斩波串级调速系统电机机械特性曲线的研究

王归新，裴合伟，晓琼，鲜万春

（1.三峡大学 电气与新能源学院／新能源研究院，湖北 宜昌 443002；2.中船重工海声科技有限公司，湖北 宜昌 443000）

斩波串级调速装置是一种调速性能优良、性价比高的调速节能产品，适合于电厂中风机和泵类设备的调速运用，但是在很多实际工程应用中，加入斩波串级调速装置后常发生随着负载转矩的增大而电机的转速会有明显的下降，从而影响正常的设备运行，严重时会导致电机的堵转。尤其是在联合运行下的整套系统由于其中电机单元的拖动能力下降会造成对整套系统一系列无法正常运行。针对上述现象，在基于对三相整流电路电源等效内阻抗对桥路整流输出影响分析的基础上，推导出导致电机随着负载转矩的增大而电机的转速会有明显下降的主要原因。最后得到的理论推导通过仿真和搭建的实验平台进行验证。

1 工作原理及结构

三相绕线式异步电动机斩波串级调速系统的主电路如图1所示。VD1～VD6为整流桥；VT1～VT6为晶闸管组成的有源逆变器，逆变控制角选择固定角为βmin（约为30°），逆变器的输出电压Ud＝2.34UAcosβmin（UA为电网A 相的电压有效值）；电感L1、开关器件IGBT、二极管VD、滤波电容C组成Boost斩波电路；L2为平波电抗器［1］。

图1 斩波串级调速系统主结构Fig.1 Chopper cascade speed control system

在传统的串级调速系统中加入Boost斩波电路后，当IGBT导通时，Urec＝0V；当IGBT关断时，Urec＝Ud。通过改变IGBT的导通时间（即改变占空比D的大小）从而可以调节整流桥直流侧电压Udc的大小，Udc为

式中：D 为占空比，D＝ton／T，ton为开关管IGBT的导通时间，s，T为斩波电路的开关周期，T＝ton＋toff。……