串级调速的再讨论

前言

　　串级调速源于英语“ cascade control ”，意为“级联控制”，系指当时异步机转子与外附的直流电动机两级联接所形成的调速，虽然后来改进，用静止的电力电子变流装置和变压器取代直流电动机，但串级调速的称谓被习惯地沿用下来。

　　十几年前，串级调速作为一种高效率的交流无级调速曾经盛行一时，随着近代变频调速的兴起，串级调速日渐萧条，被误认为是落后的调速技术。串级调速真的比变频调速逊色吗？实际上，串级调速在效率、机械特性等本质方面，和变频调速几乎是完全一致的，而且高压串级调速的经济性明显优于变频调速。尤其在高压大容量风机泵类节能方面，串级调速的某些优势表现的更为明显。实践是检验真理的唯一标准，在近代工业迫切呼唤交流调速发展的今天，尤其是风机水泵调速节能迫在眉睫，我们应该反思，如此轻率地放弃串级调速是否明智？

　　如何评价交流调速技术的优劣，不同的需求有不同的标准。但普遍的共识是： ⑴ 效率高； ⑵ 调速平滑即无级调速； ⑶ 调速范围宽； ⑷ 调速产生的负面影响（如谐波、功率因数等）小； ⑸ 成本低廉。如果把高压型变频调速和串级调速应用作以对比，就会发现变频调速并非如我们期望的那样理想，而串级调速也不象我们评价的那样逊色。

　　理论是指导实践的基础。之所以产生上述情况，主要原因是调速理论误导所致，当然，也和串级调速当时技术上存在缺陷有关。调速理论界大多认为，串级调速的理论问题已经彻底弄清楚了 * ，实际未必尽然。例如，为什么串级调速的同步转速不变而理想空载转速却改变？为什么转子串电阻的机械特性是汇交于理想空载转速的软特性曲线，而串级调速却是平行的硬特性曲线？转差功率回馈为什么会导致理想空载转速的改变？诸多问题 , 无论是传统还是近代的调速理论，都没有对此做出完整、科学的解释，串级调速一直局限在变转差率原理的束缚中，被结论为是区别而且逊色于变频的调速。

　　具有相同结果的不同方法，必然遵循共同的规律。既然串级调速和变频调速有一致的调速特性，调速原理就不应该是对立而是统一的。在事实与理论发生碰撞的情况下，我们只有尊重事实反思理论。

　　本文根据作者提出的交流调速功率控制原理，从理论上重新分析、讨论了串级调速，并指出，串级调速与变频调速是殊途同归的，两者同属于电磁功率控制原理，除了调速控制的对象不同之外，原理上是完全一致的。本文同时分析了串级调速技术上存在的问题和不足，并结合作者的多年实践 —— 内馈调速及斩波控制，指出了串级调速的改进要点和发展方向。

关键词：异步机 串级调速 效率 原理

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