交流调速系统的设计
交流调速系统的一般技术要求
交流调速系统的一般技术要求交流调速系统主要应用于电机控制领域，通过改变电机的工作频率来实现对电机转速的调解。
在不同的应用场景下，交流调速系统需要满足一系列的技术要求，以确保系统的稳定运行和高效性能。
本文将从以下几个方面介绍交流调速系统的一般技术要求。
一、电机选型交流调速系统需要根据实际应用需求选择合适的电机。
在选型过程中，需要考虑电机的额定功率、额定转速、负载特性等因素。
此外，还需根据工作环境的特殊要求选择适合的电机类型，如防爆电机、高温电机等。
二、变频器性能交流调速系统的核心组成部分是变频器，其性能对系统整体的控制精度和稳定性至关重要。
常见要求包括变频器的输出频率范围、输出电压范围、输出电流能力、响应速度等。
同时，变频器还应具备过载保护、短路保护、过压保护等功能，以提高系统的安全性。
三、控制方式交流调速系统可以通过多种控制方式实现，如开环控制和闭环控制。
开环控制适用于对转速要求不高的场景，闭环控制适用于对转速精度较高的场景。
在选择控制方式时，需综合考虑应用需求、成本、稳定性等因素。
四、反馈传感器闭环控制系统需要使用反馈传感器来实时监测电机的转速，并将信息反馈给控制器进行调节。
常见的反馈传感器包括编码器、霍尔传感器等。
选择合适的反馈传感器可提高系统的控制精度和稳定性。
五、系统的安全性和可靠性交流调速系统在运行过程中需要具备良好的安全性和可靠性。
这包括防止过载、短路等故障的发生，以及系统的过温保护、过压保护等功能。
此外，还需要对系统进行合理的绝缘、接地等设计，以确保人身安全和设备的正常运行。
六、EMC要求交流调速系统需要满足电磁兼容（EMC）的要求，以保证系统在电磁环境中的正常工作，同时不会对周围的其他设备和系统造成干扰。
在设计和使用过程中，需要采取各种措施，如滤波器、屏蔽等，以减少电磁辐射和抗干扰能力。
七、故障诊断和维修交流调速系统需要具备故障诊断和维修功能，以提高系统的可维护性和可靠性。
系统应该具备故障自诊断的能力，能够及时发现和报告故障信息。
交直流调速系统
交直流调速系统•引言•交直流调速系统基本原理•交直流调速系统组成与结构目录•交直流调速系统控制策略•交直流调速系统性能分析•交直流调速系统设计与实践•交直流调速系统应用与展望引言01CATALOGUE调速系统概述调速系统的定义调速系统是一种能够改变电动机转速的控制系统，通过调整电动机的输入电压、频率等参数，实现对电动机转速的精确控制。
调速系统的分类根据电动机类型不同，调速系统可分为直流调速系统和交流调速系统两大类。
其中，直流调速系统具有调速范围广、静差率小等优点，而交流调速系统则具有结构简单、维护方便等特点。
交直流调速系统的发展与应用发展历程交直流调速系统经历了从模拟控制到数字控制的发展历程。
早期的调速系统主要采用模拟控制技术，随着计算机技术的发展，数字控制技术逐渐取代了模拟控制技术，使得调速系统的性能得到了显著提升。
应用领域交直流调速系统广泛应用于工业生产的各个领域，如机械制造、冶金、化工、纺织等。
在现代化生产线中，交直流调速系统是实现自动化生产的关键技术之一，对于提高生产效率、降低能耗具有重要意义。
交直流调速系统基本原理02CATALOGUE直流电机通过电枢电流和磁通量的相互作用产生转矩，实现电机的旋转运动。
直流电机原理调速方式控制策略直流调速系统通过改变电枢电压、电枢电阻或磁通量来调节电机的转速。
直流调速系统常采用PID 控制、模糊控制等策略，实现电机转速的精确控制。
030201交流电机通过定子电流产生的旋转磁场与转子电流的相互作用，实现电机的旋转运动。
交流电机原理交流调速系统通过改变定子电压、频率或改变电机结构等方式来调节电机的转速。
调速方式交流调速系统常采用矢量控制、直接转矩控制等策略，实现电机转速的精确控制。
控制策略交直流混合调速系统原理混合调速原理交直流混合调速系统结合了直流和交流调速系统的优点，通过交直流变换器实现能量的双向流动和转速的精确控制。
能量转换交直流混合调速系统通过交直流变换器将直流电能转换为交流电能，或将交流电能转换为直流电能，以满足不同负载的需求。
第四章 交流电动机调速控制系统
r12
(X1
c1 X
' 20
)2
]
（4-8）
因 r12
(X1
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X
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)
2
，近似得：
Mm
1 2c1
2f1[r1
m1PU12
