串級調(diào)速的基本原理

  可控硅串級調(diào)速是在電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路串一可變電勢，通過改變電勢的大小進(jìn)行調(diào)速，電動機(jī)的轉(zhuǎn)子功率經(jīng)過可控有源逆變器，變?yōu)榕c電網(wǎng)同頻率的交流電能，將轉(zhuǎn)差功率返回電網(wǎng)，因此效率高。其基本原理如下：先將異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子電壓經(jīng)過三相橋式整流，整成直流（Ud），再在直流側(cè)串入一個(gè)與其相反的直流電勢（Uβ），Uβ是由可控硅有源逆變器產(chǎn)生，通過改變逆變器的逆變角β來改變Uβ的大小，從而達(dá)到調(diào)速與節(jié)能目的。
結(jié)構(gòu)：
本裝置由可控硅整流器、逆變器、電抗器、頻敏變阻器、觸發(fā)器、保護(hù)部份等組成。

整流器
由可控硅串級調(diào)速電氣原理圖所示，GZ1~GZ6組成三相整流橋，將電機(jī)轉(zhuǎn)子交流電壓變?yōu)橹绷麟妷篣d，作為可控硅逆變壓器的直流電源。整流器正極經(jīng)平波電抗器接電機(jī)定子零線，整流器負(fù)極接逆變器陰極。

逆變器
KGZ1~KGZ3組成三相零式逆變器，陽極分別接三相交流電壓，陰極接整流器陽極，通過觸發(fā)脈沖控制，改變了逆變角β的大小，就可改變逆變器電壓Uβ的大小，從而達(dá)到調(diào)速的目的；當(dāng)逆變電壓增加時(shí)，回路電流Id減少，電動機(jī)的轉(zhuǎn)子電流亦相應(yīng)減少，電磁力矩小于機(jī)械阻力矩，電機(jī)減速，轉(zhuǎn)差率S增加，直至電磁力矩與機(jī)械阻力矩相平衡；反之，Ub減小，Id增大，電動機(jī)轉(zhuǎn)速增加。

平波電抗器
平波電抗器DL在串調(diào)系統(tǒng)中的作用是保證小電流時(shí)連續(xù)，限制Δi/Δt電流上升率，使系統(tǒng)工作可靠。本裝置的平波電抗器采用擺動式電抗器，當(dāng)電流增大時(shí)，鐵芯飽和，電感減小。

頻敏變阻器
頻敏變阻器BL作限制起動電流用。當(dāng)接觸器吸合時(shí)，BL接入，電機(jī)起動，經(jīng)過延時(shí)，電機(jī)加速至接近異步轉(zhuǎn)速，此時(shí)轉(zhuǎn)子電壓頻率很低，投入串調(diào)或異步運(yùn)行。

保護(hù)環(huán)節(jié)
在逆變器三相進(jìn)線設(shè)有C110~C112、R110~R112組成的阻容吸收保護(hù)，吸收電網(wǎng)操作過電壓，壓敏電阻YR1~YR3作為浪涌電壓吸收，吸收過電壓的峰值。
在交流進(jìn)線設(shè)有KRD1~KRD3快速熔斷器作短路保護(hù)。

電控車間安裝有2臺引風(fēng)機(jī)調(diào)速設(shè)備，單機(jī)功率為1600kW，2用2備。調(diào)速裝置為串級調(diào)速系統(tǒng)，逆變部分采用的是ABB公司DCS500B產(chǎn)品，在技術(shù)上有一定先進(jìn)性。其控制部分采用微電腦控制，串級調(diào)速設(shè)備的參數(shù)設(shè)定、運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示等都集中在一塊操作屏上。在對設(shè)備的監(jiān)測和保護(hù)方面，從而取代了大量的中間繼電器，提高了系統(tǒng)的集成度和可靠性。機(jī)組在運(yùn)行時(shí)，檢測串調(diào)系統(tǒng)的參數(shù)，隨時(shí)可以調(diào)用，以便對設(shè)備的監(jiān)測和維護(hù)。

此系統(tǒng)具有三種工作模式，即CASCADE(串調(diào))、BYPASS(旁路)、SCRO(轉(zhuǎn)子短路)。三種工作模式既互相聯(lián)系，又有區(qū)別，三者之間可以平滑切換。串調(diào)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到最低串調(diào)速度時(shí)，串調(diào)系統(tǒng)投入，電機(jī)速度可以在最高與最低調(diào)速范圍內(nèi)調(diào)節(jié)；旁路運(yùn)行時(shí)，電機(jī)帶起動電阻起動，然后起動電阻短接，電機(jī)全速運(yùn)行；轉(zhuǎn)子短路運(yùn)行時(shí)，介于串調(diào)和旁路方式之間，在調(diào)速范圍內(nèi)時(shí)，和串調(diào)運(yùn)行方式相同，當(dāng)給定值大于最大調(diào)速范圍時(shí)，自動轉(zhuǎn)入旁路運(yùn)行，串調(diào)系統(tǒng)脫開，當(dāng)給定值在調(diào)速范圍內(nèi)時(shí)，串調(diào)系統(tǒng)又自動投入，機(jī)組運(yùn)行在串調(diào)方式。

在設(shè)備運(yùn)行中，我們發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)仍存在一些問題：
串調(diào)系統(tǒng)功率因數(shù)比較低，所以需要加裝就地補(bǔ)償裝置和諧波吸收裝置。