1KN1m
3.三相异步电动机的起动
〔1〕直接起动：只有在电网或供电变压器容量允许的前提 下才能采用。一般用于容量小于7.5kw 的鼠笼式异步电动 机的直接起动。
〔2〕鼠笼式异步电动机的降压起动：如定子回路串接电抗 或电阻，ㄚ－Δ，自耦变压器，。
2〕额定工作点，其特点是：
3〕起开工作点，其特点是：
4〕临界工作点，其特点是： 且最大转矩为 临界转差率为
式中“＋〞号适用于电动机状态；式中“－〞号适用于发电机状态。
〔2〕人为机械特性： 降低定子回路端的人为机械特性； 定子回路串接三相对称电抗或电阻时的人为机械特性； 转子回路串接三相对称电阻时的人为机械特性； 改变定子电源频率的人为机械特性〔变频原理〕
4. 三相异步电动机的制动
〔1〕能耗制动：其特点是在定子两相绕组上加上直流电压或电 流，产生制动转矩，使电机停车，机械特性由第一象限转为 第二象限。
〔2〕反接制动：分为定子两相反接的反接制动和倒拉反接制动 两种。其特点是n1 与n反向，假设是定子电流反接制动〔产 生对抗性转矩〕，那么T 与TL同向，机械特性由第一象限转 为第二象限，使电机迅速停车〔当n ＝0时要及时拉开电源， 否那么反转〕；假设是倒拉反接制动〔产生对抗性转矩〕， 那么T 与TL仍反向，机械特性由第一象限转为第四象限，电 机反转使重物匀速下降。
绕组过热而损坏电m机，这是不允许的。因此，降低电源频率f1时，必须同时降
低电源电压，以到达控制磁通 的目的。对此，需要考虑基频〔额定频率〕 以下的调速和基频以上调速两种情况。
m
10.4.1 基频以下变频调速
为要使保持 m不变，随频率变化，电动势也将随之按
正比例变化，即
E1 f1
4.44N1KN1m
3.三相异步电动机的起动
〔1〕直接起动：只有在电网或供电变压器容量允许的前提 下才能采用。一般用于容量小于7.5kw 的鼠笼式异步电动 机的直接起动。
〔2〕鼠笼式异步电动机的降压起动：如定子回路串接电抗 或电阻，ㄚ－Δ，自耦变压器，。
第7章_运控 绕线转子异步电动机双馈调速系统
主 要 内 容
绕线型异步电动机双馈调速工作原理 绕线型异步电动机串级调速系统 串级调速的机械特性 串级调速系统的技术经济指标 双闭环控制的串级调速系统 串级调速系统的起动方式 绕线转子异步风力发电机组
7.1 绕线转子异步电动机双 馈调速工作原理
异步电动机由电网供电并以电动状态运行 时，它从电网输入（馈入）电功率，而在 其轴上输出机械功率给负载，以拖动负载 运行。当电动机以发电状态运行时，从轴 上输入机械功率，经机电能量变换后以电 功率的形式从定子侧输出（馈出）到电网。
工作原理
在双馈调速工作时，绕线型异步电动机定子 侧与交流电网直接连接，转子侧与交流电源 或外接电动势相连，可认为是在转子绕组回 路中附加一个交流电动势，通过控制附加电 动势的幅值，实现绕线型异步电动机的调速。
1
一、绕线转子异步电动机转 子附加电动势的作用
转子附加电动势的作用
异步电动机运行时其转子相电动势为 (7-1) ——异步电动机的转差率；
2 r
sEr 0 Eadd
（7-2）
Rr2 ( sX r 0 )2
式中 Rr ——转子绕组每相电阻； X r 0—— s 1时的转子绕组每相漏抗。
其中，Eadd与Ero同频，同相或者反相。Ir 由负载的大小决定。 当 Eadd 为 “ -” 时 ， Eadd↑→Ir↓→Te↓→ n↓→s↑→Ir↑ ，达到新的稳定状态，但转 速降低了。
3 2.34U T 2 cos I d ( X T 2 RT 2 RD RL ) π 3 2.34 Er 0 cos p X D 0 I d π
s
转速特性方程
将 s = (n0 – n ) / n0代入上式，得到串级调 速时的转速特性为
第十八章 绕线转子异步电机双馈调速系统
功率流程
S⋅P
P
s n −1
2n1
Pm
(1 + S ) P
S ⋅P
CU
0
n1
0
-Te
c） 超同步速回馈制动状态 ）
4. 电机在超同步转速下作电动运行
工作条件： 工作条件： 作电动运行， 设电机原已在 0 < s < 1 作电动运行，轴上 拖动恒转矩的反抗性负载。 拖动恒转矩的反抗性负载。 如转子侧串入了同相的附加电动势+Eadd， 转子侧串入了同相的附加电动势 电机将加速到s 的新的稳态下工作， 电机将加速到 < 0的新的稳态下工作，即电机在 的新的稳态下工作 超过其同步转速下稳定运行。 超过其同步转速下稳定运行。
