(交流电机变频调速系统设计)
深井泵交流电机调速系统的设计
- 13 -高 新 技 术０ 概述深井泵是排出地下水的主要设备，广泛应用于工厂、矿业、地质勘探和地热能开发等方面。
我国深井泵的发展始于1946年。
经过全国科学家们对深水泵多年的研究，得到了许多宝贵经验。
然而，近年来国内对深井泵的研究几乎停滞，厂家仅对其产品略作改动，或从其他国家进口高端产品。
在国外，ITT 和丹麦格兰富等企业占领了国际市场，而且其产品正快速进入国内市场。
它们在市场上的竞争优势给国内企业带来了巨大的生存压力。
在过去的所谓 “不变速交流驱动”中，泵等通用机械功率几乎占工业总功率半数以上。
深井泵并不是不需要调节，目前主要依靠阀门调节流量，浪费能源。
如果换成交流电机调速，每个泵上阀门调节的损耗都可以被降低，节省大约30%的能量。
DTC 是一种高性能的交流调速技术。
与矢量控制不同，DTC 解决了复杂计算易被参数变化的影响、实际性能难达到期望结果的问题，具有新颖的控制思想、简明的系统结构和优秀的性能。
Simulink 是利用计算机对模型的分析和计算，替代实际对象进行仿真实验，是MATLAB 上工程设计的工具。
目前广泛采用这项技术，研究和分析交流电机的调速系统。
对于一个新模型，如果能使用Simulink 对其进行仿真，就可以及时发现系统问题，这对系统研发起到了非常重要的作用。
异步发动机的变频调速目前广泛应用于拖动领域。
对于深井泵，更常见的方法是在机器中设出泵的输出扬程，通过变频调速，平滑无极的调节机泵水流量，提高调节能力和水平，减少启动的频率，实现节电能、降能耗的效果。
深井泵的运行状态不同于一般加压泵，可视为恒转矩负载，需要采用合理的交流调速技术。
该文中设计的新型深井泵交流电机调速系统，对提高厂家的经济效益有着明显作用和实际意义。
１ 设计原理１．１ ３／２变换通过交流电流的两相绕组可以产生旋转磁动势。
当三相绕组和两相绕组产生的磁动势和旋转速度相等时，两相绕组等于三相绕组。
三相绕组A、B、C 和两相绕组的α、β之间的变换，称3/2变换。
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
c1
X
' 20
)
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
交流异步电动机变频调速系统设计报告
交流异步电动机变频调速系统设计报告一、引言异步电动机在工业生产中具有广泛的应用，通过变频调速系统可以实现对异步电动机的精确控制，提高生产效率和控制精度。
本文将详细介绍异步电动机变频调速系统设计的原理和过程。
二、系统设计原理异步电动机通过变频器驱动，实现调速功能。
变频器将交流电源转换为直流电源，通过PWM技术将直流电转换为交流电，进而控制电机的转速。
变频器的主要组成部分包括整流器、中间环节直流母线、逆变器和控制电路。
整流器将交流电源转换为直流电源，并通过滤波电路削波，保持直流电的稳定性。
中间环节直流母线存储电能，为逆变器提供稳定的电源。
逆变器将直流电源转换为交流电源，并通过PWM调制技术调整交流电的频率和幅值，从而控制电机的转速。
控制电路通过传感器采集电机的运行状态，并通过对逆变器的控制信号实现控制目标。
三、系统设计步骤1.确定系统需求：根据应用场景和任务要求，确定对异步电动机的调速要求，包括速度范围、控制精度等。
2.选择电机和变频器：根据系统需求，选择适合的异步电动机和变频器，确保其参数和性能满足需求。
3.设计电路连接：根据电机和变频器的技术规格，设计电机与变频器的连线方式和电路连接，确保信号传输畅通。
4.设计控制系统：根据系统需求，设计控制系统包括传感器、控制电路和控制算法等，确保对电机的精确控制。
5.实施系统调试：将设计好的电路和控制系统进行组装和调试，确保系统能够正常工作。
6.测试系统性能：对系统进行性能测试，包括速度响应、负载变化等测试，验证系统的设计目标是否达到。
7.优化系统性能：根据测试结果，对系统进行调整和优化，提高系统的性能和稳定性。
8.编写设计报告：整理系统设计过程、实施步骤和测试结果，撰写设计报告。
四、系统设计考虑因素1.变频器和电机的匹配性：选择变频器时需要考虑其输出能力是否足够满足电机的需求，包括最大输出功率、额定电流等。
2.控制系统的精确性：设计控制系统时需要考虑传感器的精度、控制器的计算性能等因素，确保控制系统能够精确控制电机的转速。
2-交流电机变频调速详解
以下情况要选用交流输出电抗器
变频器到电机线路超过100米（一般原则）
以下情况一般要选用制动单元和制动电阻 提升负载 频繁快速加减速 大惯量（自由停车需要1min以上，恒速运行电流小于加速电流的设备）
变频器选型—选型原则
使用通用变频器的行业和设备 使用矢量变频器的行业和设备
纺织绝大多数设备
冶金辅助风机水泵、辊道、高炉卷扬 石化用风机、泵、空压机 电梯门机、起重行走 供水 油田用风机、水泵、抽油机、空压机
