三相异步电动机变频调速课程设计
三相异步电动机变频调速系统设计
三相异步电动机变频调速系统设计【摘要】本文主要针对三相异步电动机变频调速系统进行设计，系统主要包括三相异步电动机、变频器、传感器及控制电路等部分。
首先介绍了三相异步电动机的基本原理和特点，然后详细分析了变频器的工作原理和调速控制策略。
接着，设计了变频调速系统的硬件电路和软件程序，并进行了性能测试和实验验证。
最后，对系统的优缺点进行了总结，并提出了进一步改进和优化的建议。
【关键词】三相异步电动机；变频调速系统；变频器；控制电路；调速控制策略1.引言三相异步电动机是工业领域中最常用的电动机之一，具有结构简单、可靠性高和成本低的优点。
在很多应用中，为了满足不同的负载工况和调速要求，需要对三相异步电动机进行调速控制。
传统的调速方法主要是通过改变电压和频率的方式实现，然而这种方法效率低、调速范围有限，并且对电网影响大。
因此，采用变频调速系统可以有效解决这些问题。
2.三相异步电动机原理与特点3.变频器工作原理变频器是实现三相异步电动机无级调速的关键设备，主要由整流器、逆变器和滤波器等部分组成。
在调速过程中，变频器通过改变输出频率和电压来实现对电动机转速的控制。
4.1硬件设计变频调速系统的硬件设计包括电源电路、信号采集电路、控制电路和保护电路等。
其中，电源电路提供稳定的直流电压和功率；信号采集电路实现对电机运行状态的监测和采集；控制电路根据采集到的信号进行转速控制；保护电路用于监测电机的工作状态，当出现异常情况时能及时切断电源，以保护电机和设备的安全运行。
4.2软件设计变频调速系统的软件设计主要包括调速控制策略的设计和程序的实现。
调速控制策略根据电机的负载情况和调速要求，采用合适的控制算法来调节变频器的输出频率和电压。
程序的实现主要包括采集电机信号、控制变频器输出、处理反馈信号等过程。
5.性能测试与实验验证为了验证设计的变频调速系统的性能，进行了一系列的实验测试。
测试结果表明，系统能够实现稳定的转速调节，并能根据负载情况自动调整输出功率和电压。
三相异步电动机变频调速控制系统设计
三相异步电动机变频调速控制系统设计一、引言异步电动机是工业生产中最常使用的电动机之一，其调速控制系统能够在实际应用中实现对电动机的灵活调节和控制。
随着科技的不断进步和电力电子技术的发展，变频调速技术成为了电动机调速控制的关键技术之一、本文将针对三相异步电动机变频调速控制系统进行设计，为毕业设计提供基本的框架和思路。
二、设计内容1.变频器的选择：选择适合三相异步电动机调速控制的变频器，可以根据电动机的额定功率和调速要求来确定变频器的参数和型号。
变频器是实现电动机调速的核心设备，必须确保其质量和性能可靠。
2.变频器安装与连接：根据变频器的安装说明书，将其正确连接到电动机上，确保电路连接稳固可靠。
同时，还需要将变频器与外部的传感器、控制器等设备连接，以实现系统的正常运行和控制。
3.变频控制回路设计：根据变频调速的相关原理和要求，进行变频控制回路的设计。
包括电源输入回路、电流检测回路、速度反馈回路等。
其中，电源输入回路用于将市电直流电源转换成适合变频器工作的电源；电流检测回路用于对电机的电流进行检测和反馈控制，实现恒流控制；速度反馈回路用于对电机的转速进行检测和反馈，实现恒速控制。
4.控制程序的编写：根据所选择的变频器类型和调速要求，编写相应的控制程序。
控制程序可以通过编程软件进行编写和调试，包括实时监测电机的状态、控制电机的转速等功能。
5.系统调试与性能测试：系统调试是整个设计过程中非常重要的环节。
通过对系统中各个回路的调试和参数的设置，确保系统的正常运行和稳定性。
同时，还需进行性能测试，测试不同转速下电机的输出功率、效率、转矩等性能指标。
三、设计要点1.系统的可靠性和稳定性是设计的核心要点。
在选择和配置相关设备时，需注意其质量和性能可靠，以确保系统的稳定运行。
2.系统的控制精度和响应速度是设计的重要目标。
调速系统需要具备良好的控制精度和快速的响应能力，以满足不同工况下的调速要求。
3.系统的安全性和保护功能是设计的基本要求。
三相异步电动机变频调速系统设计
三相异步电动机变频调速系统设计一、设计背景随着现代工业的发展，电动机已经成为各种设备中最主要的驱动装置之一、为了满足不同工作需求的变化，电动机的速度调节功能变得越来越重要。
而传统的调速方法，如调整电网电压或通过调整传动装置的机械结构，都存在一定的限制和缺陷。
因此，变频调速系统逐渐成为工业应用中的主流。
二、设计原理1.变频器：变频器是将市电的交流电源转换为可调频率、可调电压、可调时间比的交流电源的装置。
它通过改变输出电压的频率和幅值，实现电动机转速的调整。
2.控制系统：控制系统主要包括速度控制回路和电机保护回路。
速度控制回路通过采集电动机的转速，与设定的转速进行比较，通过调整变频器的输出频率和幅值来实现转速的调节。
电机保护回路主要用于监测电动机的电流、电压、温度等参数，一旦出现异常，就会自动切断电源，保护电机的安全运行。
3.变频电机：变频电机是与变频器配套使用的电动机，其结构和普通的异步电动机基本相同。
通过变频器调整输出频率和幅值，可以实现变频电机的转速调节。
三、系统组成1.变频器：选用合适的功率和规格的变频器，能够满足电动机的调速要求。
2.控制面板：控制面板上设置设定转速、实际转速的显示器，以及转速调节的按钮和指示灯。
3.传感器：采用合适的传感器，如光电编码器、霍尔传感器等，用于采集电动机的转速信号。
4.电机保护装置：包括过流保护、欠压保护、过压保护、过温保护等功能，能够确保电机的安全运行。
