【摘要】簡(jiǎn)述了內(nèi)反饋高頻斬波調(diào)速系統(tǒng)的組成、基本工作原理、控制轉(zhuǎn)速、調(diào)節(jié)泵站流量原理等，對(duì)泵站規(guī)劃設(shè)計(jì)及安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有重要意義。

【關(guān)鍵詞】?jī)?nèi)反饋；調(diào)速；泵站

膠東調(diào)水工程是國(guó)家南水北調(diào)東線工程的重要組成部分，從山東省濱州市打漁張引黃閘引黃河水，輸送至至威海市米山水庫(kù)，膠東調(diào)水工程與南水北調(diào)山東段共同形成山東省南北貫通、東西互濟(jì)的“T”字型調(diào)水大動(dòng)脈，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)江水、黃河水、當(dāng)?shù)厮穆?lián)合調(diào)度、優(yōu)化配置，有效緩解膠東乃至全省的水資源緊缺局面。其中高疃泵站是山東省膠東調(diào)水工程第8級(jí)抽水加壓泵站，也是向威海供水的關(guān)鍵泵站，上游接暗渠，下游接通往威海的壓力管道，位于煙臺(tái)市福山區(qū)高疃鎮(zhèn)。高疃泵站總設(shè)計(jì)流量5.5立方米每秒，四臺(tái)水泵型號(hào)800S65機(jī)組（三備一用），水泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程65.78米，單泵設(shè)計(jì)流量1.9立方米每秒。配套電機(jī)T1700-8/1430，YRCT800-8各兩臺(tái)。其中調(diào)速機(jī)組采用的是新型內(nèi)反饋高頻斬波調(diào)速系統(tǒng)，這也是整個(gè)泵站的關(guān)鍵設(shè)備，可以通過(guò)調(diào)速調(diào)節(jié)水泵流量，達(dá)到與上下游的流量匹配，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整根系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行。

一、內(nèi)反饋高頻斬波調(diào)速系統(tǒng)的工作原理

1.設(shè)備組成

內(nèi)反饋電機(jī)高頻斬波調(diào)速系統(tǒng)由內(nèi)反饋調(diào)速電機(jī)及調(diào)速裝置組成。內(nèi)反饋調(diào)速電機(jī)與普通繞線電機(jī)相比，處有定子繞組及轉(zhuǎn)子繞組外，在定子槽內(nèi)，添加了一個(gè)反饋繞組，取代串級(jí)調(diào)速裝置中的外饋?zhàn)儔浩鳌?nèi)反饋電機(jī)高頻斬波調(diào)速裝置由轉(zhuǎn)子整流器、高頻斬波器、晶閘管相控逆變器及DSP控制器組成。

2.基本工作原理

高頻斬波部分是一個(gè)BOOST升壓電路

電路中的電感L和電容C值都很大。當(dāng)V處于通態(tài)時(shí)，電源E向電感L充電，充電電流基本恒定為I1，同時(shí)電容C上的電壓向負(fù)載R供電，因C值很大，基本保持輸出電壓u0值為恒值，記為UO。設(shè)V處于通態(tài)的時(shí)間為ton，此階段電感L上積蓄的能量為EI1ton。當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)E和L共同向電容C充電，并向負(fù)載R提供能量。設(shè)V處于斷態(tài)的時(shí)間為toff，則在此期間電感L釋放的能量為（UO-E）I1toff。當(dāng)電路處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T中電感L積蓄的能量與釋放的能量相等，即EI1ton=（UO-E）I1toff，化簡(jiǎn)得：UO= E 或 Uo=E 。

3.控制轉(zhuǎn)速原理

在實(shí)際運(yùn)用中，通過(guò)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到控制流量的目的，控制原理是：轉(zhuǎn)子的電勢(shì)為SE20，在轉(zhuǎn)子整流電路電壓平衡是，忽略二極管壓降，不考慮電路的換相重疊壓降，有Kuv·SE20=Ui+IdR，（其中Kuv：轉(zhuǎn)子電路整流系數(shù)，S：轉(zhuǎn)差率，Id：整流電流，R：等效的轉(zhuǎn)子整流電路及斬波電路總電阻，E20：轉(zhuǎn)子電路開(kāi)路電壓）。在系統(tǒng)工作時(shí)，改變斬波占空比D即可改變轉(zhuǎn)差率S，也就改變的轉(zhuǎn)速。當(dāng)增大占空比D時(shí)，等效的E降低，由于機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大，電機(jī)轉(zhuǎn)速不會(huì)瞬間變化，所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子整流電流Id很快增大，電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩相應(yīng)增大，電機(jī)加速，轉(zhuǎn)速升高，轉(zhuǎn)差率S下降，又使電機(jī)電流下降，電磁轉(zhuǎn)矩下降，故又在新的平衡點(diǎn)達(dá)到平衡。當(dāng)減小占空比時(shí)亦然，S升高會(huì)在新的平衡點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行，這就是高頻斬波調(diào)速系統(tǒng)的基本工作原理。通過(guò)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)而實(shí)現(xiàn)流量控制。

二、應(yīng)用效果

高頻斬波調(diào)速的變流裝置在轉(zhuǎn)子回路中，而電機(jī)的轉(zhuǎn)子回路是低壓回路，轉(zhuǎn)子的開(kāi)路電壓一般為1500V左右，而在轉(zhuǎn)子回路經(jīng)調(diào)速裝置閉合工作時(shí)，一般其工作電壓只有幾百到一千伏，對(duì)單只半導(dǎo)體便可承受，例如高疃泵站的反饋電壓只有幾百伏，晶閘管選用的是1000伏的。這樣不但運(yùn)行可靠，也可結(jié)余投資。更重要的是設(shè)備維護(hù)方便，可以在線維護(hù)。高疃泵站的調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，可實(shí)現(xiàn)流量的無(wú)極調(diào)節(jié)，對(duì)壓力管道運(yùn)行有重要意義。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，內(nèi)反饋調(diào)速系統(tǒng)較好的解決了泵站調(diào)流問(wèn)題，同時(shí)也可節(jié)約投資和運(yùn)行成本，具有經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、安全等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此在今后的泵站設(shè)計(jì)及安全運(yùn)行中有廣泛應(yīng)用。

作者簡(jiǎn)介：李永成 （1986.3-） 大學(xué)本科 單位：山東省膠東調(diào)水工程福山管理站