(X1
c1 X
' 20
)]
（4-9）
2. 生产机械的转矩特性
摩擦类 特性曲线见图（a） 负载： ，位于1、3象限。
生产机械
恒转矩负载：它的负载转矩是一 个恒值，不随转速 而改变。
——定子极对数
（4-3）
4)．传给转子的功率（又称电磁功率）与机械功率、转子铜耗之间有如下
关系式 ： PMX PM PM 2 (1 S)PM
（4-4）
式中：
PM ——传给转子的功率（又称电磁功率）
PMX ——机械功率
PM 2 ——转子铜耗
5)．电机的平均转矩为：
M CP
PMX
M0 Mn 否则电机无法进入正常运转工作区。
交流机的起动电流一般为额定电流的4~6倍 ,起动时 一般要考虑以下几个问题：
图4-7 机械特性曲线
1. 应有足够大的起动力矩和适当的机械特性曲线。 2. 尽可能小的起动电流。 3．起动的操作应尽可能简单、经济。 4．起动过程中的功率损耗应尽可能小。
普通交流电机在起动过程中为了限制起动电流，常用的起动方法有三种。即：
图6-1的等效电路，经化简后得到能耗制动的等效电路如图4-10所示。
图4-10 能耗制动的等效电路
图中：
•
I1 ——直流励磁电流的等效交流电流
交流调速系统的设计
交流调速系统的设计摘要：动力系统的控制要求不断提高，在上世纪60年代以前，直流调速系统在调速领域中站占治地位，而在全控型功率开关器件出现以后，交流调速才得到了长足的发展，特别是集成电路的出现，使用合适的调速方式（如pwm调速），使得交流调速动态和静态特性完全可以和直流调速相媲美，在本课题着重研究了现代交流调速系统中的变压变频调速，以及现在已经运用成熟的电压空间矢量调速系统，来解决本课题的调速问题。
关键词：交流调速系统；pwm调速；规模集成电路；电力电子器件1 交流调速控制的选择现阶段的变压变频调速的控制方式，矢量控制系统：根据磁链的是否闭环又可以分为直接矢量控制和间接矢量控制，她们都具有非常良好的动态和静态性能，调速范围也很宽在实践中得到了普遍的运用；不足之处是动态性能受电动机参数影响。
在本课题的设计中选择间接矢量控制方法即--磁链开环转差型矢量控制。
2 电动机类型的选择按照本课题的设计要求，以500kw的电动机为被控对象，那么电动机就选择西安电动机厂生产的js1410-4型三相交流异步电动机。
在电动机参数测量问题上，一般都是同过电动机空载和短路试验测的，但是因为条件的限制，对以上电动机的参数直接给出：3 主电路元器件的计算主电路的动能介绍主电路采用典型的交-直-交电压源通用变频器结构，输入功率级采用三相桥式不可控整流电路ui，整流输出环节由大容滤波，获得平滑的直流电压，逆变部分通过功率开关器件有规律的导通和关断产生变压变频的电压。
主电路中主要是对整流器和逆变器电力电子器件的计算3.1 整流二极管参数的整定在主电路中采用的是三相不可控的桥式整流电路电力二级管参数整定：3.2 滤波电路整流电路的输出的直流电压含有很大的脉动成分，此外逆变部分和所带负载的变化也使直流电压产生脉动，因此要加入大电容滤波环节。
当没加滤波电容时，三相整流输出平均直流电压为：加上滤波电容时，三相整流输出最大交流线电压峰值为：假设输入电压的波动范围是5900-6200v，此时对应6000v的输入，整流后的电压为8484v。
交流异步电动机变压变频调速系统设计与仿真
交流异步电动机变压变频调速系统设计与仿真异步电动机变压变频调速系统是一种常见的电动机调速系统，可以实现电动机转速的精确控制和调节。
本文将介绍异步电动机变压变频调速系统的设计和仿真。
首先，异步电动机的调速原理简要介绍。
异步电动机是一种常用的交流电动机，其转速通常由额定电压和频率决定。
通过改变电动机的电压和频率，可以实现对电动机的调速。
变压变频调速系统通过调节电压和频率的大小，改变电动机的转速。
在设计异步电动机变压变频调速系统之前，首先要确定电动机的参数。
电动机的参数包括额定功率、额定电压、额定电流等，这些参数可以从电动机的标牌上获取。
另外，还需要确定变压变频器的参数，包括额定电压范围、频率范围等。
这些参数将决定整个系统的性能。
设计异步电动机变压变频调速系统的关键是选取合适的变压变频器。
变压变频器是将电网的交流电转换为可调频率和可调电压的交流电的装置。
根据电动机的额定电压和变压变频器的额定电压范围，选取合适的变压变频器，以满足调速系统的要求。
设计异步电动机变压变频调速系统的下一步是进行系统的电路设计。
电路设计包括电动机的接线和变压变频器的接线。
电动机的接线要根据电动机的型号和相数来进行，确保电机的正常运行。
变压变频器的接线要根据变压变频器的接线图进行，确保变压变频器与电动机的连接正确。
