内反馈调速系统在胶东调水高疃泵站运行中的应用

【摘要】简述了内反馈高频斩波调速系统的组成、基本工作原理、控制转速、调节泵站流量原理等，对泵站规划设计及安全经济运行有重要意义。

【关键词】内反馈；调速；泵站

胶东调水工程是国家南水北调东线工程的重要组成部分，从山东省滨州市打渔张引黄闸引黄河水，输送至至威海市米山水库，胶东调水工程与南水北调山东段共同形成山东省南北贯通、东西互济的“T”字型调水大动脉，实现长江水、黄河水、当地水的联合调度、优化配置，有效缓解胶东乃至全省的水资源紧缺局面。其中高疃泵站是山东省胶东调水工程第8级抽水加压泵站，也是向威海供水的关键泵站，上游接暗渠，下游接通往威海的压力管道，位于烟台市福山区高疃镇。高疃泵站总设计流量5.5立方米每秒，四台水泵型号800S65机组（三备一用），水泵设计扬程65.78米，单泵设计流量1.9立方米每秒。配套电机T1700-8/1430，YRCT800-8各两台。其中调速机组采用的是新型内反馈高频斩波调速系统，这也是整个泵站的关键设备，可以通过调速调节水泵流量，达到与上下游的流量匹配，进而实现整根系统的联合调度运行。

一、内反馈高频斩波调速系统的工作原理

1.设备组成

内反馈电机高频斩波调速系统由内反馈调速电机及调速装置组成。内反馈调速电机与普通绕线电机相比，处有定子绕组及转子绕组外，在定子槽内，添加了一个反馈绕组，取代串级调速装置中的外馈变压器。内反馈电机高频斩波调速装置由转子整流器、高频斩波器、晶闸管相控逆变器及DSP控制器组成。

2.基本工作原理

高频斩波部分是一个BOOST升压电路

电路中的电感L和电容C值都很大。当V处于通态时，电源E向电感L充电，充电电流基本恒定为I1，同时电容C上的电压向负载R供电，因C值很大，基本保持输出电压u0值为恒值，记为UO。设V处于通态的时间为ton，此阶段电感L上积蓄的能量为EI1ton。当V处于断态时E和L共同向电容C充电，并向负载R提供能量。设V处于断态的时间为toff，则在此期间电感L释放的能量为（UO-E）I1toff。当电路处于稳态时，一个周期T中电感L积蓄的能量与释放的能量相等，即EI1ton=（UO-E）I1toff，化简得：UO= E 或 Uo=E 。

3.控制转速原理

在实际运用中，通过控制电机转速达到控制流量的目的，控制原理是：转子的电势为SE20，在转子整流电路电压平衡是，忽略二极管压降，不考虑电路的换相重叠压降，有Kuv·SE20=Ui+IdR，（其中Kuv：转子电路整流系数，S：转差率，Id：整流电流，R：等效的转子整流电路及斩波电路总电阻，E20：转子电路开路电压）。在系统工作时，改变斩波占空比D即可改变转差率S，也就改变的转速。当增大占空比D时，等效的E降低，由于机械转动惯量很大，电机转速不会瞬间变化，所以电动机转子整流电流Id很快增大，电动机电磁转矩相应增大，电机加速，转速升高，转差率S下降，又使电机电流下降，电磁转矩下降，故又在新的平衡点达到平衡。当减小占空比时亦然，S升高会在新的平衡点稳定运行，这就是高频斩波调速系统的基本工作原理。通过改变电机转速进而实现流量控制。

二、应用效果

高频斩波调速的变流装置在转子回路中，而电机的转子回路是低压回路，转子的开路电压一般为1500V左右，而在转子回路经调速装置闭合工作时，一般其工作电压只有几百到一千伏，对单只半导体便可承受，例如高疃泵站的反馈电压只有几百伏，晶闸管选用的是1000伏的。这样不但运行可靠，也可结余投资。更重要的是设备维护方便，可以在线维护。高疃泵站的调速系统运行平稳，可实现流量的无极调节，对压力管道运行有重要意义。

三、结语

综上所述，内反馈调速系统较好的解决了泵站调流问题，同时也可节约投资和运行成本，具有經济、节能、安全等诸多优点，因此在今后的泵站设计及安全运行中有广泛应用。

作者简介：李永成 （1986.3-） 大学本科 单位：山东省胶东调水工程福山管理站