1. 电机在次同步转速下作电动运行
工作条件： 工作条件： 转子电流I 转子侧每相加以附加电动势 -Eadd ，转子电流 r将 减小，从而使电动机减速，进入新的稳态工作。 减小，从而使电动机减速，进入新的稳态工作。
Ir = sE r 0 − Eadd Rr 2 + ( sX r 0 )2
运行工况： 运行工况： 电机作电动运行， 电机作电动运行，转差率为 0 < s < 1，从定子侧输 ， 入功率，轴上输出机械功率。 入功率，轴上输出机械功率。
功率流程
s n
0 n1
~
P1 Pm
sPm
(1-s)Pm
1 0
sPm
CU
Te
a） 次同步速电动状态 ）
2. 电机在反转时作倒拉制动运行
功率流程
s
n
2n1
−1
S⋅P
P
Pm
(1 + S ) P
第7章绕线转子异步电动机双馈调速系统
7.7 绕线转子异步 机定子侧与交流电网直接连接，转子侧与交流电源或外接电动势 风力发电机组
“双馈”调速实质：在双馈调速工作时，绕线型异步电动
相连，从电路拓扑结构上看，可认为是在转子绕组回路中附加一 个交流电动势，通过控制附加电动势的幅值，实现绕线型异步电 动机的调速。
7.1.1 绕线转子异步电动机转子附加电动势的作用
转差功率的利用：如何处理转差功率在很大程度上影响着调速系 统的效率。要提高调速系统的效率，除了尽量减小转差功率外， 还可以考虑如何去利用它。
7.2 绕线型异步电 动机串级调速系 对于绕线型异步电动机，定、转 统 子电路可以同时与外电路相连，转差功率可以从转子输出，也可
“双馈”名字的由来：
7.3 串级调速的 机械特性
5.电机在次同步转速下作回馈制动运行
异步电机的功率关系
7.1 绕线型异步电 动机双馈调速工 作原理 7.2 绕线型异步电 动机串级调速系 统 7.3 串级调速的 机械特性 7.4 串级调速系统 的技术经济指标 7.5 双闭环控制 的串级调速系统
忽略机械损耗和杂散损耗时，异步电机在任何工况下的功率关系 都可写作
以向转子馈入，故称作双馈调速系统。
是转差功率可以回馈到电网，也可以由 7.4 串级调速系统 的技术经济指标 电网馈入。至于电功率是馈入定子绕组和 /或转子绕组，还是由定
7.5 双闭环控制 的串级调速系统 7.6 串级调速系统 的起动方式
“双馈”的特点：
子绕组和/或转子绕组馈出，则要视电动机的工况而定。异步电动 机由电网供电并以电动状态运行时，它从电网输入（馈入）电功 率，而在其轴上输出机械功率给负载，以拖动负载运行。
电力拖动自动控制系统 —运动控制系统
电气工程学院 自动化
6章 绕线式异步电机的串级调速及双馈调速系统
_
r
add
M 3~ Er =SEr0 Ir
.
.
Eadd
+
sEr0 Eadd I r Te n s
图6-1 绕线式异步电动机转子 附加电动势的原理图
此时转速下降，转子电动势 Er sEr0 随之增大，转子电流也逐渐增大 直至转差率s增大到 s 时，使得
sEr0 Eadd sEr0 Eadd
（6.2）
（6.3）
Pmech 1 s Pm
• 转差功率为
Psl sPm
（6.4）
• 定、转子的电磁功率相等即 Pms Pmr Pm
•根据动力学原理，异步机的理想空载机械角速度
m Pm / Te
式中，
m
（6.5）
Pm 为异步机电磁功率；
Te 为输出转矩。
•
（6.5）的异步机理想空载机械角速度为电磁功率与电磁转矩 之比，其含义是：在假定转子无损耗的理想状态下，异步机 的全部电磁功率都转化为机械功率所能获得的转速。转速降 即为转速损失，取决于转差功率。 • 由此可见，交流调速的实质在于控制其机械功率，电气上有 电磁功率控制和转差功率控制两种原则。
6.2.1绕线式异步电动机串级调速的工作原理
• 异步电机运行时其转子相电动势为： sE （6.7） E r r0 式中，s 为异步电动机的转差率； Er0为绕线式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，也就是转子开路额定相电压值。 • 在转子短路情况下，转子相电流Ir的表达式为： sE r0 Ir 2 （6.8） Rr2 sX r0 式中，Rr 为转子绕组每相电阻； Xr0 为s =1时的转子绕组每相漏抗。
• 主要是转子整流电路的以下不同点：
r
add
M 3~ Er =SEr0 Ir
.