多
0.4-315KW
EV1000 EV2000
TD3000 2.2-75KW TD3100 高 TD3300
高动态性能 动态性能好 总线设计 精确控制 网络化应用 行业专用
0.4-5.5KW
功 能
TD900
调速、通讯 操作简便
功能丰富 适用面广
高稳态性能
成 本
完整的功率段 行业专用
少
宽电压范围
元件化设计
R S T P1 (+) PB (-) U V
MOTOR
W
PE
POWER SUPPLY
制动电阻
工频电网输入 380V 3PH/220V 3PH
直流电抗器
三相交流电机
220V 1PH
变频器的构成—控制回路接口
接口类型 主要特点 主要功能
开关量输入
开关量输出 模拟量输入
无源输入，一般由变频 启/停变频器，接收编码器信号、多 器内部24V供电， 段速、外部故障等信号或指令
2.3 交流电机变频调速
•概 述
异步电机的变压变频调速系统一 般简称为变频调速系统。由于在调速 时转差功率不随转速而变化，调速范 围宽，无论是高速还是低速时效率都 较高，在采取一定的技术措施后能实 现高动态性能，可与直流调速系统媲 美。因此现在应用面很广，是本篇的 重点。
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。
交流异步电动机变频调速设计
交流异步电动机变频调速设计异步电动机是工业生产过程中广泛使用的一种电机，widely used in industrial production. 它的运转速度受到电源的频率和极数的影响，因此在一些应用场合需要采取变频调速技术，以满足不同负载下的运转需求。
本文将介绍异步电动机变频调速设计的基本原理和具体实现方法。
一、异步电动机变频调速的原理异步电动机通过电源提供的交流电源驱动，其转速 n与电网频率 f 和定子极数 P 相关，公式为：n=60f/P 。
如图1所示，当电网频率为50Hz、极数为4极时，异步电动机的转速为1500 rpm。
当需要在同一台异步电动机下实现不同转速时，可以采用变频调速技术。
变频调速的原理是通过变频器改变电网电源的频率和电压，从而改变异步电动机的转速。
变频器通过将电源中的直流信号转换成相应的交流信号进行调节，例如通过将电源中的50Hz的电信号转换为30~50Hz的交流信号，使得异步电动机的转速得到调节。
二、异步电动机变频调速的实现方法1.输入电源与三相异步电动机连接。
2.将电源中的交流信号转换为直流信号，通过功率恒定的逆变器将直流信号转换为变频输出的交流信号。
3.通过多种控制方法调节电压频率，从而实现异步电动机转速的控制。
通常采用矢量控制和定速控制两种控制方式。
3.1 矢量控制矢量控制是一种高精度、高性能的控制方法，可以使异步电动机在不同的负载下达到相同的速度和扭矩。
矢量控制适用于较高的调速要求，可以在满足较高控制精度的同时，实现更好的动态性能。
3.2 定速控制定速控制是一种简单、常用的变频控制方法。
该方法通过设定电机的运行速度来调节输出频率和电压，使得异步电动机具有稳定的转速和扭矩。
三、结论本文通过介绍异步电动机变频调速的原理和实现方法，可以实现异步电动机在不同负载条件下达到相同的转速和扭矩，提高了运行效率和能源利用率。
异步电动机变频调速技术的应用将得到更加广泛的推广和应用。
毕业设计(论文)-单片机控制的电机交流调速系统设计
毕业设计毕业设计任务书摘要............................................................................................. 错误!未定义书签。
第1章引言................................................................................. 错误!未定义书签。
1.1单片机的产生和发展.......................................................... 错误!未定义书签。
1.2交流调速系统的现状.......................................................... 错误!未定义书签。
第2章硬件设计....................................................................... 错误!未定义书签。
2.1系统总体方案设计.............................................................. 错误!未定义书签。
2.2主回路设计.......................................................................... 错误!未定义书签。