完成电路设计后，还需要进行系统的控制设计。
控制设计包括电机的启动和停止控制、电机的转速控制等。
启动和停止控制一般采用按钮控制或者遥控控制，可以通过按钮或者遥控装置来启动和停止电动机。
转速控制一般采用PID控制器进行，通过调节变压变频器的输出电压和频率，来实现对电动机转速的控制和调节。
完成设计后，可以使用仿真软件进行系统的仿真。
常用的仿真软件有MATLAB/Simulink、PSIM等。
通过仿真可以验证系统的设计是否正确，并进行性能评估。
仿真结果可以用来优化系统的设计，提高系统的性能。
综上所述，异步电动机变压变频调速系统的设计和仿真是一个系统工程，需要从确定电动机和变压变频器的参数开始，进行电路设计和控制设计，最后进行仿真验证。
三相交流调压调速系统设计与仿真
三相交流调压调速系统设计与仿真三相交流调压调速系统是一种常见的电力系统控制技术，广泛应用于电机驱动、风力发电、太阳能发电等领域。
调压调速系统的设计和仿真是一个重要的环节，可以通过仿真分析系统的性能、稳定性和可靠性等，从而指导实际系统的设计和运行。
首先，三相交流调压调速系统主要由三相桥式整流电路、直流侧LC 滤波器、逆变器、电机负载以及控制系统组成。
为了设计一个稳定可靠的系统，首先需要确定系统的输入电压和输出电压、电流的需求。
根据需求确定整流电路和逆变器的参数。
其次，根据确定的参数，进行系统的电路设计，包括整流电路、滤波器和逆变器。
整流电路采用桥式整流电路，可以将交流电转换为直流电；滤波器用于滤除整流电路输出的直流电中的高频脉动；逆变器将直流电转换为交流电，并输出给电机负载。
然后，设计系统的控制策略。
调压调速系统的控制策略通常包括电压闭环控制和速度闭环控制。
电压闭环控制用于控制逆变器输出的交流电电压，保持其稳定在设定值附近；速度闭环控制用于控制电机负载的转速，保持其稳定在设定值附近。
最后，进行系统的仿真。
利用电力仿真软件，可以对系统进行仿真分析，评估其性能、稳定性和可靠性。
通过仿真可以观察系统的响应过程、稳态性能以及系统动态参数等，并进行相应的调整和优化。
在仿真过程中，可以分别对电压闭环控制和速度闭环控制进行仿真。
首先，电压闭环控制仿真分析逆变器输出的交流电电压是否在设定值附近稳定；其次，速度闭环控制仿真分析电机负载的转速是否在设定值附近稳定。
通过分析仿真结果，可以发现系统的问题并进行相应的改进。
综上所述，三相交流调压调速系统的设计与仿真是一个重要的环节，可以帮助工程师评估系统性能并进行优化。
通过合理的参数选择、电路设计和控制策略，可以设计出稳定可靠的调压调速系统，满足实际应用需求。
交直流调速系统课程设计
目录交直流调速课程设计任务书 (2)前言 (4)关键词 (4)交直流调速课程设计说明书 (5)一、总体方案确实定 (5)1.1 现行方案的讨论与比拟 (5)1.2 选择PWM控制系统的优越性 (6)1.3采用转速电流双闭环的理由 (6)1.4起动过程电流和转速波形 (9)1.5 H桥双极式逆变器的工作原理 (9)1.6 PWM调速系统静特性 (11)二、双闭环直流调速系统的硬件结构 (12)2.1主电路 (13)2.2 电流调节器 (14)2.3转速调节器 (14)2.4控制电路设计 (15)2.5、控制环节电源设计 (16)2.6、限幅电路 (16)2.7转速检测电路 (17)2.8、电流检测电路 (17)2.9、泵升电压限制 (18)三、电机参数及设计要求 (19)3.1电路根本信息如下： (19)3.2计算反响关键参数 (19)四、课程设计心得体会 (23)五、系统主要硬件结构图 (24)参考文献： (25)交直流调速课程设计任务书一、题目：双闭环可逆直流PWM调速系统设计二、设计目的1、对先修课程〔电力电子学、自动控制原理等〕的进一步理解与运用2、运用?电力拖动控制系统?的理论知识设计出可行的直流调速系统，通过建模、仿真验证理论分析的正确性。
也可以制作硬件电路。
3、同时能够加强同学们对一些常用单元电路的设计、常用集成芯片的使用以及对电阻、电容等元件的选择等的工程训练。
到达综合提高学生工程设计与动手能力的目的。
三、系统方案确实定自动控制系统的设计一般要经历从“机械负载的调速性能〔动、静〕→电机参数→主电路→控制方案〞〔系统方案确实定〕→“系统设计→仿真研究→参数整定→直至理论实现要求→硬件设计→制板、焊接、调试〞等过程，其中系统方案确实定至关重要。
为了发挥同学们的主观能动作用，且防止方案及结果雷同，在选定系统方案时，规定外的其他参数由同学自已选定。