.
Eadd
+
sEr0 Eadd I r Te n s
图6-1 绕线式异步电动机转子 附加电动势的原理图
此时转速下降，转子电动势 Er sEr0 随之增大，转子电流也逐渐增大 直至转差率s增大到 s 时，使得
sEr0 Eadd sEr0 Eadd
（6.2）
（6.3）
Pmech 1 s Pm
• 转差功率为
Psl sPm
（6.4）
• 定、转子的电磁功率相等即 Pms Pmr Pm
•根据动力学原理，异步机的理想空载机械角速度
m Pm / Te
式中，
m
（6.5）
Pm 为异步机电磁功率；
Te 为输出转矩。
•
（6.5）的异步机理想空载机械角速度为电磁功率与电磁转矩 之比，其含义是：在假定转子无损耗的理想状态下，异步机 的全部电磁功率都转化为机械功率所能获得的转速。转速降 即为转速损失，取决于转差功率。 • 由此可见，交流调速的实质在于控制其机械功率，电气上有 电磁功率控制和转差功率控制两种原则。
6.2.1绕线式异步电动机串级调速的工作原理
• 异步电机运行时其转子相电动势为： sE （6.7） E r r0 式中，s 为异步电动机的转差率； Er0为绕线式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，也就是转子开路额定相电压值。 • 在转子短路情况下，转子相电流Ir的表达式为： sE r0 Ir 2 （6.8） Rr2 sX r0 式中，Rr 为转子绕组每相电阻； Xr0 为s =1时的转子绕组每相漏抗。
• 主要是转子整流电路的以下不同点：
异步机的调速PPT课件
a)
b)
c)
改变定子绕组联结方法以改变定子极对数（图12-1）
a) 2p=4 b) 2p=2 c) 2p=2
第1页/共25页
（b）常用的两种三相绕组改变联结方法
改变定子极对数的联结方法（图12-2）
第2页/共25页
（二）变极调速的机械特性
（1）异步电动机的容许输出功率为：
Pe = h P1 = 3 h Ux I1 cos j1 （2）假定不同极对数情况下电动机的效率和功率因数保持不变，则有：
变频调速可以适用于各种交流电动机调速，有较大的调 速范围、很好的调速平滑性与足够硬度的机械特性，是异步
电动机调速最有发展前途的一种方法。
（3）变频调速应注意的问题
变频调速时，希望调速过程中磁通 F 保持不变。这是因
为 严 将
如F > 重时会 使电动
因F绕N 机容
，将引起磁路过分饱和，导致过大的励磁电流，
TY / TYY = U由xIYN(联2结p)改为/ YYUx连(接2I时N的)p机械=特性1 （图12-3a） 此调速方法近似为恒转第4矩页/共，25页
（5）同样，如果在变极过程 中施于异步电动机的线 电压保持不变， 电动机绕组流过额定 电流，则由 D 联结该 为 YY 连接时的功率 比为：
PD
Pe 正比于 Ux I1
（3）如果忽略定子损耗，电动机的电磁功率 Pem 等于输入功率 P1,则电动机转 矩为：
T = 9550 Pem /nN
正比于 UxI1/nN
正比于 UxI1p
第3页/共25页
（4）如果在变极过程中 施于异步电动机的线电压 保持不变，电动机绕组流 过额定电流，则由 Y 联 结改为 YY 连接时的转矩 比为：
b)
c)
改变定子绕组联结方法以改变定子极对数（图12-1）
a) 2p=4 b) 2p=2 c) 2p=2
第1页/共25页
（b）常用的两种三相绕组改变联结方法
改变定子极对数的联结方法（图12-2）
第2页/共25页
（二）变极调速的机械特性
（1）异步电动机的容许输出功率为：
Pe = h P1 = 3 h Ux I1 cos j1 （2）假定不同极对数情况下电动机的效率和功率因数保持不变，则有：
变频调速可以适用于各种交流电动机调速，有较大的调 速范围、很好的调速平滑性与足够硬度的机械特性，是异步
电动机调速最有发展前途的一种方法。
（3）变频调速应注意的问题
变频调速时，希望调速过程中磁通 F 保持不变。这是因
为 严 将
如F > 重时会 使电动
因F绕N 机容
，将引起磁路过分饱和，导致过大的励磁电流，
TY / TYY = U由xIYN(联2结p)改为/ YYUx连(接2I时N的)p机械=特性1 （图12-3a） 此调速方法近似为恒转第4矩页/共，25页
（5）同样，如果在变极过程 中施于异步电动机的线 电压保持不变， 电动机绕组流过额定 电流，则由 D 联结该 为 YY 连接时的功率 比为：
PD
Pe 正比于 Ux I1
（3）如果忽略定子损耗，电动机的电磁功率 Pem 等于输入功率 P1,则电动机转 矩为：
T = 9550 Pem /nN
正比于 UxI1/nN
正比于 UxI1p
第3页/共25页
（4）如果在变极过程中 施于异步电动机的线电压 保持不变，电动机绕组流 过额定电流，则由 Y 联 结改为 YY 连接时的转矩 比为：
双馈异步发电机课件
a.