2.2.1整流滤波电路的设计................................................ 错误!未定义书签。
2.2.2整流电路意义总结.................................................... 错误!未定义书签。
2.3整流电路分类...................................................................... 错误!未定义书签。
交流电动机变频调速控制方案
交流电动机变频调速控制方案（１）开环控制（2）无速度传感器的矢量控制（3）带速度传感器矢量控制（ 4）永磁同步电动机开环控制6-12、试分析三相SPWM的控制原理。
在PWM型逆变电路中，使用最多的是图6-43a的三相桥式逆变电路，其控制方式一般都采用双极性方式。
U、V和W三相的PWM控制通常公用一个三角波载波uc，三相调制信号U ru , U rv 和, U rw的相位依次相差1200。
U、V和W各相功率开关器件的控制规律相同，现以U 相为例来说明。
当Uru > uc时，给上桥臂晶体管V1以导通信号，给下桥臂晶体管V4以关断信号，则U相相对于直流电源假想中点N’的输出电压UUN’= Ud/2。
当Uru < uc时，给V4以导通信号，给V1以关断信号，则UUN’=Ud／2。
V1和V4的驱动信号始终是互补的。
当给V1（V4）加导通信号时，可能是V1（V4）导通，也可能二极管VD1（VD4）续流导通，这要由感性负载中原来电流的方向和大小来决定，和单相桥式逆变电路双极性SPWM控制时的情况相同。
V相和W相的控制方式和U相相同。
UUN’、 UVN’和Uwn’的波形如图6-43b 所示。
可以看出，这些波形都只有±Ud两种电平。
像这种逆变电路相电压（uUN’、uVN’和uWN’）只能输出两种电平的三相桥式电路无法实现单极性控制。
图中线电压UUV的波形可由UUN’― UVN’得出。
可以看出，当臂1和6导通时，UUV = Ud，当臂3和4导通时，UUV =―Ud，当臂1和3或4和6导通时，Uuv=0，因此逆变器输出线电压由+Ud、-Ud、0三种电平构成。
负载相电压UUN可由下式求得（6-18）从图中可以看出，它由（±2/3）Ud，（±1/3）Ud和0共5种电平组成。
(a) (b)图6-43三相SPWM逆变电路及波形在双极性SPWM控制方式中，同一相上下两个臂的驱动信号都是互补的。
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。
浅析交流变频调速电机设计
浅析交流变频调速电机设计p1、绝缘结构设计1.1 在变频器供电时绝缘破坏的原因一般用途的电动机绕组的绝缘耐电压水平是相对正常运行电压而言的。
在变频电源的作用下,由脉宽调制(PWM)变频器产生的矩形斩波冲击电压,从而叠加在电动机运行的电压上,出现浪涌电压与电晕现象,有时线圈匝间绝缘所承受的电压要比正常的电压高出数十倍,因此在设计变频电机时,须特别考虑绝缘问题,从而防止绕组产生有害的电晕电压,避免因反复的施加脉冲电压而引起绝缘的老化,影响电机的使用寿命。
1.2 改进措施(1)变频电机选用耐电晕的专用漆包线与绕包线,选用耐电晕且易被绝缘漆浸透的绝缘材料与低挥发性的聚酯型无溶剂树脂。
(2)为了获得无气隙绝缘,在选用绝缘材料时,应该注意选用易被放到电机绝缘结构中的各个部位,并且能充分的填充到绕组间空隙的绝缘材料。
采用真空压力沉浸的工艺,使得浸渍树脂能够渗透到各个部位。
(3)在使用过程中,如果耐电晕线拉伸或者受力,抗电晕的性能就会大幅下降。
所以,对于绑扎、绕线、嵌线等加工工艺,必须进行严加的管理,尤其是在绕线、嵌线过程中要防止损伤到导线。
嵌线应要保证层间绝缘、槽绝缘、相间绝缘放到位,线圈的端部应绑扎牢固,从而确保端部成为一个整体。
2、绕组与槽形设计对于用电压型逆变器供电的电机,为了增加漏电抗,一般情况下,把定子槽形设计成窄而深形,也可将轴向的通沟放在槽口部分从而增加槽深。
此外,还可采用磁性槽楔来增加槽的漏抗。
相反,对于用电流型逆变器供电的电机,为了减小槽的漏抗,通常采用宽而浅的定子槽,采用开口槽并不采用磁性槽楔。
为了减小基波与谐波电流的铜损耗。
无论是用电压型还是用电流型逆变器供电的异步电动机,都希望定绕组的电阻越小越好,并且尽可能的减小定子绕组的集肤效应。
如:采用扁平导体进行平放布置,或者采用多根互相绝缘的导体进行并联等。
转子槽形的设计情况比较复杂。
从提高最大转矩角度出发,无论是用电压型还是用电流型逆变器供电的电机,都希望能够减小基波的漏电抗。
交流电机变频调速系统毕业论文
摘要本文首先在对该系统的整体结构、控制方案和各部分功能实现的方法进行了详细分析，并设计出该系统的硬件电路。
其中硬件电路包括主电路和控制电路，在控制电路中以ARM(LPC2148)控制器为核心，通过键盘的给定频率并由LPC2148控制智能模块SA4828产生可调频率的SPWM方波,并通过SPWM控制技术对交流电机实现恒压频比控制，并用数码管对当前频率进行实时显示。
