理论教育 变频调速系统中异步电动机的发电状态优化方案

变频调速系统中异步电动机的发电状态优化方案

时间:2023-06-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:在电力拖动系统里,异步电动机的基本工作状态是电动状态。图12-4 异步电动机的发电状态a)释放位能 b)释放动能电动机的工作频率下降 在变频调速系统中,转速的下降是通过降低频率来实现的。

变频调速系统中异步电动机的发电状态优化方案

在电力拖动系统里,异步电动机的基本工作状态是电动状态。但在某些特殊的电力拖动系统里,以及在一些改变参数后的暂态过程中,也有可能出现发电运行状态。

1.发电状态的产生 在变频调速系统里,出现发电状态主要有两种情况:

(1)起重机械的重物下降 重物下降时,在重物的重力加速度作用下,转子的转速将有可能超过同步转速,而使电动机处于发电状态。重物在高处时,位能较大,重物下降时,位能将减小。所以,重物下降的过程也是电力拖动系统释放位能的过程,如图12-4a所示。因为这时电动机里的电磁转矩是制动转矩,所以也称为再生制动状态。

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图12-4 异步电动机的发电状态

a)释放位能 b)释放动能

(2)电动机的工作频率下降 在变频调速系统中,转速的下降是通过降低频率来实现的。假设电动机在较高频率下运行,其转速也较高。当降低频率时,同步转速随即降低。但电动机的转子却因为有惯性,并不立刻下降。于是出现了同步转速低于转子转速的状态,即发电状态或再生制动状态,如图12-4b所示。

当电力拖动系统在较高频率下运行时,动能较大。而在频率下降的过程中,因为转速在降低,故电力拖动系统的动能也在减小。所以,频率下降的过程,也是电力拖动系统释放动能的过程。

总之,电力拖动系统在释放能量的过程中,所释放的能量将转换成电能,而使电动机处于再生制动状态,即发电状态。

2.变频器的泵升电压

(1)变频器的直流电压 如上所述,在重物下降以及频率下降(减速)过程中,电动机都将处于再生制动状态,电流滞后于电压的相位差角大于π/2,所以在滤波电容器上,大部分时间是接受电动机反方向电流的充电;小部分时间是向电动机放电,如图12-5所示。很明显,是充电的时间长,而放电的时间短,于是直流电压上升。因为充电电流并不连续,而是每半个周期充电一次,中间还略有间隔,工作状态与活塞泵类似,故称为泵升电压。(www.daowen.com)

直流电压如超过一定的限值,会损坏变频器的元器件,是需要加以限制的。

(2)直流电压与减速时间 变频器中,频率下降的快慢,是可以由用户任意预置的。变频器的输出频率从基本频率下降到0Hz所需要的时间,称为减速时间,用tD表示,如图12-6a所示。

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图12-5 泵升电压

如减速时间预置得长,则频率下降得慢,电动机转子的转速跟得上同步转速的下降,在减速过程中保持较小的转差,泵升电压较小,不会超过上限值,如图12-6b所示。

反之,如减速时间预置得短,则频率下降得快,电动机转子的转速将跟不上同步转速的下降,在减速过程中的转差增大,泵升电压也较大,直流电压将超过上限值,导致变频器因过电压而跳闸,如图12-6c所示。

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图12-6 减速时间与直流电压

a)减速时间定义 b)减速慢 c)减速快

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