亚同步发电运行 nr ＜n1时 ， （即 0＜S＜1） f2取正号，如果忽 略各种损耗，则发电 机的能量关系为： P电磁=P机械+P转差 P上网=P电磁 （定子馈电，转子由变 频器提供励磁）
超同步发电运行 nr ＞ n1时， （即 S＞1） f2取负号，如果忽略 各种损耗，则发电机 的能量关系为： P机械=P转差+P电磁 P上网=P转差+P电磁 （定子馈电+转子馈 电） 注：n1为发电机的同步 转速。
变速风力发 电机组
可以方便调 节有功功率 和无功功率 的输出，同 时调节电网 的功率因数。
变速风力发电机组
可以控制励磁调节发 电机的功率因数，使 功率因数达到1。在 相同条件下，同步发 电机的调速范围比异 步发电机更宽。
二、双馈发电机的工作原理
双馈发电机的定子绕组接工频电网，转子绕组由具有可调节频率、相 位、幅值和相序的三相电源励磁，采用双向可逆专用变频器。双馈发 电机可以在不同的风速下运行，其转速可以随风速的变化做相应调整， 使风力机的运行始终处于最佳状态，提高了风能的利用率。同时，通 过控制馈入转子绕组的电流参数，不仅可以保持定子输出的电压和频 率不变，还可以调节输入到电网的功率因数，提高系统的稳定性。
五、双馈异步发电机YRSFK500L1-4概况
1.
发电机型号的含义
双馈异步发电机
2.
• • • •
结构数据
安装方式：IMB3 发电机安装倾斜角：5° 发电机本体防护等级：IP54 发电机集电环外壳防护等级：IP23 冷却方式：IC616（带空/空冷却器） 平衡等级：G2.5 绝缘等级：F 转动惯量：45kgm2 最大工作转速：2050r/min 最大转速：2400r/min 环境运行温度：－30℃~＋40℃ 环境生存温度：－40℃~＋50℃ 电机总重量：5.8t
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异步电机的功率关系
忽略机械损耗和杂散损耗时，异步电机 在任何工况下的功率关系都可写作
P msm P (1s)P m （7-4）
式中 Pm —从电机定子传入转子（或由转子传 出给定子）的电磁功率，
sPm —输入或输出转子电路的功率，即转 差功率，
(1-s)Pm —电机轴上输出或输入的功率。
由于转子侧串入附加电动势极性和大小
本节提要
概述 异步电机转子附加电动势的作用 异步电机双馈调速的五种工况
7.1.0 概述
转差功率的利用
众所周知，作为异步电动机，必然有转 差功率，要提高调速系统的效率，除了尽 量减小转差功率外，还可以考虑如何去利 用它。
但要利用转差功率，就必须使异步电动 机的转子绕组有与外界实现电气联接的条 件，显然笼型电动机难以胜任，只有绕线 转子电动机才能做到。
的不同， s 和 Pm 都可正可负，因而可以 有以下五种不同的工作情况。
交流调速系统按转差功率的分类（续）
（3）转差功率馈送型——控制绕线转子异 步电动机的转子电压，利用其转差功率并 达到调节转速的目的，这种调节方式具有 良好的调速性能和效率；但要增加一些设 备。 前两章已分别讨论了转差功率消耗型和 不变型两种调速方法，本章将讨论转差功 率馈送型调速方法。
返回目录
7.1 异步电机双馈调速工作原理
P1 3M~
Pmech
Ps
CU
7.1.1 异步电机转子附加电动势的作用
异步电机运行时其转子相电动势为
Er sEr0
(7-1)
式中 s — 异步电动机的转差率；
Er0 — 绕线转子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
sEr0 Rr2 (sXr0)2
s1 s2
转速上升；
转子附加电动势的作用（续）
当 Eadd ，
s 1 E r0 E ad dI rT en s 使得：
这里：
s1E r0E ad ds2E r0E a ' dd
s1 s2
转速下降；
转子附加电动势的作用（续）
2. Er 与 Eadd反相 同理可知，若减少或串入反相的附加