四、系统设计步骤1.确定需求：根据实际应用的需求确定电动机的转速范围、精度要求等参数。
2.选型：根据需求选用合适的变频器、传感器和电机保护装置。
3.确定控制方式：根据电动机的应用特点选择合适的控制方式，如闭环控制还是开环控制。
4.连接布线：按照电路图将变频器、传感器和电机保护装置与电动机进行连接布线。
5.调试和测试：对系统进行调试和测试，确保各个部件的正常工作，并对控制参数进行优化。
6.安装和投入使用：将系统安装到实际应用场所，进行调试和运行测试，确保系统满足需求。
三相异步电动机变频调速的课程设计
课程报告课程名称：三相异步电动机变频调速的实现学生姓名：刘佐威王一哲王宇洋赵馨雨专业班级： 12级电气一班2016 年 1月 4日摘要变频调速是一种典型的交流电动机调速方法,交流电动机采用变频调速技术不仅能够实现无级调速,而且可以根据负载的不同,通过适当调节电压和频率的关系,使电机始终在高效率区运行,并且保证良好的动态性能,因而被广泛使用。
目前,世界上有60%左右的发电量是通过电动机消耗的。
据统计,我国各类电动机的装机容量已超过4亿kW,其中异步电动机约占90%,拖动风机、水泵及压缩机类机械的电动机约1.3亿kW。
在目前4亿kW的电动机负载中,约有50%的负载是变动的,其中的30%可以使用电动机调速。
虽然,有专门为变频调速系统而设计的变频调速电机,但是由于变频调速电机价格较贵,所以在大多数有调速要求的系统中都是变频器和普通交流异步电机组成的调速系统[4]。
但是,在实际生产中,还只是凭借经验确定交流异步电机运行的频率范围,而对普通交流异步电机在频率改变时,电机的各项性能指标的大小和变化情况还没有定量研究。
在本文中,我们以Y100L1-4普通三相交流异步电机和松下VF-8X变频器组成的变频调速系统为测试对象,测试普通交流异步电机在频率改变时的各项性能指标,以这些实验数据为依据,进而分析确定普通交流异步电机变频调速的最佳调速范围。
在测试中所有的实验均按照国标中三相异步电机型式实验的相关规定进行。
课程目的笼式三相异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的应用，其主要缺点是调速困难。
正由于此，通过此课程设计，实现三相异步电动机的变频调速控制与应用。
课程意义这次课程设计可以使我们在学校学的理论知识用到实践中，使我们在学习中起到主导地位，是我们在实践中掌握相关知识，能够培养我们的职业技能，课程设计是以任务引领，以工作过程为导向，以活动为载体，给我们提供了一个真实的过程，通过设计和运行，反复调试、训练、便于我们掌握规范系统的电机方面的知识，同时也提高了我们的动手能力。
三相异步电动机的变频调速控制
综合实验：三相异步电动机变频调速控制一．实验目的1.熟悉模拟量输入和输出模块的应用。
2.进一步掌握数据传输指令。
3.掌握通过模拟量给定实现变频器速度控制的设计方法。
二．实验器材1.GE PAC System RX3i可编程控制实验台一台，其中需要用到电源模块IC695PSD040，CPU模块IC695CPU310，以太网模块IC695ETM001，数字量输入模块IC693ACC300，数字量输出模块IC694MDL754，模拟量输入模块IC695ALG600，模拟量输出模块IC695ALG704。
2.变频器一台。
3.三相异步电动机一台。
4.计算机一台。
5.网线一根。
6.连接导线若干。
三．预习要求1.复习PAC应用指令、数据指令的编程方法。
2.阅读模拟量输入/输出模块相应的手册，学习其不同输入、输出信号的连接方法。
3.熟悉本实验原理、电路、内容、步骤。
四．实验原理大家都知道，从发电厂送出的交流电的频率是恒定不变的，在我国是50Hz,而交流电动机的同步转速为：060fn=P（1）式（1）中，n为同步转速，r/min；f为定子频率，Hz；P为电动机的磁极对数。
而三相异步电动机转速为：060n=(1-s)n(1-s)f P（2）式（2）中，s 为异步电动机的转差率， 00n n ns -=一般为2%---5%。
n0和n 均与送入电动机的电流频率成正比或接近于正比，也就是说，改变频率可以方便的改变电动机的运行速度，变频对交流电动机的调速是非常适合的。
三相异步电动机的速度调节主要是通过变频器输出频率的变换实现的，在本实验中主要是熟悉模拟量输入和输出模块的使用，变频器输出频率控制主要通过外输入端子模拟量频率选择控制方式。
控制思路为：将0~5V 的电位器输出信号送至PAC 色模拟量输入模块，然后由PAC 内部处理后，再将这个信号变化为0~10V 的电压信号由PAC 的模拟量输出模块输出，送到变频器的模拟输入端子中，从而实现频率的调节及三相异步电动机转速的控制，其基本控制流程如图所示。
三相交流异步电机变频调速控制器的设计