1、主电路采用二极管不可控整流，逆变器采用带续流二极管的功率开关管IGBT构成H型双极式控制可逆PWM变换器;2、速度调节器和电流调节器采用PI调节器；U*nm=U*i m =U cm=10V3、机械负载为对抗性恒转矩负载，系统飞轮矩〔含电机及传动机构〕GD2 ＝1.5Nm2；4、主电源：可以选择三相交流380V供电，变压器二次相电压为52V；5、他励直流电动机的参数：见习题集【4-19】〔p96〕n N=1000r/min，电枢回路总电阻R=2Ω，电流过载倍数λ=2；6、PWM装置的放大系数K s=11；PWM装置的延迟时间T s=0.4ms。
交流异步电机的变频调速系统设计报告
交流异步电机的变频调速系统设计报告需要包含系统概述、变频调速原理、变频调速系统结构及组成、系统调试及故障检修、系统应用以及结论等章节。
摘要
异步电机的调速可以满足不同工况下的变频要求，其变频调速系统能够较好的提高机器的运行效率，降低电机的能耗，并且可以用于其它各种电气场合。
本文主要介绍了异步电机的变频调速系统设计，首先对异步电机的变频调速系统进行介绍，以及变频调速原理，接着介绍了变频调速系统的结构及组成，并介绍变频调速系统的调试及故障检修，最后，对变频调速系统的应用进行了简单介绍，并进行总结，以便于对变频调速的异步电机系统的设计有更深入的了解。
关键词：变频调速，异步电机，系统设计
1系统概述
变频调速异步电机系统是利用变频器及相应的PLC控制系统或智能软启动器控制，来实现异步电机调速的系统，即利用变频器改变电机输入电压的频率而调整电机转矩，使电机达到不同转速和扭矩的效果，从而满足变频调速工作的要求。
2变频调速原理。
基于PLC控制的交流变频调速系统的设计
基于PLC控制的交流变频调速系统的设计摘要交流变频调速系统广泛应用于各种工业自动化领域中，PLC 控制作为一种高可靠性、高灵活性的控制方式，被广泛运用于交流变频调速系统中。
本文提出了一种基于 PLC 控制的交流变频调速系统设计方案，并对其进行了仿真和实验验证。
该系统采用三相交流异步电机驱动，利用 PLC 控制交流变频器对电机进行调速，实现对电机的无级变速控制。
实验结果表明，该系统具有良好的控制性能和稳定性，能够满足实际应用的要求。
关键词：PLC；交流变频调速系统；电机驱动；控制性能；稳定性AbstractAC variable frequency speed control system is widely used in various industrial automation fields. PLC control, as a high reliability and high flexibility control mode, has been widely used in AC variable frequency speed control system. This paper proposes a design scheme of AC variable frequency speed control system based on PLC control, and simulates and experimentally verifies the system. The system adopts three-phase AC asynchronous motor drive, and uses PLC to control the AC frequency converter to achieve seamless speed control of the motor. Experimental results show that the system has good control performance and stability, and can meet the requirements of practical applications.Keywords: PLC; AC variable frequency speed control system; motor drive; control performance; stability 引言随着工业自动化的发展，交流变频调速系统作为一种常见的电机调速方式，被广泛应用于各种工业场合。
三相异步电机交流变频调速系统设计实验
三相异步电机交流变频调速系统设计实验指导书仇国庆编写重庆邮电大学自动化学院测控技术实验中心2010/11/2三相异步电机交流变频调速系统设计实验指导书一、实验目的：1. 了解三相异步电机调速的方法；2. 熟悉交流变频器的使用；3. 掌握三相异步电机交流变频调速系统设计。
