7.2异步电机在次同步电动状态下的双馈系统——串级调速系统学习要点：基本思路在异步电机转子回路中附加交流电动势调速的关键就是在转子侧串入一个可变频、可变幅的电压。怎样才能获得这样的电压呢？对于只用于次同步电动状态的情况来说，比较方便的办法是将转子电压先整流成直流电压，然后再引入一个附加的直流电动势，控制此直流附加电动势的幅值，就可以调节异步电动机的转速。对直流附加电动势的技术要求系统方案图7-5电气串级调速系统原理图功率变换单元式（7-5）工作原理起动控制工作原理（续）工作原理（续）结论*7.3异步电动机串级调速时的机械特性概述在串级调速系统中，异步电动机转子侧整流器的输出量Ud、Id分别与异步电动机的转速和电磁转矩有关。因此，可以从电动机转子直流回路着手来分析异步电动机在串级调速时的机械特性。*7.3.1异步电动机串级调速机械特性的特征根据式（7-5），当系统在理想空载状态下运行时（Id=0），转子直流回路的电压平衡方程式变成理想空载转速方程特性分析2．机械特性的斜率与最大转矩转子回路电阻的影响串级调速时的机械特性图从图7-5中可以看出，异步电动机相当于转子整流器的供电电源。如果把电动机定子看成是整流变压器的一次侧，则转子绕组相当于二次侧，与带整流变压器的整流电路非常相似，因而可以引用电力电子技术中分析整流电路的一些结论来研究串级调速时的转子整流电路。但是，两者之间还存在着一些显著的差异。1.转子整流电路2.电路分析换相重叠现象换相重叠波形根据“电力电子技术”中介绍的理论，换相重叠角为由式（7-8）可知，换相重叠角随着整流电流Id的增大而增加。当Id较小，在0°~60°之间时，整流电路中各整流器件都在对应相电压波形的自然换相点处换流，整流波形正常。转子整流电路的工作状态转子整流电路的工作状态（续）转子整流电流与、p间的函数关系串级调速时转子整流电路的电流和电压串级调速时转子整流电路的电压上两式中当0<p<30°，=60°时表示转子整流电路工作在第二工作区；当p=0，=0~60°时表示转子整流电路工作在第一工作区。*7.3.3异步电动机串级调速机械特性方程式2.系统的稳态电路方程以上三式中RL——直流平波电抗器的电阻；XT——折算到二次侧的逆变变压器每相等效漏抗，XT=XT1'+XT2。RT——折算到二次侧的逆变变压器每相等效电阻，RT=RT1'+RT2。3.转差率与转速方程转速特性方程分析式（7-15）可以看出，等号右边分子中的第一项是转子直流回路的直流电压等效电动势系数公式转速特性方程的直观形式注意在直流调速系统中，电动势系数Ce是常数，但在串级调速系统中，CE是负载电流的函数，它是使转速特性成为非线性的重要因素，故两个符号的下角不同，以示区别。两种转速特性的比较两种转速特性的比较（续）4.电磁转矩方程电磁转矩公式因为，5.串级调速的机械特性方程第一工作区的机械特性方程式s10——相应值下的理想空载转差率；s1m——对应于计算最大转矩Te1m的临界转差率：Te1m——系统在第一工作区的“计算最大转矩”。由于在异步电动机串级调速时，负载增大到一定程度，必然会出现转子整流器的强迫延迟换相现象，也就是说，系统必然会进入第二工作区。而Te1m是在p=0的条件下由式（7-19）求得的，它只表示若系统能继续保持第一工作状态将会达到的最大转矩。第二工作区的机械特性方程式s20——相应与p值下的理想空载转差率：注意在用式（7-23）计算第二工作区的一段机械特性时，等号左边分母中仍用Te1m，这是为了使第一、二工作区的机械特性计算公式尽量一致，不要误解为第二工作区的最大转矩就是Te1m，它具有另外一个最大转矩Te2m。几种最大转矩的关系和计算按照上面的推导，可得[40]式（7-26）说明，异步电动机串级调速时所能产生的最大转矩比正常接线时减少了17.3%，这在选用电机时必须注意。另外，由式（7-27）可知，Te1-2=0.716Tem，而异步电动机的转矩过载能力一般大于2，即Tem≥2TeN，所以当电动机在额定负载下工作时，还是处于第一工作区。6.异步电动机串级调速时的机械特性