三相交流异步电机变频调速控制器的设计目录1 绪论 (4)1.1 DSP的发展趋势 (4)1.2变频调速技术的发展 (5)1.3变频调速系统的方案.......................................... .................................... ........................... ..61.4本论文的研究内容.......................................... . (7)2 交流调速原理 (8)2. 1正弦脉宽调制（spwm）控制理论 (8)2.2单极性spwm控制技术 (9)2.3双极性spwm控制技术 (10)2.4 spwm的调制方式 (12)3总体方案及硬件设计 (14)3.1 总体方案及硬件框图 (14)3.2系统硬件电路 (14)3.2.1变频主电路........... ............ .........................................................(14)3.2.2功率驱动电路....................................................................................... . (15)3.2.3光耦隔离电路........ ............ .........................................................(15)3.2.4功率驱动电路....................................................................................... . (15)3.2.5显示部分........... ............ ......................................................... .. (16)3.2.6主电路开关器件的选择...................................................................... . (22)4系统软件的设计 (22)4.1正弦脉宽调制器 (22)4.2程序 (24)4.2.1 A/D转换初始化程序... ................................................................(24)4.2.2SPWM程序............................................................................................... . (27)4.2.3主程序........ ............ .....................................................................(30)5实验结论 (32)摘要：随着电力电子技术和微机控制技术的发展,交流变频调速系统的性能指标已达到了完全可以与直流调速相媲美的程度,所显现的优良性能使其应用范围越来越广。
三相异步电动机变频调速系统
实验三三相异步电动机变频调速系统一、实验目的1．熟悉三相异步电机VVVF调速系统的组成及工作原理。
2．掌握全数字化调速系统的操作方法。
3．熟悉SPWM调制方法。
For personal use only in study and research; not for commercial use4.观察VVVF变频调速装置的主要控制波形。
5. 认识在U/f=C、E/f=C时，转矩补偿设定（0～20%）对电动机运转的影响。
二、实验内容For personal use only in study and research; not for commercial use1．观察输出电压与电流的波形。
2．系统运行参数设定及修改，观察这些参数对系统的影响。
3．VVVF调速系统机械特性测试。
三、实验挂箱及仪器1．变频调速面板L Y125。
2．双踪示波器、电阻箱、万用表。
3．三相异步电动机---直流发电机机组。
4．转矩提升对低速性能的影响。
四、操作说明1．参数设定①接通电源，电源指示灯亮，数码管显示“r000”,确认U、V、W端接的是交流电机。
②按“P”键，显示“r000”，表示设定0号参数，按“↑”键，参数号增加，按“↓”键参数号减小，选择合适的参数号后，按“P”键，即显示参数的当前值，可修改当前值，按“上升”或“下降”键，即可修改参数，数值修改完毕后，按“P”键，表示当前即是设定值。
同时写入其他必要参数，设定完按“P”键退出设定状态。
③缺省设定参数开机后，若不设定参数，则系统按缺省值运行。
缺省值：频率50HZ 上升时间10S 下降时间10S转矩提升0 跟踪参量1：0 跟踪参量2:1异步调制（设定频率3K）调制方式：SPWM键盘给定：0（键盘有效）④设定参数限幅设定参数达到限幅值（如：输出电压、电流、频率、转矩等）。
即到达上限时，“↑”无效，达到下限时“↓”无效。
2．系统运行按“运行/停止”键，按照设定的上升时间加速，达到给定频率后，稳速运行。
完整版《三相异步电动机变频调速系统设计》
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一、异步电动机变频调速系统简介
异步电动机变频调速系统是一种基于变频器技术完成频率控制的调速系统，其结构组成主要包括：异步电动机、变频器、控制器和传动机构等组成。
本系统可以实现对电动机的输出功率、转速和负载的关系，从而提高机器的能源利用率，减少电机输出的能耗。
二、异步电动机变频调速系统组成
1.异步电动机：异步电动机是一种由能量变换设备的机械部分，它通过电能激励的电磁作用而可发生转动，其结构由定子、转子及密封装置等组成。
该部件能够接受输入的直流电压，完成外界功率转换。
2.变频器：变频器是由变频技术控制异步电动机输出电压和频率的装置，其特性是能够将低电压变高，将低频率调整到高频率，使输出电压与频率可以随着被控制设备的运行状况而灵活变化，能有效节省电源能耗，减少设备故障。