电动势，则可使电动机的转速降低。
所以，在绕线转子异步电动机的转子 侧引入一个可控的附加电动势，就可调 节电动机的转速。
7.1.2 异步电机双馈调速的五种工况
本节摘要
电机在次同步转速下作电动运行 电机在反转时作倒拉制动运行 电机在超同步转速下作回馈制动运行 电机在超同步转速下作电动运行 电机在次同步转速下作回馈制动运行
电网
K1
K2
M
TI
3~
功率变换单元
如上图所示，在双馈调速工作时，除了 电机定子侧与交流电网直接连接外，转子 侧也要与交流电网或外接电动势相连，从 电路拓扑结构上看，可认为是在转子绕组 回路中附加一个交流电动势。
功率变换单元
由于转子电动势与电流的频率随转速变 化，即 f2 = s f1 ，因此必须通过功率变换单 元（Power Converter Unit—CU）对不同频 率的电功率进行电能变换。
对于双馈系统来说，CU应该由双向变频 器构成，以实现功率的双向传递。
双馈调速的功率传输
（1）转差功率输出状态
异步电动机由电网供电并以电动状态运行时， 它从电网输入（馈入）电功率，而在其轴上输出 机械功率给负载，以拖动负载运行；
P1 3M~
Pmech
P电机以发电状态运行时，它被拖着运转， 从轴上输入机械功率，经机电能量变换后以电 功率的形式从定子侧输出（馈出）到电网。
绕线转子异步电机双馈调速系 统
内容提要
引言 异步电机双馈调速工作原理 异步电机在次同步电动状态下的双馈系
统——串级调速系统 异步电动机串级调速时的机械特性 串级调速系统的技术经济指标及其提高
方案 双闭环控制的串级调速系统 *异步电机双馈调速系统
7.0 引言
转差功率问题
转差功率始终是人们在研究异步电动机 调速方法时所关心的问题，因为节约电能 是异步电动机调速的主要目的之一，而如 何处理转差功率又在很大程度上影响着调 速系统的效率。
绕线转子异步电动机
绕线转子异步电动 机结构如图所示，从 广义上讲，定子功率 和转差功率可以分别 向定子和转子馈入， 也可以从定子或转子 输出，故称作双馈电 机。
P1 Ps
绕线转子异步电动机转子串电阻调速
根据电机理论， 改变转子电路的串 接电阻，可以改变 电机的转速。
转子串电阻调速 的原理如图所示， 调速过程中，转差 功率完全消耗在转 子电阻上。
(7-2)
式中 Rr — 转子绕组每相电阻； Xr0 — s = 1时的转子绕组每相漏抗。
转子附加电动势
~
引入可控的交 流附加电动势
M 3~
~ Er sEr0
E add
Ir
~
~
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。
图7-1 绕线转子异步电动机转子附加电动势的原理图
有附加电动势时的转子相电流：
如第5章所述，交流调速系统按转差功 率的处理方式可分为三种类型。
交流调速系统按转差功率的分类
（1）转差功率消耗型——异步电机采用调 压控制等调速方式，转速越低时，转差功 率的消耗越大，效率越低；但这类系统的 结构简单，设备成本最低，所以还有一定 的应用价值。
（2）转差功率不变型——变频调速方法转 差功率很小，而且不随转速变化，效率较 高；但在定子电路中须配备与电动机容量 相当的变压变频器，相比之下，设备成本 最高。
~
Pm
Pmech Ps
双馈调速的概念
所谓“双馈”，就是指把绕线转子异步 电机的定子绕组与交流电网连接，转子绕 组与其他含电动势的电路相连接，使它们 可以进行电功率的相互传递。
至于电功率是馈入定子绕组和/或转子绕 组，还是由定子绕组和/或转子绕组馈出， 则要视电机的工况而定。
双馈调速的基本结构
如图7-1所示，绕线转子异步电动机在外 接附加电动势时，转子回路的相电流表达 式
Ir
sEr0 Eadd Rr2 (sXr0)2
(7-3)
转子附加电动势的作用
1. Er 与 Eadd 同相
当 Eadd ，
s 1 E r0 E ad dI rT en s
使得： 这里：
s1E r0E ad ds2E r0E a ' dd