主电路包括整流、滤波和逆变电路。
为了三相交流异步电动机的可靠性，还设计了软启动电路、过欠压、过热、过流保护电路。
使设计的可靠性得到了提高。
在软件设计中，采用通用的模块化设计方式，编写了三相交流异步电动机调速程序，并且使用C语言进行程序，在 ADS(ARM Developer Suite)开发环境下编译、、运行通过。
论文的创新点在于将ARM嵌入式微处理器作为控制核心结构简单、可靠易行。
相对于传统交流调速，该系统采用全数字式控制方式，极提高了系统的实时性能。
关键词:ARM 变频调速智能功率模块恒压频比控制 SPWMAbstractIn this paper，first The whole structure and control scheme of the system, realization methods for all Parts have been analyzed in detail, then, the feasibility of design is demonstrated, and hardware circuit is designed. The system hardware circuit is composed of the power circuit and control circuit ,the control circuit uses LPC2148 as its core，the frequency is given with keyset , the LPC2148 control intelligent module SA4824 ,and can generate a variable SPWM wave, this system use SPWM Technology to realize constant U/f Control of AC motor, and displays frequency at present with LEDThe Power circuit includes rectification，filtering and inverter. In order to improve reliability of three Phase AC asynchronous motor, the paper also designed soft start circuit and other protect circuits such as the undervoltage and overvoltage, the too overheated and the output flow. So that the reliability of the design has been enhanced.Software is designed the process ,the speed-adjusted program of three Phase AC asynchronous motor control system has been Written with C language，compiled, linked and run in ADS(ARM Developer Suite) environment successfully .The innovation of this paper consists in its simplicity and reliability using ARM embedded microprocessor as the kernel .Relative to traditional Variable speed ,this system adopts digital control, and promotes the performance and anti-jammingKeywords ARM， variable frequency variable speed，U/f control method，SPWM目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1电机调速发展现况和趋势 (1)1.2电力电子技术的发展现况和趋势 (2)1.3国外交流调速现状 (3)1.3.1国外现状 (3)1.3.2国现状 (3)1.4本论文的研究容 (4)第2章主电路设计 (6)2.1 主电路原理图 (6)2.2 输入整流滤波电路的设计 (7)2.2.1 EMI滤波电路 (7)2.2.2 输入整流电路 (7)2.2.3 输入滤波电容容量的计算 (8)2.2.4电源指示灯 (10)2.3逆变电路的设计 (10)2.3.1 主功率管IGBT的容量计算 (10)2.3.2续流电路 (11)2.3.3吸收电路 (11)2.3.4制动电阻 (12)第3章控制电路设计 (14)3.1控制原理图 (14)3.2 ARM的最小系统设计 (15)3.2.1微控制器LPC2148 (15)3.2.2时钟和复位系统 (15)3.3显示电路 (18)3.3.1数码管控制芯片 MAX1279 (19)3.4三相SPWM控制器SA4828 (20)3.4.1 寄存器软件设计 (20)3.5按键、指示灯和报警 (23)3.5.1按键 (23)3.5.2指示灯 (23)第4章 IGBT驱动电路设计 (25)4.1驱动电路原理图 (25)4.1.1驱动电路M57962L (25)第5章保护电路设计 (27)5.1 保护电路概述 (27)5.2 输入过欠压保护电路的设计 (27)5.3限流启动电路 (29)5.3.1采样电路 (29)5.3.2限流电路中晶闸管的驱动电路 (30)5.4过电流保护电路 (30)5.5IGBT的过热保护设计 (31)第6章辅助电源设计 (33)第7章变频调速系统的软件设计 (34)结论 (37)致 (38)参考文献 (39)附录1 (41)附录2 (45)附录3 (51)第1章绪论1.1电机调速发展现况和趋势电机调速是电力电子技术应用的最大领域之一，具有极大的吸引力，同时也具有较强的挑战性。
变频调速系统设计与调试实验报告
变频调速系统设计与调试实验报告一、引言二、实验目的1.了解变频调速系统的原理和基本组成2.学会使用变频器进行电机调速3.设计一个简单的电机控制系统，实现电机的速度和方向的控制4.动手调试电机控制系统，检验实验结果三、实验器材1.电机2.变频器3.控制器4.电源5.测试仪器（如示波器、万用表等）四、实验步骤1.搭建实验电路将电机、变频器和控制器连接在一起，按照电路图进行正确连接。
2.编写程序使用控制器进行电机控制时需要编写相应的程序进行操作，根据实验要求编写相应的程序。
3.进行电机调试按照实验要求设置变频器参数，将电机转速调至指定值，观察电机转速和方向的变化情况。
4.测试电机特性通过改变输入信号的大小，观察电机转速和输出功率的变化情况，绘制电机特性曲线。
五、实验结果与分析经过实验，我们成功设计与调试了一个基于变频调速系统的电机控制系统。
通过观察实验结果，我们发现电机转速可以根据输入信号进行调整，并且转速和输出功率有一定的关系。
在实际应用中，可以根据需求调整输入信号来达到不同的转速和功率要求。
六、实验总结通过本次实验，我们深入了解了变频调速系统的原理和基本组成，学会了使用变频器进行电机调速，并且设计与调试了一个简单的电机控制系统。
通过实验，我们更加熟悉了电机控制的过程与方法，并且对电机的特性有了更深入的认识。
这对我们今后在工业生产和机械设备中的应用具有重要的意义。
1.《变频调速系统设计与调试实验手册》2.电机控制与调速技术教程。
变频调速系统毕业设计1
河南理工大学毕业设计（论文）说明书摘要变频调速是交流调速的发展方向。
传统的交流调速方式主要有定子调压调速、转子串电阻调速、变极调速和串极调速等，虽然这些调速方式在某些指标方面具有优异的性能，但是它们在不同的应用场合中存在着诸多问题，如调速精度不高、有级调速、谐波污染较大、功率因数低等，因此通用性差。
与传统的调速技术相比，变频调速具有极大的优越性，整个调速系统体积小、控制精度高、保护功能完善、工作安全可靠、操作工程简便、通用性强、使传动系统具有优良的性能，最重要的优点是节能效果十分可观。
本课题采用韩国SOHO变频器构建一个变频调速实验系统，主要解决交流调速实验系统的“负载模拟”、系统再生电能的回馈利用和高效节能等关键技术。
系统采用双电机联轴拖动设计，可方便获得电动机在反应或位能负载下四象限运行的连续变化控制过程，重点凸出变频调速控制精度高、安全可靠、节能效果可观的优点。
该实验平台可以将变频调速技术在教学、科研和应用中的一些理论现象和动态过程的分析结论给予全面的实验验证，既适合电气控制专业的学生做电机实验和相关自动化实验研究，也适合实际工作者进行电机性能实验和检测之用。
关键词：变频调速；SOHO变频器；实验系统；节能2.2kW squirrel cage motorVariable frequencyspeed-governing experiment system designAbstractFrequency control of motor speed is the development direction of AC variable speed. The traditional AC speed regulation includes stator variable voltage speed control, rotor series resistance speed, pole changing control and cascade control , etc..Although these speed control methods have excellent performances in some indicators, but there are many problems in different applications.Such as low accuracy, step speed regulating,large, harmonic pollution, low power factor. So the versatility is pared with traditional speed control technology, frequency control has great advantages, small, light weight, high control precision, the perfect protection, safe and reliable operation, versatile. so the transmission system has excellent performance, the most particular advantage is impressive energy saving.This topic build a VVVF experimental system with Korea SOHO inverter, mainly to solve load simulation of the AC speed regulating system，the key technology of the feedback of the renewable electricity and efficient energy saving.The system uses a dual-motor coupling drag design, easily access to the continuous change proces of the motor response or the four-quadrant operation of the potential load, focusing protruding Frequency Control advantages of high precision, safety, reliablity, and considerable energy saving effect. The experimental platform can be the conclusions of the frequency conversion technology in teaching, research and application of the theory of the phenomenon and the dynamic process to give a compreh ensive experimental validation.It’s not only for the electrical control professional students to do experimental study of the electrical experiments and automation, but also for the experimental and testing purposes of actual workers in motor performance . Key words: frequency control of motor speed; SOHO inverter; experimental system; energy saving河南理工大学毕业设计（论文）说明书目录1绪论 (1)1.1研究现状 (1)1.2变频调速的实际应用 (1)1.3变频调速的发展趋势 (2)1.4课题的研究意义 (2)2变频调速基础 (4)2.1变频调速基本原理 (4)2.2变频器控制方式 (4)2.3变频器的工作原理 (6)3硬件设计 (11)3.1设备选型 (11)3.1.1电动机的选定 (11)3.1.2变频器的选定 (11)3.1.3外围器件的选定 (13)3.2主电路设计 (15)3.3系统功能分析 (18)3.3.1负载模拟 (18)3.3.2电能回馈 (22)3.3.3系统功能实验 (23)4系统保护 (24)4.1过流保护 (24)4.2过载保护 (25)4.3电压保护 (25)5软件设计 (27)5.1参数分析 (27)5.2SOHO变频器具体参数设定 .................................................... 错误！未定义书签。
变频调速系统设计与调试实验报告