4. 交流异步电动机机械特性及变频调速特性测试二、控制系统设计要求系统设计要求能够实现三相异步电动机的如下状态的控制：正转；反转；停止；点动；加速；减速。
图1 控制系统硬件结构图三、基本知识：1.异步电动机调速系统种类很多，常见的有：(1)降电压调速；(2)电磁转差离合器调速(3)绕线转子异步电机转子串电阻调速(4)绕线转子异步电机串级调速(5)变极对数调速(6)变频调速等等。
2.三相交流异步电动机2.1 异步电动机旋转原理异步电动机的电磁转矩是由定子主磁通和转子电流相互作用产生的。
n转速顺时针旋转，转子绕组切割磁力线，产生转子电流⑴磁场以⑵通电的转子绕组相对磁场运动，产生电磁力⑶ 电磁力使转子绕组以转速n 旋转，方向与磁场旋转方向相同2.2 旋转磁场的产生旋转磁场实际上是三个交变磁场合成的结果。
这三个交变磁场应满足：⑴ 空间位置上互差rad 3/2π电度角。
由定子三相绕组的布置来保证⑵ 在时间上互差rad 3/2π相位角（或1/3周期）。
由通入的三相交变电流来保证。
2.3 电动机转速产生转子电流的必要条件：是转子绕组切割定子磁场的磁力线。
因此，转子的转速n 必须低于定子磁场的转速0n 。
两者之差称为转差：n n n -=∆0转差与定子磁场转速（常称为同步转速）之比，称为转差率：0/n n s ∆=同步转速0n 由下式决定：p f n /600=上式中，f 为输入电流的频率，p 为旋转磁场的极对数。
由此可得转子的转速：p s f n /)1(60-=3.异步电动机调速由转速p s f n /)1(60-=可知异步电动机调速有以下几方法：(1) 改变磁极对数p （变极调速）定子磁场的极对数取决于定子绕组的结构。
交流调速系统之调压调速_课件
异步电动机调压调速系统
设VT1的导通角为 ，则有约束条件：
将此约束条件代入电流表达式，得到由阻抗角和触发角计算 角的
方程式：
该方程为超越方程，难于求解，结果已被作成曲线，实用中可以
查曲线求 。
22
异步电动机调压调速系统
f (,)
对该曲线说明如下：
23
异步电动机调压调速系统
24
2）带零线的三相全波星形联接 调压电路
9
异步电动机调压调速系统
3）三相半控星形联接的调压电路
5）晶闸管三角形联接的调压电路
4）晶闸管与负载接成内三角形的 调压电路
10
异步电动机调压调速系统
二. 三相交流调压电路的工作原理
原理分析使用下图的三相全波星形连接调压电路：
* 触发脉冲要求：双脉冲或宽脉冲，与电源电压同步。
交流调速系统之调压调速_课件
交流调速系统之调压调速_课件
异步电动机调压调速系统
第一节 调压调速的原理与方法
一. 异步电动机调压调速原理 二. 异步电动机调压调速方法
3
异步电动机调压调速系统
一. 异步电动机调压调速原理
调压调速即通过调节通入异步电动机的三相交流电压大 小来调节转子转速的方法。
理论依据来自异步电动机的机械特性方程式：
因异步电动机的拖动转矩与供电电压的平方成正比，因 此降低供电电压，拖动转矩就减小，电机就会降到较低的运 行速度。
不同供电电压对应的机械特性曲线如图所示。图中垂直 虚线为恒转矩负载线，可以看出调压调速对于恒转矩负载， 调速范围很小（A-B-C），而对于风机类负载调速范围则较大 （F-E-D）。
4
异步电动机调压调速系统
16
异步电动机调压调速系统
交流变频调速特性实验系统设计
ｓｅｄｆ ｍ Ｐ Ｃｈｇ — ｅｄｃｕ ｔ ｇｍ ｄｌ ｗ ｓｕｅ ，ｈｃ ａ ｄｕｔｄｔ ｃｎｒｌ ｐ ｅ ｕｐ ｔ ａｕ ｒｕ ｈｔｅＰＤ ｍ ｄ ｌ， ｐｅ ｏ Ｌ ｉ ｓ ｅ ｏｎｉ ｏ ｕｅ ａ ｓｄ ｗ ｉ ｗ ｓａｊｓ ｏｔ ｅｄｏ ｔｕ ｖｌｅｔ ｏｇ Ｉ ｏ ｕｅ ｒ ｈｐ ｎ ｈ ｅ ｏ ｏｓ ｈ ｈ
Ｅｘ ｒｍ ｅ ｔＳｙ ｔ ｍ ｓｇ ｆ ｒ Ｃｈａ ａ ｔ ｒｓｉｓ ｏ Ｃ ｐｅ ｉ ｎ ｓｅ Ｄｅ ｉｎ ｏ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｆＡ Ｆｒ ｑｕ ｎｃ ｎ ｅ ｔ ｒ Ｓ ｅ ｃ ｎｄ ｔｏ ｎ ｅ ｅ ｙ Ｃｏ ｖ ｒｅ ｐｅ ｄ－ｏ ｉｉ ｎｉ ｇ
Ｚ Ｕ Ｊ ｎｈｎ Ｇ ｕｐｎ Ｄ ｕ Ｑ Ａ ｉ — ｉ Ｈ ｉ —ｏｇ ， Ｕ Ｊ—ｉｇ ， Ｕ Ｊｎ ， Ｉ Ｎ Ｘ ａ ｆ ａ ｏｅ （ｎｔ ｕｅｏ ｌｃｒ ａ Ｅ ｇ ｅｒｎ ， ａ Ｔ ｎ ｉｅｓｙ Ｎａ ｔｎ ２ ０ ７ Ｃｈｎ ） Ｉ ｓ ｔｔ ｆ ｅｔｉ ｌ ｎ ｉ ｅｉｇ Ｎ ｎ ｏ ｇＵｎｖ ｒｉ ， ｎｏ ｇ２ ６０ ， ｉａ ｉ Ｅ ｃ ｎ ｔ
