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理工毕业论文

高压斩波内馈调速在聊城电厂的应用(1)

摘要:1 引言 随着电力工业的迅速发展和电力系统商业化运营及竞价上网的实施,发电企业挖掘内部潜力,节能降耗日显重要。发电企业辅机配置容量余度较大是一个普遍问题。另外,电力供应饱和,发电机组的调峰任务逐步加大。因此,推行辅机电机调速节能势在必行。电机
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1 引言

随着电力工业的迅速发展和电力系统商业化运营及竞价上网的实施,发电企业挖掘内部潜力,节能降耗日显重要。发电企业辅机配置容量余度较大是一个普遍问题。另外,电力供应饱和,发电机组的调峰任务逐步加大。因此,推行辅机电机调速节能势在必行。电机调速不仅可以节能降耗,还可以避免调峰时电机的频繁启停,降低电机故障率及延长电机使用年限,给企业带来巨大的经济效益。
山东聊城热电有限公司(原聊城发电厂)是第一个在全国电力行业采用斩波内馈交流调速的企业,继1997年在#2炉乙送风机(300kw/4p-6kv)产品成功运行之后,先后在其它辅机上采用斩波内馈调速,经过长时间的实践运行,产品可靠性及性能得到检验,收到了显著的节能(35-52%)效果和经济效益。斩波内馈调速在我厂的辅机应用如表1所示。表1 斩波内馈调速应用情况一览表 (6kv)
2 斩波内馈交流调速系统构成
2.1 调速控制装置构成;
(1) 调速控制装置型号为krh-2;
(2) 起动柜、斩波柜、逆变柜
(3) 具有就地控制:启动、停止、调速、全速切换功能;具有远方控制;
(4) dcs自动控制接口,转速指令信号4-20ma,转速输出信号4-20ma,自动/手动,调速控制id信号。
2.2 斩波内馈调速电机
内馈调速电机的安装尺寸与原电机相同,并与斩波控制装置成为并联关系,当调速控制装置意外故障时,自动保护装置可以自动将电机切换成恒速运行,不至于造成电机停运,提高了系统的可靠性。3 斩波内馈调速系统基本原理

斩波内馈调速是一种以低压(通常约为200-500v)控高压(6kv-10kv)的高效率调速技术,突出特征在于“内馈”与“斩波”两项高新技术的有机结合。
3.1 内馈调速及其功率控制原理
根据电机学的理论,电机的转速与机械功率及电磁转矩成如下关系:
(1)
式中:ω为机械转速
pm为机械功率
t为电磁转矩
又,根据能量守恒,有
(2)
因此 (3)
其中:pem为电磁功率,p2为转子损耗。
公式(2)表明,电机转速可以通过电磁功率或损耗功率两种控制获得调节。电磁功率控制改变的是理想空载转速,调速是高效率的;损耗功率控制增大转速降,调速是低效率的。所有调速方法都归属于功率控制原理之中。这一原理便是内馈调速发明人屈维谦率先提出的"电机调速的功率控制理论"(即p理论)。
由于电磁转矩在调速稳态时,取决于负载转矩的大小,当负载转矩一经为客观的工况所确定之后,电磁转矩就随之被决定了,因此,电磁转矩不仅与调速控制无关,而且不能随意改变。动态转矩对转速的作用只表现在调速的过渡过程中,转矩的变化是功率控制和转速响应滞后的结果,在一定的功率控制作用下,动态转矩随转速响应自动减小,直至新的负载平衡时为零。因此,电机转速只能通过功率控制来实现。
内馈调速是基于转子的高效率电磁功率控制调速,通过将转子的部分功率(即电转差功率)移出来,使转子的净电磁功率发生改变,于是根据p理论,电机转速就相应得到控制。为了获得高性能的调速,加强电机调速的内因,内馈调速在电机定子上另外设置了内馈绕组,用来接受电转差功率,有源逆变器使内馈绕组工作在发电状态,通过电磁感应将功率反馈给电机定子。使定子的有功功率基本与机械输出功率相平衡,内馈调速因此而得名。与变频调速相比,斩波内馈调速只是控制对象不同,两者遵循的是同一原理,因此并不存在本质的区别。图1 斩波内馈功率圆图及系统图

3.2 斩波的作用与意义
斩波器的作用相当于按一定的频率、周期性地接通和关断的高速开关。控制斩波的占空比,就可以实现对逆变电流的控制,也就是控制了反馈到内部内馈绕组的电流和功率,从而实现内馈调速。其意义在于: