双馈电机的转子电源和控制技术

2023-06-19 理论教育版权反馈

【摘要】：表3.4 双馈电机的工作模式和附加电动势2.双PWM控制双馈调速系统图3.34所示是采用双PWM交-直-交变频器控制的双馈调速系统。图中，双馈电机转子电源由两台PWM控制的变流器组成，PWM控制逆变器可以通过脉宽控制使逆变器工作在整流或逆变状态。在同步速以上调速时，双馈电动机的电动和制动工作状态，也通过变流器PWM1和PWM2控制，PWM1和PWM2的工作状态见表3.4。

1.双馈电机的转子电源

双馈电机转子串联三相电源，通过转子三相电源产生的附加电动势E_add调节转速，对转子三相电源的要求是：

1）电源频率必须与转子电流频率相同，异步电动机转子电流频率f_r随转差变化（f_r=sf₁），也就是说转子变频电源（附加电动势）的频率必须随转差s调节。

2）电源E_add的方向和大小能调节（在双馈电机的五种工作模式中，对附加电动势E_add的要求见表3.4），并且E_add电源能输入或输出电流。即在转子电流I_r从E_add正极性端流入时E_add电源吸收电能，电能由转子电动势E_r输出，在转子电流从E_add正极性端流出时E_add电源输出电能，电能流向转子，也就是说，转子E_add应是一个能控制电能双向流的VVVF变频电源。在电力电子变频器出现前这样的电源是很难实现的，电力电子变频器发展后，交-交变频器和双PWM控制变频器可以实现电能双向流控制。

表3.4 双馈电机的工作模式和附加电动势

2.双PWM控制双馈调速系统

图3.34所示是采用双PWM交-直-交变频器控制的双馈调速系统。图中，双馈电机转子电源由两台PWM控制的变流器组成，PWM控制逆变器可以通过脉宽控制使逆变器工作在整流或逆变状态。PWM₁交流侧连接转子三相，也称转子侧变流器，在PWM₁整流时，将转子交流变为直流，变流器PWM₁吸收转子转差功率；在PWM₁逆变时，将直流变为交流，变流器PWM₁将转差功率注入转子。变流器PWM₂交流侧连接变压器，也称转子电源侧变流器，PWM₂整流时将交流变为直流，为逆变状态的PWM₁提供直流电源；PWM₂逆变时将PWM₁整流得到的直流电变为交流经变压器送回电源U_s。变流器PWM₁和PWM₂配合工作可以实现转差功率的双向流动。

如果电动机在次同步速范围内调速，控制变流器PWM₁工作在整流状态，将三相转子电动势E_r整流为直流U_d1，这时变流器PWM₂应工作在逆变状态，将直流（U_d2=U_d1）逆变为三相工频交流电。控制PWM₁输出的直流电压U_d1相当于控制转子附加电动势E_add，并控制转子电流进行调速。逆变状态的PWM₂输出工频三相电压为U_T的交流，PWM₂的脉宽控制可调节交流侧I_T，保持直流环节电压稳定（U_d1=U_d2）。在电动工作状态，转差功率经双PWM变流系统和变压器流向电源U_s，实现转差功率的回馈利用。在电动机需要制动时，控制变流器PWM₁为逆变，变流器PWM₂为整流，PWM₁向转子输出交流电，由PWM₁控制转子侧电压U_r和频率f_r。U_r控制了转子电流，使转差功率流向转子，频率f_r与转差成正比（f_r=sf₁），控制U_r和f_r可以控制制动速度。在同步速以上调速时，双馈电动机的电动和制动工作状态，也通过变流器PWM₁和PWM₂控制，PWM₁和PWM₂的工作状态见表3.4。在超同步速电动状态时PWM₁工作于逆变，PWM₂工作于整流；在超同步速制动状态，PWM₁工作于整流，PWM₂工作于逆变。电源侧变流器PWM₂无论是整流还是逆变都有一个保持直流环节电容C两端电压不变的要求。

图3.34 双PWM交-直-交变频器控制的双馈调速系统

双馈电机的转子电源和控制技术

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