交流异步电机的变频调速系统设计
交流异步电机的变频调速系统设计异步电机的变频调速系统是一种将电机的转速和负载匹配调整到最佳工作状态的控制系统。
本文将详细介绍异步电机变频调速系统的设计原理、组成部分、工作过程以及应用场景。
一、设计原理异步电机的变频调速系统是通过改变电机的输入电压频率来实现对电机转速和负载的调节。
通过控制器对电源进行频率调整，可以改变电机的转速和运行状态，从而达到节能、调节转速和优化电机性能的目的。
二、组成部分1.电源模块：负责提供变频调速系统的电源供应，包括电源输入、电压稳定、滤波和干扰抑制等功能。
2.变频器：是变频调速系统的核心部件，负责将输入电源的频率转换为电机所需的工作频率，并输出给电机，同时还能实现电机的启停、调速和保护等功能。
3.控制器：控制器是变频调速系统的智能部分，负责接收用户的控制信号，对变频器进行逻辑控制和指令传递，实现对电机的精确调节和保护。
4.传感器：变频调速系统中的传感器可以监测电机的转速、温度、电流等参数，并将数据反馈给控制器，控制器根据反馈的数据进行控制算法的运算和判断，以实现对电机的智能化控制。
5.电机：异步电机是变频调速系统的执行部分，根据变频器输出的频率和控制器的指令进行运行，实现负载的驱动和传动。
三、工作过程异步电机的变频调速系统的工作过程如下：1.控制器接收用户的控制信号，根据控制信号调节变频器的工作状态，包括启动、停止、正转、反转、调速等。
2.变频器接收控制器的指令，根据指令改变电源的输入频率和电压，并将变换后的电源输出给电机。
3.电机根据变频器输出的频率和电压进行驱动，实现负载的传动和工作。
4.传感器监测电机的工作状态和参数，并将数据反馈给控制器。
5.控制器根据传感器反馈的数据进行控制算法的运算和判断，调节变频器的输出频率和电压，以实现对电机的智能化控制和保护。
四、应用场景异步电机的变频调速系统广泛应用于各种工业领域，在以下场景中特别常见：1.通风系统：例如建筑物的空调系统、工厂的通风设备等，通过控制电机的转速，实现对空气流量和温度的调节。
基于单片机的电机交流调速系统设计
山东协和学院工学院，山东济南 2501091总体设计方案1.1 研究思路与研究内容以STM32F103C8T6为处理器完成逆变过程的计算与控制及其对脉冲芯片的输出，驱动芯片采用IR2104驱动，逆变部分采用6路MOS管组成的三相全桥逆变电路。
通过STM32中PWM模式调用定时器使其按照正弦规律变化改变占空比输出SPWM波形，通过驱动三路IR2104驱动芯片去驱动6路MOS管组成的三相全桥逆变电路，再通过三路LC低通滤波器将开关高频信号滤除，输出低频信号，可以通过改变输出的正弦波频率完成对电机的预期速度的控制，使得电机转速以期望值输出。
1.2. 变频调速方法与改变极对数进行调速的方法相比较，另一种方法为去改变电机输入的电源频率对电机进行调速。
此种方法的原理为：改变输入频率f，当频率f越高时候电机转速越快，通常有两种变频的方式分别为：交直交变频和交交变频两种方式。
这种调速方法与之前的改变极对数进行调速的方法相比较具有可行性高的优点，因为输入电源的频率可以通过逆变器进行调节，调节之后达到人们所预设的效果之后，再作为输入将其输入进电机，可以控制电机输入的电源频率，从而完成输入电源频率的可控。
通过控制其频率的输入电机的转速同时可以被控制，而与其相比改变电机的极对数就显得相当的困难，由于电机在出厂时候极对数已经确认难以去人工改变，所以这种方法显示较为刻板，不如去改变电源频率更为方便快捷，因此在未来的电机调速发展趋势上是还以效率更高、更易操作的变频调速为主流。
本设计采用变频调速，所有的机械调速都是都是基于电机操作实现的。
从总体上看，电机分为交流、直流两种电机。
因为直流电机调速容易实现，可靠性高，故之前电机调速主流为直流电机进行调速。
但直流电机与其对应的也有其特有的缺点：因为使用的直流电源供电，其滑环和碳刷易损坏需要定期更换新器件，故在实际应用中带来不少麻烦，而且定期更换元器件所带来的成本比较高，因此进一步改进电机调速是人们所追求的。
交流异步电机的变频调速系统设计
交流异步电机的变频调速系统设计异步电机的变频调速系统设计是一个相当复杂的过程，需要仔细考虑多个因素，包括控制算法、硬件设计、传感器选择等。
下面是一个关于异步电机变频调速系统设计的详细介绍。
一、需求分析在设计异步电机变频调速系统之前，首先需要明确需求。
需要考虑的因素包括最大转速、最小转速、转速调节范围、负载要求等。
这将有助于确定所需的驱动器型号、电机功率和控制算法。