3.控制器：控制器是负责控制变频器给异步电动机提供指令的，它的功能有：对异步电动机的转矩与频率进行控制；实现变频器与异步电动机的细微调整；实现较快速度的反应。
三相的异步电动机变频调速系统设计的及仿真
三相的异步电动机变频调速系统设计的及仿真引言：在现代工业生产中，电动机作为一种重要的动力设备，广泛应用于各种机器和设备中。
为了满足不同工艺和运行要求，需要调节电动机的运行速度。
传统的方法是通过改变电源的频率来达到调速的目的。
然而，这种方法存在一定的局限性，无法实现精确的调速效果。
因此，引入变频调速系统成为了提高电机调速性能的有效手段。
本文将对三相异步电动机变频调速系统的设计及仿真进行详细介绍。
一、系统设计：1.变频器设计：变频器是变频调速系统的核心部分，用于将输入电源的频率和电压变换成适合电动机工作的频率和电压。
变频器由整流器、滤波器和逆变器组成。
整流器将输入的交流电变换成直流电，滤波器用于平滑输出电压，逆变器将直流电转换成可控的交流电输出。
变频器还包括控制模块，用于实现调速功能。
2.控制系统设计：控制系统包括速度传感器、PID控制器和功率放大器。
速度传感器用于实时测量电机转速，PID控制器根据设定转速和实际转速之间的差异，调节变频器的输出频率和电压，以实现电机的准确调速。
二、系统仿真：为了验证设计的可行性和调速性能，可以使用MATLAB/Simulink进行系统仿真。
具体的仿真流程如下：1. 搭建电机模型：根据电机的参数和等效电路，搭建电机的MATLAB/Simulink模型，包括电机的输入端口、输出端口和机械负载。
2. 设计控制系统：在Simulink中添加速度传感器、PID控制器和功率放大器，并与电机模型连接起来。
3.设定仿真参数：设置电机的参数、控制系统的参数和仿真时间等参数。
4.进行仿真实验：根据实际需求，设置不同的转速设定值，观察电机的响应情况，如稳态误差和调速时间等。
5.优化系统性能：根据仿真结果，调整参数和控制策略，优化系统的调速性能，如减小稳态误差和调速时间。
三、结论：三相异步电动机变频调速系统是一种能够实现精确调速的调速方案。
通过合理设计和仿真验证，可以得到一个性能稳定、调速精度高的变频调速系统。
完整版《三相异步电动机变频调速系统设计》
完整版《三相异步电动机变频调速系统设计》三相异步电动机变频调速系统是一种应用广泛的电机控制系统，通过对电机的供电频率和电压进行调整，实现电机的调速功能。
本文将对三相异步电动机变频调速系统进行详细的设计。
1.系统结构三相异步电动机变频调速系统主要由电机、变频器和控制系统三部分组成。
电机作为执行元件，接受变频器输出的电压和频率进行运行；变频器则负责将输入的电网电压和频率转换为适合电机运行的电压和频率；控制系统则完成对变频器的控制和监测，实现对电机的精确调速。
2.硬件设计在硬件设计方面，需要选择适合电机的变频器和控制器，并完成相应的接线和连接。
变频器通常需要选择带有电压和频率调节功能的型号，以满足不同工作条件下的电机要求。
控制器则需要选择具备快速响应和稳定性能的型号，以确保系统的准确调速。
3.变频器参数设置变频器的参数设置对于电机的工作性能影响较大。
在设置参数时，首先需要根据电机的额定功率和工作特性确定变频器的额定输出功率。
同时，还需要根据电机的额定电压和额定转速设置变频器的额定输出电压和额定输出频率。
此外，还需要根据电机的负载特性设置变频器的过载保护和反馈调节参数。
4.控制系统设计控制系统的设计主要包括速度信号检测、计算和反馈控制三个步骤。
速度信号检测可以通过安装编码器或霍尔传感器等装置实现。
根据检测到的速度信号，控制系统可以计算出电机的当前转速，并与设定的目标转速进行比较，得到误差信号。
通过对误差信号进行PID控制，控制系统可以调整变频器的输出频率和电压，以实现对电机转速的控制。
5.保护措施设计三相异步电动机变频调速系统在运行过程中需要考虑到一些保护措施，以防止电机过载、短路等故障。
常见的保护措施包括过载保护、过流保护、过热保护和失速保护等。
通过在控制系统中添加相应的保护逻辑和监测装置，可以及时发现并处理电机故障，保证系统的安全运行。
总之，三相异步电动机变频调速系统设计涉及到硬件设计、变频器参数设置、控制系统设计和保护措施设计等方面。
(完整版)《三相异步电动机变频调速系统的设计》
控制电路：采用8051单片机和SPWM波生成芯片SA4828，控制电路的主要功能是接受各种设定信息和指令，根据这些指令和设定信息形成驱动逆变器工作的信号。这些信号经过光电隔离后去驱动开关管的关断。）
5、方案的可行性分析：
（1）参考了相关的文献和记录，并在老师的指导下制定了可行的计划。
整流电路：整流部分将交流电变为脉动的直流电，必须加以滤波。在本设计中采用三相不可控整流。它可以使电网的功率因数接近1。
滤波电路：因在本设计中采用电压型变频器，所以采用电容滤波，中间的电容除了起滤波作用外，还在整流电路与逆变电路间起到去耦作用，消除干扰。
逆变电路：逆变部分将直流电逆变成我们需要的交流电。在设计中采用三相桥逆变，开关器件选用全控型开关管IGBT。
[6]周志敏.变频调速系统工程设计与调试,人民邮电出版社,2009.
[7]张占彪.试论变频调速异步电动机在设计中的注意要点,2014.
[8]《电气应用》2011年总索引.电气应用,2012.
[9]崔坚.西门子S7可编程控制器STEP7编程指南,机械工业出版社,2007.
[10]Low-voltage distribution design specifications [S]. China plans Press.2006.