变频调速系统设计与调试实验报告实验报告:变频调速系统设计与调试一、实验目的本实验的目的是设计和调试一个变频调速系统，通过对电机的变频调速实现电机的恒定转速控制，提高电机的运行效率和稳定性。
二、实验原理1.变频调速系统2.变频器变频器是变频调速系统的核心设备，它通过采用先进的PWM调制技术，将直流电转换成可调频率和可调幅值的交流电输出给电机，从而实现对电机的调速控制。
3.整流器整流器是变频器的关键组成部分，它将市电的交流电转换成可供变频器使用的直流电。
4.逆变器逆变器将直流电转换成供电机使用的可调频率和可调幅值的交流电。
三、实验步骤1.搭建变频调速系统实验平台，包括电机、变频器、整流器和逆变器等设备。
2.进行连接调试，保证系统各部件正常工作。
3.设计一个恒定转速控制的闭环调速系统，确定合适的PID控制器参数。
4.进行系统参数整定和闭环调速实验，记录实验数据。
5.分析实验结果，评估系统性能并提出改进建议。
四、实验结果与分析在实验中，我们成功搭建了一个变频调速系统，并进行了恒定转速控制的闭环调速实验。
通过对系统的参数整定和实验调试，我们得到了合适的PID控制器参数，并实现了电机的恒定转速控制。
实验结果显示，通过变频调速系统的控制，电机的转速可以在一定误差范围内保持恒定，具有较好的稳定性和控制精度。
同时，电机的运行效率得到了提高，电机的起动转矩和运行电流得到了控制，从而减少了能耗和损耗。
根据实验结果分析，我们可以进一步优化调速系统的设计和调试，提高系统的控制精度和稳定性。
例如，可以引入模糊控制、神经网络控制等先进的控制算法，以进一步提高系统的性能。
五、结论通过本次实验，我们成功设计并调试了一个变频调速系统，并实现了对电机的恒定转速控制。
实验结果表明，变频调速系统具有较好的稳定性和控制精度，能有效提高电机的运行效率和稳定性。
在今后的工程应用中，变频调速系统将发挥重要作用，提高电机控制的性能和效益。
同时，在实验过程中，我们还发现了系统设计和调试中存在的问题，并提出了改进建议。
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。
变频调速系统课程设计
变频调速系统课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握变频调速系统的基本原理、结构及其应用，能够对变频调速系统进行选型、安装、调试和维护。
具体来说，知识目标包括：了解变频调速系统的工作原理、主要组成部分及其功能；掌握变频器的基本原理、类型和选用方法；掌握电机转速调节的方法和变频调速系统的运行控制。
技能目标包括：能够分析变频调速系统的运行状况，判断故障原因；能够进行变频调速系统的选型、安装、调试和维护；能够编写变频调速系统的运行控制程序。
情感态度价值观目标包括：培养学生对新技术的兴趣和好奇心，增强学生的创新意识；培养学生团队合作、积极进取的精神风貌。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括变频调速系统的基本原理、结构及其应用。
首先，介绍变频调速系统的工作原理，让学生了解变频调速系统是如何实现电机转速调节的；其次，介绍变频调速系统的组成部分，包括变频器、电机、控制器等，并阐述各部分的功能；然后，讲解变频器的原理、类型和选用方法，使学生能够正确选择变频器；最后，介绍变频调速系统的应用实例，让学生了解变频调速技术在实际工程中的应用。
三、教学方法为了达到本节课的教学目标，我们将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法。
在讲解变频调速系统的基本原理时，采用讲授法，让学生系统地掌握知识；在讲解变频调速系统的应用实例时，采用案例分析法，让学生更好地了解变频调速技术在实际工程中的应用；在实践环节，采用实验法，让学生亲自动手操作，提高学生的实际操作能力；同时，鼓励学生积极参与讨论，提高学生的思考能力和团队协作能力。
四、教学资源为了支持本节课的教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：教材《变频调速技术》、参考书《电机调速技术与应用》、多媒体资料（包括变频调速系统的原理动画、实际运行视频等）、实验设备（包括变频器、电机、控制器等）。
这些教学资源将有助于丰富学生的学习体验，提高学生的学习效果。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
机电传动与控制课程综合训练三
一、综合训练项目任务书
综合训练项目：交流电机变频调速系统
目的和要求：加强对交流变频调速系统及变频器的理解；应用交流变频调速系统及变频器解决交流电机变频调速问题。
提高分析和解决实际工程问题的能力。
促成“富于探索精神，具有较强的自学能力、开拓创新意识和敏锐的观察事物以及分析处理事物的能力”的目标实现。
成果形式：交流电机变频调速系统设计说明书。