二、选择适当的驱动器和传感器根据需求分析，选择适合的变频驱动器。
通常，矢量控制变频器是较为常见的选择，因为它能够提供更好的转速和扭矩控制性能。
同时，还需要选择一些传感器，如速度传感器和位置传感器，用于测量电机的转速和位置。
三、硬件设计在硬件设计方面，需要考虑电源电压、电流等参数，并选择合适的电气元件，如电容器、电阻器和继电器等。
此外，还需要设计电路板和线缆布线，确保系统的可靠性和稳定性。
四、控制算法控制算法是异步电机变频调速系统设计中最关键的一部分。
常用的算法包括定速控制、PID控制和矢量控制等。
定速控制适用于简单的应用场景，它可以使电机以固定的转速运行。
PID控制是一种经典的控制方法，可以根据电机的实际转速对电压和电流进行调节，从而实现转速的闭环控制。
矢量控制是一种高级的控制方法，它可以实现对电机的精确转矩和转速控制。
五、软件编程软件编程是控制算法的具体实现过程。
通常，使用高级程序语言如C++或Java来设计和编写程序。
编写的目标是实现控制算法和数据处理，以及与驱动器和传感器的通信。
六、系统测试与调试在完成硬件和软件设计后，需要进行系统测试和调试。
测试过程中，可以使用示波器、电表等工具对电流、电压和转速等参数进行检测。
同时，可以通过调试程序来验证控制算法的正确性和稳定性。
七、系统优化和改进在实际应用中，可能需要对系统进行优化和改进。
这包括进一步提高控制性能、降低能耗和噪音等。
可以通过优化控制算法、更换性能更好的驱动器、改进电路设计等方式来实现系统的优化和改进。
交流调压调速系统
一、调压调速措施 获取交流调压电源旳措施：
（1）调压器调压 如图（a）所示。
~
~
LS
TU
+-
M
M
3~
3~
(a)
(b)
图5-2 异步电动机调压调速原理
~ VVC
M
3~ (c)
23
（2）饱和电抗器调压 如图（b）所示，饱和电抗器LS是带有直流励磁绕组旳
交流电抗器。
（3）晶闸管交流调压器调压 如图（c）所示。单相调压电路如图所示，其控制措施
31
1. 系统构成
~
+
U*n +
GT ASR Uc
Un
M 3~
n
T-G-
a)原理图
图5-6 带转速负反馈闭环控制旳交流变压调速系统
32
2. 系统静特征
nห้องสมุดไป่ตู้
n0
恒转矩负载特征
U*n1
A
A A’U*n2
’’
U*n3
Us min
UsN
O
TL
Te
图5-6b 闭环控制变压调速系统旳静特征
33
当系统带负载在 A 点运营时，假如负载增大 引起转速下降，反馈控制作用能提升定子电压，
25
2）开关控制方式 把晶闸管作为开关，将负载与电源完全接通几种半波， 然后再完全断开几种半波。交流电压旳大小靠变化通断时 间比t0/ tp来调整。输出电压波形如图所示。
U
0
t
通t0
断tp
图5-5 晶闸管开关控制下的负载电压波形
晶闸管开关控制下旳负载电压波形
特点：采用“过零”触发，谐波污染小；转速脉动较大。26
异
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科 技 创 新
交流调速系统的设计
周 丹 裴 久 玲
（ 新疆阿拉 尔市塔里木 大学机械电气化 工程 学院， 新疆 阿拉 尔 ８ ４ ３ ３ ０ ０ ）
摘 要： 动 力 系统 的控 制要 求不 断提 高 ， 在 上世 纪 ６ ０年代 以前 ， 直 流调 速 系统在 调 速领 域 中站 占治地 位 ， 而 在 全控 型 功 率 开 关 器 件 出现 以后 ， 交流调 速 才得 到 了长 足 的发 展 ， 特 别是 集 成 电路 的 出现 ， 使 用合 适 的调 速 方 式（ 如Ｐ ＷＭ 调 速 ） ， 使 得 交流 调 速动 态和 静 态特 性 完全 可 以和 直 流调 速 相 媲 关 ， 在本 课 题 着 重研 究 了现代 交流 调 速 系统 中的 变压 变频 调 速 ， 以及 现 在 已经 运 用 成 熟 的 电 压 空 间 矢量调 速 系统 ， 来解 决本 课题 的调 速 问题 。 关键词： 交流 调速 系￣ Ｅ ； Ｐ ＷＭ调 速 ； 规 模 集成 电路 ； 电 力 电子 器件
