子电阻转子电阻定转子绕组的变比折算至转子侧的定子电阻电动机的额定转矩折算至转子侧的电动机漏电抗逆变变压器参数初步计算如下变压器二次额定电压拆算至支流侧的变压器等效电阻拆算至二次侧的变压器漏抗平波电抗器直流电阻串调运行是额定转矩如下串调运行直流回路额定电流串调运行是额定转矩转矩降低系数串调运行时最高转速的确定如下串调系统直流回路等效总电阻取系统过载系数，则有直流回路最大电流为最大电流时的电势系数最大电流时所对应的最高转速取，则转速降低系数功率降低系数电动机校验因此，所选电动机容量合适。换向重叠的校验如下是换向重叠角谭建成主编电机控制专用集成电路北京机械工业出版社，何希才，姜余祥编著电动机控制电路应用举例北京中国电力出版社，胡崇岳主编现代交流调速技术北京机械工业出版社，高秀珍，姚瞬才等编著电机及控制系统实验北京国防工业出版社，陈伯时，陈敏逊编著交流调速系统北京机械工业出版社，造纸机晶闸管串级调速系统摘要关键词目录引言十几年前，串级调速作为种高效率的交流无级调速曾经盛行时，随着近代变频调速的兴起，串级调速日渐萧条，被误认为是落后的调速技术。串级调速真的比变频调速逊色吗实际上，串级调速在效率机械特性等本质方面，和变频调速几乎是完全致的，而且高压串级调速的经济性明显优于变频调速。尤其在高压大容量风机泵类节能方面，串级调速的些优势表现的更为明显。如何评价交流调速技术的优劣，不同的需求有不同的标准。但普遍的共识是效率高调速平滑即无级调速调速范围宽调速产生的负面影响如谐波功率因数等小成本低廉。交流电动机，特别是鼠笼式异步电动机与直流电动机相比具有些突出的优点制造成本低重量轻惯性小可靠性和运行效率高维修工作量小能在恶劣的甚至在有易燃易爆性气体的环境中安全运行。这些与现代调速系统要求的可靠性可用性可维修性相致。但同时交流电动机本身是个非线性强耦合的多变量系统，其可控性较差。而随着电力电子技术和自动控制技术的迅速发展以及各种高性能的电力电子器件产品的出现，为交流调速系统的发展创造了有利条件。特别是年代初出现的矢量变换控制技术以及在矢量变换基础上相继出现的磁通反馈矢量控制转差型矢量控制直接转矩控制等实用系统，大大推进了交流传运控制技术的发展。这些新型的交流传动控制技术与高性能的变频器相结合，就有可能使利用交流电动机构成的交流伺服系统在性能上与高精度的直流伺服系统相匹配。特别是在些大容量高转速或特殊环境下应用的场合，交流调速系统已显示出无比的优越性，电气传动交流化的时代随之而来。而异步电动机有三种基本的调速方式，即改变极对数改变转差率和改变供电电源频率调速系统方案的确定系统方案选择的原则是在满足生产机械工艺要求和确保产品质量的前提下，力求投资少效益高和操作方便。根据造纸机对电气传动系统的要求，由于调速范围小，采用晶闸管串级调速是较而电动机产生的电磁转矩也随而减小，于是电动机开始减速，转差率增大。随着增大，转子电流开始回升，也相应回升，直到转速降至个值，串入反相位的幅值越大，电动机的稳定转速就越低。当转子串入的与同相位时，电动机的转速升高。同相位的串入后，立即使增大，即于是，电动机的相应增大转速将上升减小。随着的减小，开始减小，也相应减小，直到转速上升到个值，减小到使得复原到与负载转矩平衡时，升速过程结束，电动机便在高速下稳定运行。由上面分析可知，当与反相位时，可使电动机在同步转速以下调速，称为低同步串级调速，这时提供的装置从转子电路中吸收电能并回馈到电网。与同相位时，可使电动机朝着同步转速方向加速，幅值越大，电动机的稳定转速越高，当幅值足够大时，电动机的转速将达到甚至超过同步转速，这称为超同步串级调速，这时提供的装置向转子电路输入电能，同时电源还要向定子电路输入电能，因此又称为电动机的双馈行为。串级调速的机械特性如图所示，当与同相位时，机械特性基本上是向右上方移动当与反相位时，机械特性基本上是向左下方移动。因此机械特性的硬度基本不变，但低速时的最大转矩和过载能力降低，起动转矩也减小。串级调速的调速性能比较好，但获得附加电动势的装置比较复杂，成本较高，且在低速时电动机的过载能力较低，因此串级调速最适用于调速范围不太大般的场合。图串级调速时的机械特性主电路设备和元器件的计算与选择电动机的选择容量的选择。