直到上世纪80年代，电力电子的发展变成了用晶闸管整流供电和现代控制论的迅猛发展是交流调速器取代直流调速成为必然。进入90年代，通用变频器以优异的控制性能，在调速领域独树一帜，并在工业领域及家电产品中得到迅速推广。此外，变频技术和变频制造从一般意义的拖动技术中分离出来，成为世界各国在工业自动化和机电一体化领域中争抢先站的阵地，各发达国家更是在该技术领域注入极大地人力物力，使之目前已进入高新技术行业。在进入21世纪的今天，电力电子器件的基片已从硅变换为碳化硅，使电力电子新元件具有了耐高压、低损耗、耐高温的优点。
双闭环三相异步电动机调压调速的系统设计与仿真课程设计
双闭环三相异步电动机调压调速的系统设计与仿真课程设计一、课程设计随着工业自动化的发展和智能化的进步，三相异步电动机的应用越来越广泛。
而异步电动机的调压调速技术在工业生产中也越来越受到重视。
双闭环调压调速是一种常用的控制方式，其控制精度高，适用范围广，因此在工业控制中被广泛应用。
本课程设计旨在通过实例设计，对双闭环三相异步电动机调压调速的实现过程有一个更深入的了解。
二、课程设计内容1、课程设计目的通过本课程设计，学生可以了解三相异步电动机调压调速的原理和实现方式。
通过仿真实验，学生可以掌握双闭环控制的实现过程。
2、课程设计要求•学生需要了解三相异步电动机的基本原理和调压调速的基本理论。
•学生需要掌握PID算法的基本原理和调试方法。
•学生需要使用Simulink进行仿真实验，并通过实验得到实验数据并进行分析。
3、课程设计流程Step 1：建立三相异步电动机模型1. 建立电机参数模型2. 建立电机方程模型Step 2：建立双闭环控制模型1. 建立速度闭环控制模型2. 建立电流闭环控制模型Step 3：进行仿真实验1. 设计PID算法2. 进行仿真实验3. 得到实验数据Step 4：数据分析1. 对实验数据进行分析2. 分析双闭环系统的控制效果4、课程设计结果通过本课程设计，学生将掌握三相异步电动机的调压调速技术和双闭环控制的实现方法。
通过仿真实验，学生将得到实验数据，并对数据进行分析，进一步了解双闭环控制系统的控制效果。
三、参考资料1.林信良、陈清波. 高效率电力电子变换器与驱动系统（原书第2版）[M]. 北京: 机械工业出版社, 2012.2.陈海峰, 金壮龙, 吴文明. MATLAB/SIMULINK在电气工程中的应用[M].北京: 北京理工大学出版社, 2006.3.姜晶, 刘冬平. 电力电子技术原理及应用[M]. 北京: 电子工业出版社,2004.四、通过本课程设计，学生可以了解三相异步电动机调压调速的原理和实现方式，掌握PID算法的基本原理和调试方法，并通过Simulink进行仿真实验，得到实验数据并进行分析。
课程设计异步电动机变频调速系统的设计
在许多下新型的变频器中， 已有晶闸管替代。
电源指示灯HL除指示电源通电外，还作为滤波电容放电通路和指示。由于滤波电容的容量较大，放电时刻比较长（数分钟），几百伏的电压会要挟人员平安。因此维修时，要等指示灯熄灭后进行。
二,变频器主电路设计的大体工作原理
整流电路是把交流电变换为直流电的电路。本设计中采纳了三相桥式不控整流电路，要紧优势是电路简单，功率因数接近于1，由于整流电路原理比较简单，设计中再也不做详细的介绍。
将直流电转换为交流电的进程称为逆变。完成逆变功能的装置叫做逆变器，它是变频器的要紧组成部份，电压性逆变器的工作原理如下：
为了使三相交流电 、 、 在相位上依次相差2π/3；各开关的接通、关断需符合必然的规律，其规律在图中已标明。依照该规律可得 、 、 波形如图以下图所示。
结构图 开关的通断规律
波形图
观看6个开关的位置及波形图能够发觉以下两点：
①各桥臂上的开关始终处于交替打开、关断的状态如 、 。
②各相的开关顺序以各相的“首端”为准，互差2π/3电角度。如 比 滞后2π/3， 比 滞后2π/3。
电阻 ，电容 ，二极管 组成缓冲电路，来爱惜逆变管。由于开关管在开通和关断时，要受集电极电流 和集电极与发射极间的电压 的冲击，因此要通过缓冲电路进行减缓。当逆变管关断时， 迅速上升， 迅速降低，太高增加的电压对逆变管造成危害，因此通过在逆变管两头并联电容（ ）来减小电压增加率。当逆变管开通时， 迅速下降， 迅速升高，并联在逆变管两头的电容由于电压降低，将通过逆变管放电，这将加速电流 的增加率，造成IGBT的损坏。因此增加电阻 ，限制电容的放电电流。可是当逆变管关断时，该电阻又会阻止电容的充电，为了解决那个矛盾，在电阻两头并联二极管（ ），使电容充电时躲开电阻，通过二极管充电。放电时，通过电阻放电，实现缓冲功能。这种缓冲电路的缺点是增加了损耗，因此适用于中小功率变频器。因本次设计所选用的电动机为中容量型，在此选用此种缓冲电路。
三相异步电动机变频调速课程设计
目录1三相异步电动机基本原理 (1)1.1电动机的结构及原理 (1)1.1.1 电动机的结构 (1)1.1.2工作原理 (3)2异步电动机的机械特性 (4)2.1 固有机械特性 (4)2.2 人为机械特性 (5)2.2.1降低定子电压的人为特性 (5)2.2.2增加转子电阻时的人为特性 (5)2.2.3改变定子频率时的人为特性 (5)3电动机的调速指标 (7)4 异步电机的变频调速 (8)5具体调速的设计 (10)6结论 (11)7设计体会 (12)参考文献 (13)摘要原理是当定子三绕组通三相对称电流后，定转子产生旋转磁场，根据右手定则，转子绕组产生感应电动势，由于绕组是闭合的，所以产生感应电流，根据左手定则，转子绕组相当于空间绕组，进而产生电磁转距，合成磁转距大于阻转距时，电机起动重点是三相异步电动机变频调速，一方面当f1＜fN时，为恒转矩调速，转矩不变，额定转速降低，增大起动转矩Tst，另一方面当f1＞fN时，为恒功率调速，调速前后功率不变，额定转速升高，减小启动转矩Tst。
