双闭环控制的异步电动机串级调速系统的设计(编辑修改稿)

双闭环控制的异步电动机串级调速系统的设计(编辑修改稿)内容摘要：

系统主电路由三相绕线异步电动机、整流装置、逆变装置、逆变变压器和平波电抗器组成。 根据公式 和 ，当电动机在恒转矩负载下稳态运行时，可以认为 Id 近似为恒值。 若增大逆变角 β，则逆变电压减小，但电动势转速因存在机械惯性尚未变化，所以，整流电压仍维持原值，因而直流回路电流 Id 及转子电流 I2 相应增大，使电机加速。 在加速过程中， S 减小，电流 Id 及整流电压随之减小直至达到新的平衡，电动机仍进入新的稳定状态以较高转速运行。 同理，减小 β值可以使电动机在较低的转速下运行。 本系统主电路元器件参数计算及型号选择 异步电动机的选择 （ 1）电动机型号的选定 本设计中，根据所给数据，最大负载功率 KWPL 72 ，由于一般最大负 载功率为额定功率的 75%左右，即 KWPP LN  因此在查电动机型号时我选择了YR250M4 电动机，采用 Y/ 接法。 该型号电动机参数如表 ： 表 电动机 YR250M4 参数表 电动机型号 YR250M4 额定功率（ nP ） 90KW 满载时转速 ( n ) 1457r/min 效率（  ） 91% 功率因数（ cos ） 同步转速 ( 0n ) 1500r/min 静差率 (S) S 调速范围 (D) D=3 转子电压 ( nU2 ) 524V 转子电流 ( nI2 ) 109A 定子电压（ nU1 ） 380V 定子电流（ nI1 ） 极对数（ P） 4 频率（ f） 50HZ 转动惯量（ 2mkg ） 额定转矩 （ 2）电动机容量校核 1）电动机参数计算 额定转差率： 14571500101  n nnS n () 定子电阻：   0 3 5 6 73 0 2 8 6 8 111nnnI SUr () 转子电阻：  0 7 9 0 93 0 2 8 6 2 43 222nnnISUr () 双闭环控制的异步电动机串级调速系统的设计 7 定子绕阻的变化： 6 8 8 2 43 8 21 nnM U UK () 折算到转子侧的定子电阻：  39。 211MKrr 电动机额定转矩： mNn PTnnn  5901457 9095659565 () 折算到转子侧的漏抗：    10 03 0321 0 23/38 021 023/2222221211MnMnM KrrT PUX ）（ () 2）逆变变压器参数初步计算 逆变变压器二次侧线电压： VUU nT o s 524)311(c o s3110m i n22  ）（ () 逆变变压器折算至直流侧电抗（取 %5%KU ）  1 0 6 0 93 0 %22nTKT IUUX () 折算至直流侧等效电阻：  0 2 1 0 93 0 22nTT IUr () 3）平波电抗器直流电阻  0 2 7 0 935 2 22nnd IUr () 4）在串级调速状态运行时的额定转矩： 当 S=1 时，电动机定子折算到直流侧的等效电阻为 139。 r ，故电动机额定转矩为： dndnMndndnMdKn IIXrUnIIXmrUT       339。 39。 121101 () 考虑到换相重叠角  的影响，并经过线性处理，上式中 dnI 为： AII ndn 431 3 2  () 即 M8 0 4 4 3)1 0 2 7 (5 2 5 0 05 6   NT kn () 转矩降低系数 9 08 0 0  nKnM TTK () 西南石油大学本科毕业设计（论文） 8 5）串级调速状态运行时最高转速的确定： 直流回路总等效电阻为 TMdTM XmXmrrrR  222  （ ） 式中电动机折算到直流侧的等效电阻，可按功率相等原则进行折算，即      MnMdnn rIrIrrI 3239。 3 2221222  () 得 )39。 ( 21 rrrM  ()  )( R () 若串级调速系统运行时  ，则直流回路最大电流 dmI 为 AII dndm 5 4   () 最大电流时电势系数为：   1m i n/5 6 5 0 0 5 8)1 0 2 7 (5 2 )339。 (110  rVnIXrUC dmMde () 最大转速： m i n/ a x rC RIUn e dmd   () 则 m i n/4 5 631 m a xm i n rnn  () 转速降低系数 a x  nn nnK () 功率降低系数  nMP KKK () 校验 kwKWKPPL 75  () 故所选电动机合适。 dmd II 时换相重叠角 双闭环控制的异步电动机串级调速系统的设计 9 0011 60225242 os)221(c os2   nMdmUXI () 系统工作在第一工作区。 逆变变压器的参数计算与选择 在串级调速系统中，常在晶闸管整流装置的交流侧设置逆变变压器。 其目的是： （ 1） 把可控整流装置与交流电 网隔离，以抑制电网的浪涌对晶闸管的影响； （ 2）能取得与被控异步电机工作相匹配的逆变电压并有合理的控制。 5 0 04 5 61 5 0 01 m i n1m a x  n nnS （ ） 逆变变压器二次侧线电压： VVUSU nnT 4 2 430co s 5 2 s 0m i n2m a x2   （ ） 又因为： AII nT 10922  逆变变压器计算容量为： kwkwIUS TTnT 0 4 0 94 2 433 822   （ ） 逆变变压器一次侧电流： AUSInTT 1 2 23 8 038 0 0 4 8311  （ ）  0 934 2 22TTnTn IUr （ ）  1 1 2 因此 R 修正为：  )( R （ ） m i n/ a x rRIUn dmd   （ ） 符合前面所取的 maxn 的值。 西南石油大学本科毕业设计（论文） 10 硅整流元件及晶闸管的选择 （ 1）整流装置 如图 为三相不可控整流电路，该装置的作用是将转子侧的交流电动势转换为直流电压。 转子整流器用的硅整流二极管，是在低频率、大电流下工作，所承受的电压与调速范围有关，这就是整流二极管的工作特点。 下面，讨论在上述条件下通过计算选择硅整流二极管的方法。   dmIAVT IKI 2~)(  （ ） 式中 IK （三相桥式电路、电感性负载）     AI AVT 9 0 . 1 11~1 4 5 83 6 ~  （ ） 取 AI AVT 160)(  因为 VUU nTm 6 0 04 2 422 2  （ ）   VUU mT 1800~12020~2  （ ） 故：根据以上计算可以选择整流二极管的型号为： R1800 个整流二极管 3~负载VT1VT3VT5VT4VT6VT2 三相交流电压VT1VTVT546E+ 图 整流装置原理图 图 三相全控有源逆变电路 （ 2）逆变装置 如图 是三相全控有源逆变电路，提供一个可调的直流电压作为调速所需的附加电动势，同时将电动机产生的转差 功率功率经逆变变压器回馈回电网。   dmAVT IKI 1)( 2~ （ ） 式中 K （三相桥式电路、电感性负载） AAVIT 19 0~14 836 )2~()(  （ ） 取 AI AVT 200)(  可以选取型号为 KK200A 的晶闸管 6 个 双闭环控制的异步电动机串级调速系统的设计 11 平波电抗器电感量的计算与选择 在可控硅串级调速系统中，电动机转子整流回路中必须串接平波电抗器，其主要原因有如下几点： （ 1）电流脉动分量在电机转子中造成的附加损耗限制在允许范围内； （ 2）使电动机在最小工作电流时任能保证电流的连续，避免电流断续对电动机的影响。 （ 3）限制短路电流的上升率，是快速开关能及时动作，尽可能避免损坏快速熔断器。 串入电感量计算： 电动机的等效电感 DL 为： mHmHfXL MM 1010 3    （ ） 逆变变压器的等效电感 DL 为： mHmHfXL TT 3    () 按电流连续要求的电感量 )(23m i n21 TMdTId LLIUKL  () 式中 AII dnd %5m i n  () IK mHL d )(21 7 4 2 46 9  () 考虑限制电流连续时的电感量 2dL 为： )(23210)( 23222 TMdninTddmd LLISUfUUL   () )( 4243002 32   ()。