斩波内馈调速及其功率控制原理
“斩波内馈”是我国首创的一种新型交流调速技术,通过近二十年的实践探索和理论研究,斩波内馈调速在技术和理论上都取得了很大发展,实践表明,斩波内馈调速具有效率高,成本低,功率因数高,谐波分量小等优点,不仅为我国的高压、大容量风机泵类节能提供了一种经济、高效的调速技术和产品,也为世界的交流调速填补了一项空白。
事实上,变频调速与串级调速（包括双馈调速及内馈调速）具有极为相似的调速性能,例如调速效率、机械特性等都很一致,但按传统理论串级调速属于变转差率调速,被认为与变频调速有着本质的区别。显然,面对客观事实,传统电机学理论就值得探讨了。
为此,作者提出了“交流调速的功率控制原理”（P理论）,该理论表明,包括异步机在内的所有电动机,调速的实质在于功率控制。电机转速是通过电磁功率或损耗功率控制得到改变的,所有电机调速方法都是功率控制原理的具体实施。斩波内馈调速和变频调速同属高效率的电磁功率控制,它们只有控制对象的不同,而没有本质的区别。
1. 转子电磁功率控制与内馈调速
1．1 转子电磁功率控制调速原理
绕线型异步机的转子是开启的,可以通过电传导对转子直接进行电磁功率控制,实现高效率的调速。方法是从转子口移出或注入电功率,以改变转子的净电磁功率,使理想空载转速得以调节。转子电磁功率控制与定子的控制相比有以下特点：
①定子电压、频率不变,主磁通亦不变。因此可以方便地实现恒转矩调速,避免了定子控制调压变频的麻烦。
②可以通过转子的低压控制实现高效率的调速,回避了定子控制的高压问题。
③ 控制装置的容量可以小于电机容量,根据调速范围的需要具体确定,有利于降低成本。
④ 由于定、转子的隔离作用,可以抑制谐波电流对电源的影响。
⑤ 缺点是电机存在滑环和电刷。
对于图1的绕线型异步机模型
图1 绕线型异步机模型
当在转子的转差功率端口引入附加的电磁功率时,转子的净电磁功率
,（1）
式中：为定子传输给转子的电磁功率,
为附加电磁功率（以下称电转差功率）,
其值将随的方向和大小而改变。式（1）中的-表示移出,而+表示注入,前者使转子的净电磁功率减小,后者则使其增大,注意不要把理解成传统电机学中的转差功率,应该把中的电磁功率和损耗功率区别开来,两者性质不同,对调速的影响也不同,这里将称为电转差功率,它将改变异步机的理想空载转速。此时异步机的理想空载转速为：
。（2）
可见,-控制得到的是低同步调速,而+则是超同步调速。
1．2 内馈调速
低同步调速时,从转子移出的电转差功率馈入何处是调速的关键。传统的串级调速及双馈调速都是通过外附的变压器回馈电网,所存在的缺点有三：
① 电转差功率在系统中无谓的循环传输,没有产生能量转换,造成不必要的损耗,降低调速效率。
② 外附的变压器使系统复杂、庞大,成本增高。
③ 回馈电网的谐波电流分量较大。
内馈调速就是旨在克服上述缺点提出的。