变频调速可以实现宽范围内的平滑调速，变频调速电机以简单的结构、优良的调速性能、较高的调速比，应用越来越广泛关键字：恒转矩调速;恒功率调速;三相异步电动机。
1.三相异步电动机的基本原理当定子三绕组通三相对称电流后，定转子产生旋转磁场，根据右手定则，转子绕组产生感应电动势，由于绕组是闭合的，所以产生感应电流，根据左手定则，转子绕组相当于空间绕组，进而产生电磁转距，合成磁转距大于阻转距时，电机起动。
1.1电动机的结构及原理1.1.1结构三相异步电动机的种类很多，可是三相异步电动机结构基本是相同的，它们都由定子和转子这两大基本部分组成，在定子和转子之间具有一定的气隙。
此外，还有端盖、轴承、接线盒、吊环等其他附件结构如下图：图1-1-1-1 封闭式三相笼型异步电动机结构图1—轴承；2—前端盖；3—转轴；4—接线盒；5—吊环；6—定子铁心；7—转子；8—定子绕组；9—机座；10—后端盖；11—风罩；12—风扇(1)、定子定子铁芯:导磁和嵌放定子三相绕组:0.5mm硅钢片冲制涂漆叠压而成;内圆均匀开槽;槽形有半闭口、半开口和开口槽三种：适用于不同电机。
完整版《三相异步电动机变频调速系统设计》
完整版《三相异步电动机变频调速系统设计》三相异步电动机变频调速系统设计摘要：变频调速技术是现代电气控制领域中的重要技术之一，广泛应用于水泵、风机、压缩机等各种场合。
本文以三相异步电动机为对象，着重介绍了变频调速系统的设计思路和实施步骤。
通过整理相关文献和实践经验，提供了一个完整的设计指南，希望能对读者进行指导和借鉴。
关键词：三相异步电动机；变频调速；设计一、引言随着工业自动化程度的不断提高，越来越多的机械设备开始采用变频调速技术。
相比传统的定频运行方式，变频调速具有调速范围广、运行稳定、能耗低等优点，在提高设备性能和效率的同时，也可以延长设备的使用寿命。
三相异步电动机作为最常用的驱动器之一，广泛应用于各个领域。
二、变频调速系统设计思路1.设计目标确定：根据实际需求确定设计的目标，包括调速范围、调速精度、系统运行稳定性等方面。
2.系统结构设计：根据目标确定系统的结构形式，包括控制器的选择、传感器的安装位置等。
3.控制策略选择：选择合适的控制策略，包括开环控制和闭环控制。
4.参数调节及整定：对系统的各项参数进行调节和整定，以获得最佳的运行效果。
三、变频调速系统实施步骤1.电机选型：根据实际需求选定合适的三相异步电动机。
2.变频器的选取：根据电机的功率、调速要求等参数选取合适的变频器。
3.运行控制程序的设计：根据实际需求设计运行控制程序，包括开机、停机、变速等功能。
4.传感器的选取与安装：根据系统要求选取合适的传感器，并将其正确安装在电机或相关位置。
5.控制器的选取与配置：根据系统的需求选取合适的控制器，并进行相应的配置和参数设定。
6.调试与测试：完成系统的硬件和软件的安装后，进行系统的调试和测试，以确保其正常工作。
7.系统运行与优化：在系统正式投入使用后，对系统进行运行监测和性能优化，以获得最佳的运行效果。
四、应用实例以一台水泵为例，设计了一个变频调速系统，并进行了实际测试。
通过对变频器的调节和控制器的优化，实现了水泵的稳定运行和能耗降低的目标。
三相异步电动机变频调速系统设计
三相异步电动机变频调速系统设计一、系统需求分析1.系统功能需求：a)实现对三相异步电动机的调速控制；b)实现对电动机的起动、停止、正转、反转等控制功能；c)实现对电动机的运行状态监测和数据显示功能；d)具备系统故障保护功能，如过流、过压、欠压等。
2.系统性能需求：a)调速范围：根据实际需求确定调速范围；b)控制精度：根据实际需求确定控制精度；c)故障保护响应时间：保证故障保护功能的及时性。
二、硬件设计1.选择变频器：根据实际需求选择合适的变频器，以满足系统的调速范围和控制精度要求。
2.选择传感器：a)选择合适的电流传感器和电压传感器，用于测量电动机的电流和电压，以实现对电动机的运行状态监测和数据显示功能；b)选择合适的转子位置传感器，用于测量电动机转子位置，以实现对电动机的起停和运转控制功能。
3.硬件电路设计：a)设计电源和电压稳定模块，以提供电动机控制和传感器工作所需的稳定电压；b)设计模拟电路和数字电路，用于接收和处理传感器信号，实现对电动机的调速控制和运行状态监测功能；c)设计故障保护电路，用于监测电动机的运行状态，当发生故障时及时切断电动机的供电。
三、软件设计1.硬件驱动程序设计：a)实现对电动机的起停和运转控制功能；b)实现对传感器信号的采集和处理功能。
2.算法设计：a)设计调速算法，根据所需的调速范围和控制精度，采用合适的调速算法，如PID控制算法；b)设计故障保护算法，根据所需的故障保护响应时间，设计相应的故障判别和保护算法。
3.用户界面设计：设计用户界面，实现对电动机运行状态的监测和控制，以及故障报警和信息显示功能。
四、系统测试1.硬件测试：a)测试电源和电压稳定模块的性能稳定性和可靠性；b)测试传感器的灵敏度和准确性。
2.软件测试：a)测试硬件驱动程序的正确性和稳定性；b)测试调速算法的性能和控制精度；c)测试故障保护算法的响应时间和故障判别准确性。
3.系统整体测试：将系统与电动机连接后进行整体测试，测试系统的调速控制、运行状态监测和故障保护等功能的正确性和稳定性。
