六脈波交交變頻雙饋系統(tǒng)調(diào)速策略
馮明遠(yuǎn)， 杜慶楠（河南理工大學(xué)電氣學(xué)院，河南焦作454003）
摘要：針對(duì)目前三脈波交交變頻器應(yīng)用于雙饋調(diào)速系統(tǒng)時(shí)，調(diào)頻調(diào)速范圈小、運(yùn)行容易失步的現(xiàn)狀，在六脈波交交變頻器的基礎(chǔ)上，提出r轉(zhuǎn)速級(jí)差控制策略，利用非整數(shù)分頻，實(shí)現(xiàn)高頻段的平滑調(diào)速，并通過(guò)建立雙饋調(diào)速試驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)該測(cè)速策略進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證：結(jié)果表明這種調(diào)速策略能夠很好地完成在同步速上下百分之三十調(diào)速，且調(diào)速平滑性好，因此具有很大的實(shí)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：交交變頻；雙饋系統(tǒng)；調(diào)速
中圖分類號(hào)：TM921. 5l文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1673-6540( 2009) 12-0030-04
0 引 言
風(fēng)機(jī)水泵類負(fù)載占全國(guó)耗電量的百分之，對(duì)其進(jìn)行節(jié)能改造在能源緊缺的今天變得尤為重要。由于雙饋調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，使其成為最有優(yōu)勢(shì)的調(diào)速改造方案之一。但是以前的變頻器是按工頻的整分?jǐn)?shù)來(lái)劃分分頻數(shù)的，很少考慮各個(gè)相鄰分頻級(jí)差下對(duì)應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速的級(jí)差，所以常規(guī)的相控交交變頻器只適合一般的單側(cè)變頻調(diào)速，而不適用于定、轉(zhuǎn)子同時(shí)供電的雙饋調(diào)速系統(tǒng)。傳統(tǒng)的雙變量三脈波交交變頻器由于波頭數(shù)少，運(yùn)行于整數(shù)分頻，調(diào)速級(jí)差大，運(yùn)行不平穩(wěn)，容易造成電機(jī)失步，使系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。因此本文在雙變量六脈波交交變頻器的基礎(chǔ)上，引入非整數(shù)分頻，通過(guò)計(jì)算****失步轉(zhuǎn)速，確定****頻差，從而選定分頻值，這樣可使任意相鄰的兩級(jí)之間調(diào)速時(shí)都不會(huì)引起雙饋凋速異步電機(jī)的失步，且能滿足生產(chǎn)工藝對(duì)調(diào)速平滑性的要求。
1 雙饋調(diào)速系統(tǒng)的原理
所謂雙饋調(diào)速系統(tǒng)，就是將繞線式異步電動(dòng)機(jī)的定子接工頻電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子接到一個(gè)幅值、頻率、相位和相序都可凋的獨(dú)立交流電源上，從而構(gòu)成定、轉(zhuǎn)子雙方同時(shí)饋電昀電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。其調(diào)速原理是：從轉(zhuǎn)子滑環(huán)上取出或輸入所需要的電能，此電能表現(xiàn)為轉(zhuǎn)差頻率的交流電【1】。改變變頻器輸出電壓幅值和相位，即可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。原理圖如圖1所示。
2轉(zhuǎn)速級(jí)差控制策略
2.1三脈波時(shí)調(diào)速曲線
在轉(zhuǎn)子側(cè)使用二脈波交交變頻器構(gòu)成雙饋調(diào)速系統(tǒng)時(shí)，由于每周期內(nèi)可用的整數(shù)波頭數(shù)少，因此在高頻段進(jìn)行調(diào)速Ⅱ，即在2分頻到5分頻之間時(shí)，用比較近似的畫法畫出系統(tǒng)的調(diào)速曲線，如圖2所示。由圖2可知，在亞同步電動(dòng)狀態(tài)下，2分頻與3分頻之間轉(zhuǎn)速級(jí)差達(dá)到了250 r/min，即使是4分頻到5分頻，轉(zhuǎn)速級(jí)差也在70 r/min，必然超出了這種電機(jī)的最小轉(zhuǎn)速差，電機(jī)調(diào)速時(shí)運(yùn)行會(huì)失步，系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)大的震蕩。對(duì)15分頻以下低頻段，由于調(diào)速電機(jī)的速度級(jí)差相對(duì)很小，再加上電機(jī)的巨大慣性作用，調(diào)速比較平滑，可以近似地看作無(wú)級(jí)差的調(diào)速，用直線段來(lái)表示調(diào)速過(guò)程。
2.2轉(zhuǎn)速級(jí)差控制策略的提出
雙變量交交變頻器輸出頻率的公式為：
當(dāng)m=3時(shí)fr=50 Hz，此時(shí)的變頻器稱為三脈波變頻器【2】，從而得輸出頻率為37.5、30、25、21. 43、18 75、16 67、15、13.64、12.5、11. 54 Hz...
當(dāng)m =6時(shí)fr=50 Hz，此時(shí)的變頻器稱為六脈，夏變頻器，由公式得到輸出頻率為：42 86、37.5、33 33，30、27. 27、25、23. 08、21. 43、20、18.75 Hz...
根據(jù)雙饋系統(tǒng)起動(dòng)及運(yùn)行需要可知電機(jī)定子串電阻起動(dòng)時(shí)，變頻器起始輸出為2分頻，起動(dòng)結(jié)束進(jìn)入調(diào)速階段時(shí)，轉(zhuǎn)子電源頻率需先經(jīng)過(guò)2分頻才能逐步調(diào)節(jié)到低頻段，若只對(duì)2分頻至5分頻這一段進(jìn)行整數(shù)分頻的話，電機(jī)轉(zhuǎn)速突變****，易引起電機(jī)失步【3】。當(dāng)電機(jī)極對(duì)數(shù)為2，同步轉(zhuǎn)速為1 500 r/min，由公式：△n=△f／np可知，欲使電機(jī)實(shí)現(xiàn)自平衡，轉(zhuǎn)差應(yīng)小于百分之五的額定轉(zhuǎn)速，考慮到交交變頻器輸出電壓的諧波影響，選擇百分之四，即1500 x 百分之4= 60△f/2，得到的輸出頻率級(jí)差不能大于2 Hz，也就是轉(zhuǎn)速級(jí)差小于60 r/min時(shí)，電機(jī)都能平滑過(guò)渡。
基于以上分析，對(duì)四極電機(jī)，得到三脈波變頻下整數(shù)分頻 |