在整流逆变环节通过参数的计算得知，型号为 Ｊ ｃ Ｃ ＿ ６ ｋ ｖ ／ ５ ｏ ０ ｋ Ｗ－ Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ 系列 的通用变频器 。现代 的交 流调速系统 中为 了提高 系统 控制 的 可靠性， 都是采用数字化的控制将上述的控制主回路与过电压保护 ， 过 电流保护，过热保护等检测电路集成到一块芯片上这种智能型的模块 叫做 Ｉ Ｐ Ｍ， 但是在本课题的国内外都没有如此高电压等级的 Ｉ Ｐ Ｍ， 在这 里选 用 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ 模块 ： Ｆ Ｄ ４ ０ ０ Ｒ ６ ６ Ｋ Ｆ ２ ， 额 定参数 ４ ０ ０ Ｍ６ ６ ０ ０ Ｖ 。 ４驱动 电路的原理 驱动电路是 １ Ｐ Ｍ主电路和控制电路之间的接口，良好的驱动电路 设计对装置的运行效率、 可靠性和安全性都有重要意义。 在该课 题 中选 择 Ｍ５ ７ １ ４ ０ － ０ １ 和Ｍ ５ ７ １ ２ ０ Ｌ 。它们 是三 菱公 司为其 Ｉ Ｐ Ｍ 系列 产品专 门配 置的电压变换模 块 。在 Ｍ５ ７ １ ２ ０ Ｌ的输 人端加一路 １ １ ３ Ｖ － － ４ ０ ０ Ｖ的直 流 电压 可 以在 输 出端 得 到一 路 ２ ０ Ｖ 的直 流 电压 ， 在
１ ０ ０ ０ ０ Ｖ ８ ０ ０ Ｔ的正反 向峰值 电压 ： Ｕ ＝４ ２ ｕ ＝８ ４ ８ ４ Ｖ 考虑 到 ２ － ２ ． ５ 倍 的安全系数 ， 取耐压 值为 １ ９ ０ ０ ０ Ｖ 。
通态峰值电流 ：
＝
２ ， Ⅳ＝ ２ ￣５ ７＝ １ ６１ ． ２ Ａ
１交流调速控制的选择 Ｕ ：（ １ ： ５ —２ ） √ ２ ， ＝１ ５ ５ ８ ８ —２ ０ ７ ８ ４ Ｖ ３ 滤波电路 现阶段的变压变频调速的控制方式， 矢量控制系统 ： 根据磁链的 是否闭环又可以分为直接矢量控制和间接矢量控制，她们都具有非常 整流电路的输出的直流电压含有很大的脉动成分，． ｔ ｌ ￣ｂ 逆变部分 良好的动态和静态性能 ， 调速范围也很宽在实践中得到了普遍的运用 ； 和所带负载的变化也使直流电压产生脉动，因此要加人大电容滤波环 节。 不足之 处是 动态性 能受电动机 参数影响 。 在本课 题的设 计中选择间接 矢量控制 方法 即—磁链 开环转 差型矢 当没加滤波 电容 时 ， 三相整 流输出平均直 流电压为 ：
， 州＝２ ４ ２ １ ＝ ２ ４ ２ ×５ ７ ＝１ ６ １ ． ２ Ａ （ ２ ） 有 效电流 ：
滤波 电容理论 上讲越 大越好 ， 在 实际 中考 虑到价格 的影 响 ， 用８ 个 ２ ５ ０ ０ Ｖ ， ３ ０ Ｏ ｏ Ｆ的电容 ，两个串接，然后再 ３ 个并联 ，等效成一个耐压
＝
：
×
：１ ． ３ ５×６ ００ ｏ： ８ １ ｏ
２ ． ２功率 ： ５ ０ ０ Ｋ Ｗ ２ ． ３额定 电压 ： ６ Ｋ Ｖ ２ ． ４额定 电流 ： ５ ７ Ａ ２ ． ５额定转速 ： １ ４ ８ ５ ２ ． ６电动机效率 ： ９ ３ － ３ ％
Ｅ ＝二 ｝＝ 去 （ 雕 一 删 ）
量控制 。
～
２电动机类型的选择 ７ ｒ 按 照本课 题 的设计 要求 ， 以５ ０ ０ Ｋ Ｗ 的 电动机为 被控对 象 ， 那 么 电 加上滤波电容时， 三相整流输出最大交流线电压峰值为： √ ２ × ＝１ ． ４ １ ４ ￣ ６ ０ ０ ０ ＝８ ４ ８ ４ Ｖ 动机就 选择西安 电动机厂生产 的 Ｊ Ｓ １ ４ １ ０ － － ４型三 相交流异步 电动机 。 假设输 入 电压 的波动范 围是 ５ ９ ０ ０ － ６ ２ ０ ０ Ｖ ，此 时对应 ６ ０ ０ ０ Ｖ的输 在电动机参数测量问题上，一般都是同过电动机空载和短路试验 入， 整 流后的 电压 为 ８ ４ ８ ４ Ｖ 。设 电源的功率 因数是 ０ ． ９ ， 那么 每个周期 电 测的， 但是 因为条件 的限制 ， 对 以上 电动机的参 数直接给 出 ： ２ ． １三相交流 鼠笼转子异步 电动机 ， △型 连接 容 吸收的容 量为 ： Ｐ １ ． ．
ｎ ｙ
其中 Ｐ 是电动机的输出功率， Ｕ 为峰值电压 ，最小的输入电压
应该在 ３ ７ ０ Ｖ以上 ， 所 以得 ：
ｃ ：： 兰 ： ：６ ０ ０ ｕ Ｆ
（ ｕｐ Ｋ ２ 一ｕⅢ ） ０ ． ９× ５ ０ ×（ ８ ４ ８ ４ ￣ 一５ ９ ０ ０ ）
２ ． ７电动机的功率因数 ： ０ ． ９ ２ ３主电路元器件 的计算 主电路 的动 能介绍 主 电路采 用典型 的交 一 直一 交电压源通 用变频 器结构 ， 输 入功率 级 采用三相桥式不可控整流电路 ｕ Ｉ ， 整流输出环节由大容滤波， 获得平滑 的直流电压，逆变部分通过功率开关器件有规律的导通和关断产生变 压变频 的电压。 主电路中主要是对整流器和逆变器电力电子器件的计算 ３ ． １整流二极管参数的整定 在主电路中采用的是三相不可控的桥式整流电路 电力二 级管参数整 定 ： （ １ ） 峰 值电流 ：