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目录1三相异步电动机基本原理 (1)1.1电动机的结构及原理 (1)1.1.1 电动机的结构 (1)1.1.2工作原理 (3)2异步电动机的机械特性 (4)2.1 固有机械特性 (4)2.2 人为机械特性 (5)2.2.1降低定子电压的人为特性 (5)2.2.2增加转子电阻时的人为特性 (5)2.2.3改变定子频率时的人为特性 (5)3电动机的调速指标 (7)4 异步电机的变频调速 (8)5具体调速的设计 (10)6结论 (11)7设计体会 (12)参考文献 (13)摘要原理是当定子三绕组通三相对称电流后，定转子产生旋转磁场，根据右手定则，转子绕组产生感应电动势，由于绕组是闭合的，所以产生感应电流，根据左手定则，转子绕组相当于空间绕组，进而产生电磁转距，合成磁转距大于阻转距时，电机起动重点是三相异步电动机变频调速，一方面当f1＜fN时，为恒转矩调速，转矩不变，额定转速降低，增大起动转矩Tst，另一方面当f1＞fN时，为恒功率调速，调速前后功率不变，额定转速升高，减小启动转矩Tst。
变频调速可以实现宽范围内的平滑调速，变频调速电机以简单的结构、优良的调速性能、较高的调速比，应用越来越广泛关键字：恒转矩调速;恒功率调速;三相异步电动机。
1.三相异步电动机的基本原理当定子三绕组通三相对称电流后，定转子产生旋转磁场，根据右手定则，转子绕组产生感应电动势，由于绕组是闭合的，所以产生感应电流，根据左手定则，转子绕组相当于空间绕组，进而产生电磁转距，合成磁转距大于阻转距时，电机起动。
1.1电动机的结构及原理1.1.1结构三相异步电动机的种类很多，可是三相异步电动机结构基本是相同的，它们都由定子和转子这两大基本部分组成，在定子和转子之间具有一定的气隙。
此外，还有端盖、轴承、接线盒、吊环等其他附件结构如下图：图1-1-1-1 封闭式三相笼型异步电动机结构图1—轴承；2—前端盖；3—转轴；4—接线盒；5—吊环；6—定子铁心；7—转子；8—定子绕组；9—机座；10—后端盖；11—风罩；12—风扇(1)、定子定子铁芯:导磁和嵌放定子三相绕组:0.5mm硅钢片冲制涂漆叠压而成;内圆均匀开槽;槽形有半闭口、半开口和开口槽三种：适用于不同电机。
定子绕组：定子绕组是三相电动机的电路部分，三相电动机有三相绕组，通入三相对称电流时，就会产生旋转磁场。
三相绕组由三个彼此独立的绕组组成，且每个绕组又由若干线圈连接而成。
每个绕组即为一相，每个绕组在空间相差120°电角度。
线圈由绝缘铜导线或绝缘铝导线绕制。
中、小型三相电动机多采用圆漆包线，大、中型三相电动机的定子线圈则用较大截面的绝缘扁铜线或扁铝线绕制后，再按一定规律嵌入定子铁心槽内。
定子三相绕组的六个出线端都引至接线盒上，首端分别标为U1, V1, W1，末端分别标为U2, V2, W2。
这六个出线端在接线盒里的排列如图 4.3所示，可以接成星形或三角形。
（a）星形连接（b）三角形连接图1-1-1-2 定子绕组的联结机座：支撑和固定作用;铸铁或钢板焊接。
(1)、转子①转子铁心转子铁心是用0.5mm厚的硅钢片叠压而成，套在转轴上，作用和定子铁心相同，一方面作为电动机磁路的一部分，一方面用来安放转子绕组。
②转子绕组一般多为以下两种：铜排转子铸铝转子1.1.2工作原理三相异步电动机的工作原理可以简述如下：定子三项电压U1产生定子三相电流I1，三项电流通过定子三相绕组产生旋转磁场 ，由于转子与旋转磁场存在相对运动，在转子绕组中产生了感应电动势E2.由于转子绕组是闭合的，因而产生了感应电流I2，I2与旋转磁场相互作用产生了电磁转矩T，从而使转子拖动生产机械以转速n运转。
这一工作过程可以表示成下图：图1-1-2 三相异步电动机的工作原理图2.异步电动机的机械特性2.1 固有机械特性当U1、f1、R2和X2都保持不变时，三相异步电动机的T与s之间的关系T=f（s）称为转子特性，n与T的关系n=f(T)称为机械特性。
当定子电压和频率都保持为额定值，当转子电路中不另外串联电阻电抗，这时的转矩特性和机械特性统称为固有特性；否则称为人为特性。
固有特性上的N、M、S三个特殊的工作点代表了三相异步电动机的三个工作状态。
（1）额定状态（N点）额定状态是指各个物理量都等于额定值的状态。
N点： n = nN ， s = sN ，T = TN ，P2 = PN。
额定状态说明了电动机长期运行的能力（2）临界状态（M 点）对应 s = sM，T = TM 的状态临界状态明了电动机的短时过载能力。
Y系列的三相异步电动机αMT =2—2.2（3）堵转状态（ S 点）对应 s = 1，n = 0 的状态——又称为起动状态。
堵转状态说明了电动机直接起动的能力。
起动条件为TS > (1.1 ~1.2)TL。
和IS＜允许值。
Y 系列三相异步电动机启动转矩倍数αST = 1.6 ~ 2.2起动电流倍数αSC = 5.5 ~ 7.02.2 人为机械特性2.2.1降低定子电压的人为特性由于临界转差率和电压无关，而转矩正比于电压平方，电压降低后的人为特性如下图其中U1'＞U1"2.2.2增加转子电阻时的人为特性由于sM 正比于 R2 ，TM 与 R2 无关，故串入电阻时的人为特性如下图：2.2.3 改变定子频率时的人为特性(1) f1＜ fN 时，要保持11f U =11f E =常数（2）f1＜ fN时，要保持U1=UN常数3.电动机的调速指标调速就是在一定的负载下，根据生产的需要人为的改变电动机的转速。
这是生产机械经常向电动机提出的要求。
