六脉波交交变频双馈系统调速策略
冯明远， 杜庆楠（河南理工大学电气学院，河南焦作454003）
摘要：针对目前三脉波交交变频器应用于双馈调速系统时，调频调速范圈小、运行容易失步的现状，在六脉波交交变频器的基础上，提出r转速级差控制策略，利用非整数分频，实现高频段的平滑调速，并通过建立双馈调速试验系统，对该测速策略进行了试验验证：结果表明这种调速策略能够很好地完成在同步速上下百分之三十调速，且调速平滑性好，因此具有很大的实用价值。
关键词：交交变频；双馈系统；调速
中图分类号：TM921. 5l文献标识码：A文章编号：1673-6540( 2009) 12-0030-04
0 引 言
风机水泵类负载占全国耗电量的百分之，对其进行节能改造在能源紧缺的今天变得尤为重要。由于双馈调速系统的优点，使其成为最有优势的调速改造方案之一。但是以前的变频器是按工频的整分数来划分分频数的，很少考虑各个相邻分频级差下对应电机转速的级差，所以常规的相控交交变频器只适合一般的单侧变频调速，而不适用于定、转子同时供电的双馈调速系统。传统的双变量三脉波交交变频器由于波头数少，运行于整数分频，调速级差大，运行不平稳，容易造成电机失步，使系统不能正常运行。因此本文在双变量六脉波交交变频器的基础上，引入非整数分频，通过计算****失步转速，确定****频差，从而选定分频值，这样可使任意相邻的两级之间调速时都不会引起双馈凋速异步电机的失步，且能满足生产工艺对调速平滑性的要求。
1 双馈调速系统的原理
所谓双馈调速系统，就是将绕线式异步电动机的定子接工频电网，转子接到一个幅值、频率、相位和相序都可凋的独立交流电源上，从而构成定、转子双方同时馈电昀电动机系统。其调速原理是：从转子滑环上取出或输入所需要的电能，此电能表现为转差频率的交流电【1】。改变变频器输出电压幅值和相位，即可改变电动机的转速。原理图如图1所示。
2转速级差控制策略
2.1三脉波时调速曲线
在转子侧使用二脉波交交变频器构成双馈调速系统时，由于每周期内可用的整数波头数少，因此在高频段进行调速Ⅱ，即在2分频到5分频之间时，用比较近似的画法画出系统的调速曲线，如图2所示。由图2可知，在亚同步电动状态下，2分频与3分频之间转速级差达到了250 r/min，即使是4分频到5分频，转速级差也在70 r/min，必然超出了这种电机的最小转速差，电机调速时运行会失步，系统会出现大的震荡。对15分频以下低频段，由于调速电机的速度级差相对很小，再加上电机的巨大惯性作用，调速比较平滑，可以近似地看作无级差的调速，用直线段来表示调速过程。
2.2转速级差控制策略的提出
双变量交交变频器输出频率的公式为：
当m=3时fr=50 Hz，此时的变频器称为三脉波变频器【2】，从而得输出频率为37.5、30、25、21. 43、18 75、16 67、15、13.64、12.5、11. 54 Hz...
当m =6时fr=50 Hz，此时的变频器称为六脉，夏变频器，由公式得到输出频率为：42 86、37.5、33 33，30、27. 27、25、23. 08、21. 43、20、18.75 Hz...
根据双馈系统起动及运行需要可知电机定子串电阻起动时，变频器起始输出为2分频，起动结束进入调速阶段时，转子电源频率需先经过2分频才能逐步调节到低频段，若只对2分频至5分频这一段进行整数分频的话，电机转速突变****，易引起电机失步【3】。当电机极对数为2，同步转速为1 500 r/min，由公式：△n=△f／np可知，欲使电机实现自平衡，转差应小于百分之五的额定转速，考虑到交交变频器输出电压的谐波影响，选择百分之四，即1500 x 百分之4= 60△f/2，得到的输出频率级差不能大于2 Hz，也就是转速级差小于60 r/min时，电机都能平滑过渡。
基于以上分析，对四极电机，得到三脉波变频下整数分频 |
