六脈波交交變頻雙饋系統調速策略
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速系統時，調頻調速范圈小、運行容易失步的現狀，在六脈波交交變頻器的基礎上，提出r轉速級差控制策略，利用非整數分頻，實現高頻段的平滑調速，并通過建立雙饋調速試驗系統，對該測速策略進行了試驗驗證：結果表明這種調速策略能夠很好地完成在同步速上下百分之三十調速，且調速平滑性好，因此具有很大的實用價值。
關鍵詞：交交變頻；雙饋系統；調速
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，對其進行節能改造在能源緊缺的今天變得尤為重要。由于雙饋調速系統的優點，使其成為最有優勢的調速改造方案之一。但是以前的變頻器是按工頻的整分數來劃分分頻數的，很少考慮各個相鄰分頻級差下對應電機轉速的級差，所以常規的相控交交變頻器只適合一般的單側變頻調速，而不適用于定、轉子同時供電的雙饋調速系統。傳統的雙變量三脈波交交變頻器由于波頭數少，運行于整數分頻，調速級差大，運行不平穩，容易造成電機失步，使系統不能正常運行。因此本文在雙變量六脈波交交變頻器的基礎上，引入非整數分頻，通過計算****失步轉速，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速時都不會引起雙饋凋速異步電機的失步，且能滿足生產工藝對調速平滑性的要求。
1 雙饋調速系統的原理
所謂雙饋調速系統，就是將繞線式異步電動機的定子接工頻電網，轉子接到一個幅值、頻率、相位和相序都可凋的獨立交流電源上，從而構成定、轉子雙方同時饋電昀電動機系統。其調速原理是：從轉子滑環上取出或輸入所需要的電能，此電能表現為轉差頻率的交流電【1】。改變變頻器輸出電壓幅值和相位，即可改變電動機的轉速。原理圖如圖1所示。
2轉速級差控制策略
2.1三脈波時調速曲線
在轉子側使用二脈波交交變頻器構成雙饋調速系統時，由于每周期內可用的整數波頭數少，因此在高頻段進行調速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的調速曲線，如圖2所示。由圖2可知，在亞同步電動狀態下，2分頻與3分頻之間轉速級差達到了250 r/min，即使是4分頻到5分頻，轉速級差也在70 r/min，必然超出了這種電機的最小轉速差，電機調速時運行會失步，系統會出現大的震蕩。對15分頻以下低頻段，由于調速電機的速度級差相對很小，再加上電機的巨大慣性作用，調速比較平滑，可以近似地看作無級差的調速，用直線段來表示調速過程。
2.2轉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...
根據雙饋系統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，起動結束進入調速階段時，轉子電源頻率需先經過2分頻才能逐步調節到低頻段，若只對2分頻至5分頻這一段進行整數分頻的話，電機轉速突變****，易引起電機失步【3】。當電機極對數為2，同步轉速為1 500 r/min，由公式：△n=△f／np可知，欲使電機實現自平衡，轉差應小于百分之五的額定轉速，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分頻 |