相关参数：参看《机电传动控制》（第五版），冯清秀等编著，华中科技大学出版社，P291~316。
一、综合训练项目设计内容
1.变频调速系统
1.1 三相交流异步电动机的结构和工作原理
三相交流异步电动机是把电能转换成机械能的设备。
一般电动机主要由两部分组成：固定部分称为定子，旋转部分称为转子。
三相交流异步电动机的工作原理是建立在电磁感应定律、全电流定律、电路定律和电磁力定律等基础上的。
当磁极沿顺时针方向旋转，磁极的磁力线切割转子导条，导条中就感应出电动势。
电动势的方向由右手定则来确定。
因为运动是相对的，假如磁极不动，转子导条沿逆时针方向旋转，则导条中同样也能感应出电动势来。
在电动势的作用下，闭合的导条中就产生电流。
该电流与旋转磁极的磁场相互作用，而使转子导条受到电磁力，电磁力的方向可用左手定则确定。
由电磁力进而产生电磁转矩，转子就转动起来。
1.2 变频调速原理
变频器可以分为四个部分，如图1.1所示。
通用变频器由主电路和控制回路组成。
给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，称为主电路。
主电路包括整流器、中间直流环节（又称平波回路）、逆变器。
图1.1 变频器简化结构图
⑴整流器。
它的作用是把工频电源变换成直流电源。
⑵平波回路（中间直流环节）。
由于逆变器的负载为异步电动机，属于感性负载。
无论电动机处于电动状态还是发电状态，起始功率因数总不会等于1。
因此，在中间直流环节和电动机之间总会有无功功率的交换，这种无功能量要靠中间直流环节的储能元件—电容器或电感器来缓冲，所以中间直流环节实际上是中间储能环节。
⑶逆变器。
与整流器的作用相反，逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率。
逆变器的结构形式是利用6个半导体开关器件组成的三相桥式逆变器电路。
通过有规律的控制逆变器中主开关的导通和断开，可以得到任意频率的三相交流输出波形。
⑷控制回路。
控制回路常由运算电路，检测电路，控制信号的输入、输出电路，驱动电路和制动电路等构成。
其主要任务是完成对逆变器的开关控制，对整流器的电压控制，以及完成各种保护功能。
控制方式有模拟控制或数字控制。
2.系统的控制模型
本系统的结构如图1.2所示。
图1.2 系统的结构图
由图1.2可知，本文通过PLC控制变频器达到变频调速的目的，从而实现交流电机的正反转、起停、加速、减速控制以及速度的调节，并且能够在在组态王操作界面上进行操作，控制电机调速。
3.元器件的选择
3.1 电动机的选择
在变频电机中，电动机类型选择的原则是，在满足工作机械对于拖动系统要求的前提下，所选电动机应尽可能结构简单、运行可靠、维护方便、价格低廉。
因此，在选用电动机种类时，若机械工作对拖动系统无过高要求，应优先选用交流电动机。
在交流电动机中，笼型异步电动机结构简单，运行最可靠，维护最方便，对起动性能无过高要求的调速系统，应优先考虑。
在电机工作中起动、制动比较频繁，为提高生产率，又要求电动机具有较大的起动、制动转矩以缩短起动制动时间，同时还有一定的调速要求，所以本设计采用笼型异步电动机，其参数为：电压：659V；
接法：星形接法；
功率：60W；
电流：0.16A；
频率：50HZ；
绝缘等级：E。
开环控制是最简单的一种控制方式，他所具有的特点是，控制量与被控制量之间只有前向通路而没有反向通路。
这种控制方式的特点是控制作用的传递具有单向性。
由于开环控制结构简单，调整方便，成本低。
在国民经济各部门均有采用。
因此，本系统采用开环控制系统。
3.2 变频器的选择
随着变频器性能价格比的提高，交流变频调速己应用到许多领域，由于变频调速的诸多优点，使得交流变频调速得到广泛应用。
其功能较强，使用灵活，但其价格相对较贵。
所以我选用了通用变频器，通过合理的配置、设计和编程，同样可以达到专用变频器的控制效果。
本设计采用的变频器是西门子公司面向世界推出的21世纪通用型变频器MM440。
它可实现平稳操作和精确控制，使电动机达到理想输出，这种变频器不仅考虑了V/f控制，而且还实现了矢量控制，通过其本身的自动调谐功能与无速度传感器电流矢量控制，很容易得到高起动转矩与较高的调速范围。
MM440变频器的特点如下：
⑴包括电流矢量控制在内的四种控制方式均实现了标准化。
⑵有丰富的内藏与选择功能。
⑶由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、体积小。
⑷保护功能完善、维修性能好。
4.变频器的参数设置值
本系统主要完成异步电机数字量调速，此种调速方法首先需要设置变频器参数，接着连接硬件电路并且编写梯形图程序，进行调试。
成功之后，在编写组态，调试组态与PLC之间的通讯。
变频开环调速根据输入端的控制信号经过程序运算后由通信端口控制变频器运行。
打开启动开关，变频器开始运行。