考虑到串调运行的异步电动机由于额定转矩额定运行时最高转速的降低及其他因素的影响，使电动机允许最大输出功率较自然接线运行时的额定功率降低。取电动机容量系数倍，则选择电动机额定功率为根据造纸机转速及传动要求，选择绕线转子三相异步电动机型，，，，，，，，，，丫联结。电动机的校验。为了进行电动机校验，并计算串级调速系统的静态和动态性能，需要知道系统有关参数，特别是异步电动机本身的参数。要合适的种调速节能方案。采用晶闸管串级调速后，按电动机的最大转矩值降低为原来的计算，本电动机仍近似具有倍的转矩过载能力，能够满足工艺提出的要求。为了满足系统静动态特性的要求，本系统选用具有电流内环和转动外环的典型双闭环自动调速系统。本调速系统的主要组成部分有异步电动机转子整流器频敏变阻器有源逆变器触发装置和信号检测等元件。整流器和逆变器均采用三相桥式电路。图为本系统所采用方案的示意框图。为了减少串调装置的容量和满足使电动机能完全脱离调速装置而高速运转的要求，本系统不使用串调装置的直接起动，而是采用频敏变阻器进行起动。起动完毕后，若需转入调速状态下低速工作，只需将接触器接通，断开，即可切换至串级调速运行状态。在调速装置发生障碍时，先经频敏变阻器升速，先经频敏变阻器升速，然后通过触点短接转子，使电动机全速运行，这样可以调速装置进行检修而不中断生产。补偿电容图造纸机传动系统框图串级调速的基本原理在异步电动机的串级调速中，如果不在转子回路串接电阻，而是引入个附加电动势，且令的频率和转子电动势的频率相等，则转子回路的总电动势即为转子电动势和附加电动势的代数和，从而使转子电流随着二者的相互关系而变化。如果对电动势的方向及数值加以控制，就会得到性能远比转子串电阻调速法优越的结果。首先是节省了电阻上的热能损耗其次是改变附加电动势的大小和方向十分灵活方便，可做到平滑无级调速。绕线转子电动机的串级调速，在负载转矩不变的条件下，异步电动机的电磁功率常数，转子铜损耗与转差成正比，所以转子铜损耗又称为转差功率。转子串接电阻调速时，转速调的很低，转差功率很小，效率很低，所以转子串接电阻调速很不经济。如果在转子回路中不串接电阻，而串接个与转子电动势同频率的附加电动势如图所示，通过改变值的大小和相位，同样也可实现调速。产生附加电动势装置图转子串的串级调速原理图串级调速的基本原理可分析如下未串时，转子电流为当转子串入的与反相位时，电动机的转速下降。因为反相位的串入后，立即引起子电流的减少，即指标之间的关系。双闭环系统的稳态系数计算转数反馈系数取转数最大给定，转数反馈系数为转速负反馈回路比较电压实选稳定电压为的硅稳压管。电流反馈系数取转速调节器的限幅值，则有转速调节器稳态放大系数实取，则取电流环的稳态放大系数，则系统的稳态速降低速时静差率满足系统稳态性能要求。双闭环系统的动态参数计算调节器动态参数可以按典型Ⅰ型系统设计，也可以按典型Ⅱ型系统设计。典型Ⅰ型的结构简单，易于计算，系统超调量小，但抗扰性能差典型Ⅱ型系统结构较复杂，计算较繁琐，且系统超调量大，但抗干扰性强。对本系统来说，若从抗干扰能力角度出发，电流闭环和转速闭环均应按典型Ⅱ型系统设计。但实际系统要求电流超调量小，故本系统的电流闭环按典型Ⅰ型系统设计。转速环的扰动量主要是负载。系统要求抗干扰能力强，动态速降小，恢复时间短，因此，决定转速环动态参数按典型Ⅱ型系统设计。电流闭环动态参数计算。电流闭环由串调系统直流主回路形成的大惯性环节与晶闸管变器电流检测及反馈滤波等小惯性群组成。由于实际系统电流环的时间常数很小，且反映迅速，而与转速成比例却变化缓慢，故电动势干扰对电流的影响可忽略不计。所以，由图可单独画出电流闭环动态结构图，如图所示。图电流闭环动态结构图利用结构图变换，并把给定滤波作用合并起来，等效于环内，则得到图单位反馈形式。对于三相桥式电路，平均失控时间为电流反馈滤波时间常数，取由于电流反馈信号取三相桥式整流电路，信号中含有的脉动成分，为了衰减这些交流分量，需设置电流反馈滤波器。实践证明，若取，则可将其脉动分量衰减到原来的左右。它们都是小时间常数，可以按小惯性环节的近似处理方法，用来代替。这样，测速机，由于有整流的换流作用，输出信号是脉动直流电压，故必须经反馈滤波器滤波，以滤波脉动成分，可防止干扰信号侵入系统，本系统取的计算电动机转矩系数电动机在工作电流附近线性化的转矩系数