调速性能的好坏往往影响到生产机械的工作效率和生产质量。
⑴调速范围电动机在满载（电流为额定值）情况下所能得到的最高转速和最低转速之比称为调速范围，用D表示，即D=nmax：nnin⑵调速方向调速方向指调速后的转速比原来的额定转速（基本转速）高还是低。
若比基本转速高，称为往上调，比基本转速低，称为往下调。
⑶．调速的平滑性调速的平滑性由一定调速范围内能达到的转速级数来说明。
级数越多，相邻两转速的差值越小，平滑性越好。
如果转速只能跳跃式地调节，例如只能从3000r/min一下调节到500r/min，再又调节到1000r/min等，两者中间的转速无法得到，这种调速称为有级调速。
如果在一定的调速范围内的任何转速都可以得到则称为无级调速。
无级调速的平滑性当然比有级调速好。
平滑的程度可以用相邻两转速之比来衡量，称为平滑系数。
即σ=ni/ni-1σ越接近于1，平滑性越好。
无级调速时σ=1，平滑性最好。
⑶调速的稳定性⑷调速的稳定性是用来说明电动机在新的转速下运行时，负载变化而引起转速变化的程度，通常用静差率来表示。
其定义为：在某一机械特性运行时，电动机由理想空载到满载时的转速差与理想空载转速之百分比，即δ=（n0-nf）/n0*100%δ越小，稳定性越好。
静差率与机械特性的硬度有关。
机械特性的硬度的定义为α=|dT/dn|≈ΔT／Δnα越大，转矩变化时，n变化的程度就越小，机械特性就越硬，静差率δ就越小，稳定性就越好。
静差率还与理想空载转速n0的大小有关。
生产机械在调速时，为保持一定的稳定性会对静差率提出一定的要求。
静差率还会对调速范围起到制约的作用，因为如果调速时所得到的最低转速下的δ太大，则该转速的稳定性太差，边难以满足生产机械的要求。
⑸调速的经济性这要由调速时的初期投资，调速后的电能消耗以及各种运行费用的多少来说明。
⑹调速时允许负载电动机在各种不同转速下满载运行时，如果允许输出的功率相同，则这种调速方法称为恒功率调速；如果允许输出的转矩相同，则这种调速方法称为恒转矩调速。
对于三相异步电动机来说，n=（1-s）n0=（1-s）*60f1/p所以三相异步电动机的调速方法课分为两大类：一类是通过改变同步转速n0来改变转速n，具体方法有变极调速（改变p）和变频调速（改变f1）；另一类是通过改变转差率s来实现调速，这就需要让电动机从固有特性上运行改为人为特性上运行。
4.异步机的变频调速4.1 f1＜ fN时，要保持11f U =常数（a ）f1＜fN 时准确的说，11f E =常数，才能保持Φm 不变。
随着f1的降低，U1的讲笑，漏阻抗电压的作用越明显，所以在实际变频调速中，随着f1的降低，要适当提高11f U 值，对漏阻抗电压进行适当的补偿。
4.2 f1＞fN 时，要保持U1=UN 常数（b ）f1＞fN变频调速的主要性能如下：（1） 调速方向既可往上调，也可往下调。
（2） 平滑性好，可实现无级调速。
（3） 调速的稳定性好，机械特性的工作段基本平行，硬度大，静差率小。
（4） 调速范围广。
（5） 调速的经济性方面，初期投资大，需要专用的变频装置。
但运行费用不大。
（6） 调速时的允许伏在分析如下： ① f1＜fN 时为恒转矩调速由于f1＜fN 时，11f U =常数，Φm 基本不变，因此各种转速下的满载转矩T=CT ΦmI2Ncos ψ2基本不变。
② f1＞fN 时为恒功率调速由于f1＞fN 时，U1=常数，在各种转速下的满载转矩T=CT ΦmI2Ncos ψ2基本上与转速n 成反比，两者的成绩基本不变，允许的输出功率基本不变。
5.具体调速的设计已知P N=1000W ，n 0=3000r/min, n N=2930r/min, αMT=2.2由额定值可求得m N n P T N N N ⋅=⨯⨯⨯==91.48293010001514.3260260πm N T T N MT M ⋅=⨯=⋅=61.10791.482.2α0233.030002930300000=-=-=n n n s N N0969.012.22.20233.0122=--=--=MTMT NM s s αα0187.014061.1074061.1070969.0122=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⎪⎭⎫⎝⎛-⨯=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⎪⎭⎫⎝⎛-=T T T Ts s M M M 所以，频率为50Hz ，U 1=U N 时带动负载的转速为：m in /2944m in /3000)0187.01()1(0r r n s n =⨯-=-=由于f 1增加，U 1不变时，T M 与f 12成反比，s M 与f 1成反比，而M M T f f T 221'⎪⎪⎭⎫⎝⎛=M Ms f f s ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=21'⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⎪⎭⎫⎝⎛-=1'''22T T T T s s M M Mpf n 2060'=可求得改变频率后的转速m in /3516')1(022r n s n =-=6.结论三相异步电动机变频调速，一方面当f1＜fN时，为恒转矩调速，转矩不变，额定转速降低，增大起动转矩Tst，另一方面当f1＞fN时，为恒功率调速，调速前后功率不变，额定转速升高，减小启动转矩Tst。