六脈波交交變頻雙饋系統(tǒng)調(diào)速策略
馮明遠， 杜慶楠（河南理工大學電氣學院，河南焦作454003）
摘要：針對目前三脈波交交變頻器應用于雙饋調(diào)速系統(tǒng)時，調(diào)頻調(diào)速范圈小、運行容易失步的現(xiàn)狀，在六脈波交交變頻器的基礎上，提出r轉(zhuǎn)速級差控制策略，利用非整數(shù)分頻，實現(xiàn)高頻段的平滑調(diào)速，并通過建立雙饋調(diào)速試驗系統(tǒng)，對該測速策略進行了試驗驗證：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，因此具有很大的實用價值。
關(guān)鍵詞：交交變頻；雙饋系統(tǒng)；調(diào)速
中圖分類號：TM921. 5l文獻標識碼：A文章編號：1673-6540( 2009) 12-0030-04
0 引 言
風機水泵類負載占全國耗電量的百分之，對其進行節(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，使其成為最有優(yōu)勢的調(diào)速改造方案之一。但是以前的變頻器是按工頻的整分數(shù)來劃分分頻數(shù)的，很少考慮各個相鄰分頻級差下對應電機轉(zhuǎn)速的級差，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，運行于整數(shù)分頻，調(diào)速級差大，運行不平穩(wěn)，容易造成電機失步，使系統(tǒng)不能正常運行。因此本文在雙變量六脈波交交變頻器的基礎上，引入非整數(shù)分頻，通過計算****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之間調(diào)速時都不會引起雙饋凋速異步電機的失步，且能滿足生產(chǎn)工藝對調(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機的定子接工頻電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子接到一個幅值、頻率、相位和相序都可凋的獨立交流電源上，從而構(gòu)成定、轉(zhuǎn)子雙方同時饋電昀電動機系統(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，即可改變電動機的轉(zhuǎn)速。原理圖如圖1所示。
2轉(zhuǎn)速級差控制策略
2.1三脈波時調(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，由于每周期內(nèi)可用的整數(shù)波頭數(shù)少，因此在高頻段進行調(diào)速Ⅱ，即在2分頻到5分頻之間時，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，在亞同步電動狀態(tài)下，2分頻與3分頻之間轉(zhuǎn)速級差達到了250 r/min，即使是4分頻到5分頻，轉(zhuǎn)速級差也在70 r/min，必然超出了這種電機的最小轉(zhuǎn)速差，電機調(diào)速時運行會失步，系統(tǒng)會出現(xiàn)大的震蕩。對15分頻以下低頻段，由于調(diào)速電機的速度級差相對很小，再加上電機的巨大慣性作用，調(diào)速比較平滑，可以近似地看作無級差的調(diào)速，用直線段來表示調(diào)速過程。
2.2轉(zhuǎn)速級差控制策略的提出
雙變量交交變頻器輸出頻率的公式為：
當m=3時fr=50 Hz，此時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m =6時fr=50 Hz，此時的變頻器稱為六脈，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)起動及運行需要可知電機定子串電阻起動時，變頻器起始輸出為2分頻，起動結(jié)束進入調(diào)速階段時，轉(zhuǎn)子電源頻率需先經(jīng)過2分頻才能逐步調(diào)節(jié)到低頻段，若只對2分頻至5分頻這一段進行整數(shù)分頻的話，電機轉(zhuǎn)速突變****，易引起電機失步【3】。當電機極對數(shù)為2，同步轉(zhuǎn)速為1 500 r/min，由公式：△n=△f／np可知，欲使電機實現(xiàn)自平衡，轉(zhuǎn)差應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，得到的輸出頻率級差不能大于2 Hz，也就是轉(zhuǎn)速級差小于60 r/min時，電機都能平滑過渡。
基于以上分析，對四極電機，得到三脈波變頻下整數(shù)分頻 |
