结论 17

参考文献 18

致 谢 19

第1章 前言

双馈电机具有良好的调速性能和高效率，可以调节电网的有功和无功功率，提高电网的稳定性等优点，所以有广阔的发展前途。但是通常的双馈电机都采用双向变流器，成本高，控制技术复杂，因此，双馈电机调速技术的应用也有一定程度的限制。本文提出了基于80C196MC单片机的新控制方法，设计一种多功能变流器的拓扑结构能够适用于电机的多种运行模式。既保留了双馈电机技术原有的优点，又简化了控制技术以及降低了成本。

第2章 双馈电机的基本结构以及原理

2。1 基本结构

双馈调速是将带电能分别馈入电机的定子绕组和转子绕组，馈入定子绕组的电流频率固定，而转子绕组则是通过变流器馈电，即由变流器向转子绕组馈入频率，幅值，相位以及相序可调的电能，来完成功率因数的调节。中小功率的双馈电机一般采用交-直-交变频器，改变SPWM的调制度可实现功率因数的调节。大功率电机一般采用的是交-交变频器，虽然造价比较低，但是需用的晶闸管数量较多。中小功率双馈电机的调速方法的基本结构如图2-1，K1和K2是切换开关。

图2-1 双馈电机调速系统的原理框图

2。2 基本原理

当电机稳态运行的时候，任何旋转的电机的磁式都是相对静止的，直流、同步、异步电机都相同。对于绕线式异步电机，如果把转子绕组电路断开，单独在定子绕组通上频率为fs的三相交流电，就会形成一个相对于定子的旋转磁场，旋转角速度为ωs=2πfs，此时转子则静止不动。如果把定子绕组电路断开，单独在转子绕组通上频率为fs的三相交流电，那么就形成一个相对于转子的旋转磁场，旋转角速度为ωs=2πfs，此时定子静止不动。现在将定、转子绕组同时通上频率为fs=fsL的三相交流电，并且使定子、转子磁场同相旋转，那么两个磁场就像同步电机的定子、转子磁场那样，N、S极相互吸引并且保持同步(两磁场相对静止)，而转子本身则保持静止不动。然后，再通过转子电流的频率降低，则转子磁场相对转子的旋转电角速度也降低，但是只要定子、转子两个磁场很强，那么两个磁场的N、S极间的引力就可以使转子本身以及拖动的负载转动，并且加速。过程中，转子磁场旋转的电角速度降低的部分会由转子的旋转电角速度ωr补足，使两个磁场仍然保持同步。如果把转子电流频率逐渐降到零，转子的旋转的电角速度将和定子磁场的旋转电角速度同步。这时，如果把转子电源的频率变为负值，即改变转子电源频率的相序以使转子磁场转向改变，则转子转速将超过定子磁场的同步转速，达到超同步速。升高转子电源频率，转速可以在超同步速的范围内调节。写成数学关系式，根据定、转子旋转磁场相对静止的普遍规律，有：

式中：ωs，是定子旋转磁场的电角速度 

      ωsL，是转子旋转磁场的电角速度

       ωr，是转子旋转的电角速度

当ωs 和ωsL 旋转方向相同时， 式( l) 和式( 2) 中取“+” , 电机低于同步速运行; 当ωs  和ωsL 旋转方向相反时, 式( l) 和式( 2) 中取“-” , 电机高于同步速运行; 当ωsL = 0 时, 变流器向转子绕组馈人直流励磁电流, 电机以同步速运行。

为了减小变流器的容量以降低成本, 通常采用转子绕组串电阻启动方式, 待电机转速达到双馈调速范围后, 再转入双馈调速控制。由此可见, 双馈电机调速系统有多种运行模式, 为了保证不同运行模式的可靠转换, 从而对变流器的设计和控制提出了一系列特殊要求。