1 概述
传统的同步电动机和同步发电机转速都是安稳的，转子由直流电流励磁。改动励磁电流的巨细，可改动电机的功率因数。若将惯例直流励磁的沟通同步电机(电动机或发电机)的转子绕组改为三相(或两相)对称绕组，并对其进行沟通励磁，这样比一般同步电机多两个可调量，除经过调理励磁电流幅值巨细调理电机功率因数外，还可经过调理励磁电流的频率改动电机转速。别的，经过调理励磁电流的相位改动电机的有功功率和无功功率，然后可使电机的有功、无功、转速、功率因数完成归纳“最优”操控，到达电机双馈调速体系高效节能的意图。这种电机的转速可在同步转速上下调理，并可运转于机械特性的“二象限”(即“电动”和“发电”情况)，特别适用于转速调理规模有限的泵类负载，还可组成变速恒频发电体系，使水轮机或风轮机一向处于最高功率工况运转，以适应变
化的水力或风力情况，减轻振荡、汽蚀损害，延伸设备运用寿数。这种沟通励磁电机有人称之为“异步化同步电机”、“双馈电机”或“超同步串级调速电机”(简称超同步串调电机)。
一般的沟通鼠笼型异步电机和同步电机的转子均没有沟通励磁绕组。沟通同步电机惯用直流励磁，只要直流励磁绕组(图1);鼠笼型异步电动机无专用励磁绕组，一般从定子侧取沟通励磁电流(图2);绕线型异步电动机转子虽有三相绕组，但一向不是作沟通励磁用，而是作串电阻调速或起动用(图3)，或与“整流器———(有源)逆变器”连成一体组成惯例“低同步串级调速”(图4)。
本文对楚湘科技发展有限公司最近研制的智能化节能新产品———电机双馈调速体系的功能与特色以及运用作用等予以介绍，以便推动电机高效节能作业的迅速发展和广泛运用。
2 单馈电动机和双馈电动机
2.1 单馈电动机
一般，人们将电动机定子由电网馈电，定子绕组从电网汲取电磁功率(P1)，并转变为轴输出功率(PM)和转子转差功率(PS)的鼠笼式沟通感应电动机、转子串电阻起动或调速的绕线式异步电动机、低同步串级调速绕线式异步电动机称为
“单馈”电机。单馈电机的转差功率(PS)有的为零(图1);有的耗费于转子绕组内部(图2);有的耗费于外接电阻(图3);有的收回电网(图4)。总归，转差功率(PS)大都“丢失”了。“单馈”电机的转差功率PS、轴输出功率PM、定子侧电磁功率P1关系为
2.2 双馈电动机
当电机的定子与转子分别由外电源供电时，则被称为“双馈电机”。广义的双馈概念应由电机定子s、定子侧电能变换器C1;电机转子r、转子侧电能变换器C2;转子励磁变压器T;转子方位检测器TG 和操控器C3组成(图5)。它实质上是一台包含定、转子供电电源的一般绕线式异步电动机。
因为绕线转子异步电动机更具有一般沟通电机的含义，其定、转子侧供电电源能够交换。在实践运用中，为了简化双馈电机结构，一般省去定子侧电能变换器C1，而将定子绕组直接由工频电网供电，转子绕组则由另一套转差能量(PS)“可逆”流通的独立可调沟通电源C2(下称沟通励磁电源)馈电(图6)。
欲使绕线式异步电动机从“单馈电机”变为“双馈电机”必须在转子侧接入沟通励磁电源，引进沟通附加电势，并操控励磁电流的幅值、频率和相位(即C2 应向转子供给沟通励磁电流)。所以，双馈电机实质上是传统线绕异步电动机与现代电力电子技术和数控技术结合的产品。
3 电机双馈调速体系
3.1 正相序沟通励磁电流
正相序沟通励电流由a 寅b 寅c，如图7 所示。从鼠笼型或绕线型异步电动机运转原理可知，当定子供电电源为A寅B寅C时，其转子感应电流的相序也为a 寅b 寅c，转子旋转磁场棕2 的方向与定子旋转磁场棕1 的方向相同，转差功率PS 从
转子侧流出，电机转差功率流向与惯例低同步串级调速(图4)相同。设电机定子电源频率为f1，转子电源频率为f2，欲使电机安稳运转则转速应为
3.2 反相序沟通励磁电流
3.3 直流励磁
直流励磁电流频率为零，即f2=0。相当于由C2向转子绕组供给直流励磁。从式(3)或式(4)可知电机处于同步“电动”情况，即棕r =棕1 。
交直流主动励磁电源能够依据人们的需求主动操控电动机励磁电流的相序、频率、相位和幅值，在大规模内调理电机转速、功率因数和有、无功功率的巨细，使其驱动的作业机械一向处于最佳情况运转，以到达进步功率、节省能源、减缓损害、延伸设备运用寿数的意图。
4 变速恒频发电体系
无论是并网运转或是独自供电的发电机组，都严格要求其电能频率在某一规定值(如50 Hz)上。为了满意此要求，一般需对原动机(如水轮机，汽轮机，风轮机等)设置杂乱的调速体系，以操控原动机一向以额外转速运转，但因为水头(汽压差或风力)和负荷的改变，水轮机若仍以固定的额外转速运转，则可能发生严峻的汽蚀损坏和振荡，功率下降，引起巨大能量丢失及设备寿数缩短。关于
任一水头和负荷的组合情况，都能够找到一个使水轮机功率高、汽蚀振荡小的最优转速值。跟着水头和负荷的改变其相应的最优转速值是改变的，人们希望水轮机一向处于最优转速运转。即要求发电机转子的转速棕r 能够随时发生改变，但发电机输出的电能频率f1固定不变，明显，需求在发电机转子转速棕r 和发电机定子电流频率f1 之间设置一个耦合主动调理环节。
5 双馈调速的优越性
5.1 无级调速功能的效益
本产品能使电力拖动电机在额外转速基础上完成无级升速运转，这一功能对那些高速运转的机械加工、特别传动体系十分有利，并可运用那些因为泥沙淤渍河槽举高，使接近瘫痪的泵站可从头复生，具有巨大的社会效益。1998年，长江特大
洪水和强降雨突击使湖北省嘉鱼县金水流域内湖水上涨，湖北省嘉鱼县余码头泵站超扬程1.41 m。
因为泵站电机为“恒速”运转的同步电动机，水泵无法进步扬程运转，被逼停机达76 天。农田犁地及农人饲养鱼池淹没在渍水中，经济丢失超越5个亿。若本项目6 kV/800 kW 产品转为此类泵站开发，则可使其完成“超同步”(20%)提速运转，挽救因泵机“单速”运转带来的巨大经济丢失，终究完毕我国泵站一遇洪水超扬程被逼停机的现象。
