交直流调速系统比较
关于交直流优劣势分析
关于交直流调速优劣势浅析及建议
直流调速和交流调速系统先后在19世纪诞生，在20世纪上半叶，由于直流拖动具有优越的调速性能，高性能调速系统都采用直流电机。
交流调速系统虽然问世已久，但是其性能始终无法与直流调速相媲美。
直到20世纪60~70年代，随着电力电子技术的发展，特别是大规模集成电路和计算机控制的出现，使得高性能调速系统应运而生，从而使得传统的交直流传动按性能分工的格局被打破。
直流电机和交流电机相比的缺点日益暴露：具有电刷和换向器因而必须经常检查维修，换向火花使它的应用环境受到限制，换向能力限制直流电机的容量和速度（极限容量与转速之积为10^6kW*r/min）。
交直流调速器在线缆行业的选择一般考虑以下因素：调速性能、性价比和可维护性。
由于小功率的变频器(45KW以下)相对于直流调速器具有价格优势，而且交流电机具有直流电机不可比拟的可维护性，因此目前交流变频有取代直流调速的趋势，例如大功率拉丝机使用分电机（多台45KW左右的变频器）取代一台850A的直流调速，收线和放卷，排线等场合可以使用具有张力计算和卷曲控制的高性能变频器。
考虑到直流调速的优异的转矩特性和速度稳定性，在大功率以及低速转矩要求较高的场合仍然大量使用直流调速器。
从节能方面考虑，变频器应用的一个突出问题是动态响应要求很高的场合，需要外加制动电阻，多余的能量消耗在电阻上，浪费能源。
比较好的解决办法是使用直流共母线方案。
最好的解决方案是使用有源前端AFE，可以在单位功率因数，实现能量回馈，提高功率因数，是最高效、节能的方案。
有关线缆设备的具体电气配置还需要根据具体的工艺要求和配置要求，结合调速性能、价格以及可维护性等多方面综合考虑。
直流调速与交流调速
它们的容量和转速，其极限容量和转速 容量的电力拖动设备，如厚板轧机、矿井卷扬机等， 乘积约为 106KW·r／min，超过这一数 以及极高转速的拖动，如高速磨头、离心机等，都以
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
调速范 值时，直流电机的设计和制造就非常难 采用交流调速为宜。
围 了。（如：电机最高转速 1400rpm，功率
4MW ， 则 容 量 和 转 速 乘 积 为 5.6*106KW·r／min，直流电机设计将
量 态响应性能。
机应用中，能够实现更高的动态性能。
低速大 扭矩
适用于低速大转矩的场合，起动性能 通过对矢量控制或直接转矩控制策略的改进，可以
优良，转矩脉动小。
大大降低转矩脉动，降低噪声，使电机可以运行于极
低速下。
由于直流电机的转动惯量比交流电 交流电机总体效率较高（可达到 97％以上）。采用
节能
机大的多，直流电机的总体效率低（通 交流调速系统，运行性能优异、节能效果显著、降低
能、动 制稳定可靠，且不易对周围的设备产生 现在，交流调速取代直流调速系统已成为发展的趋
态响应 EMC 的问题。
势，在一些新建的生产线上（包括主传动）都用交流
调速（包括交流异步电机调速和交流同步电机调速）。
并且直流电机由于整流子的原因，在功率上受到限制，
在很多场合直流电动机已经不能满足要求。
转子惯 转子惯量较大，加速时间长，影响动 转子惯量远小于直流电机，在要求频繁起制动的轧
轧钢厂存在大量冲击性负载，若控制不好谐波势必
会对电网产生严重干扰。采用三电平 PWM 调制技术的
MV7000 变频器，在网侧实现能量双向传输的同时还能
极大的降低谐波分量，使功率因数等于 1；在电 机侧输
第五章-交流调压调速系统和串级调速系统
Te U
2 1
交直流调速系统
•最大转矩公式 将（5-1）对s求导，并令dTe/ds=0，可求出 对应于最大转矩时的静差率和最大转矩
sm
' R2 2 2 R1 1 ( Ll1 L'l 2 ) 2
2 3npU1
（5-2）
Te max
R R 2 2 ( L L' ) 2 21 1 1 1 l1 l2
交直流调速系统
5、1
交流调速系统的分类
变极 有级调速 变频
1、异步电动机交流调速方式
调压
60 f1 n (1 S )n1 (1 S ) p
串电阻
电磁转差离合器
串级 根据转速公式可归纳出三类调速方法（原始的分类方法）：
变极对数p的调速、变电源频率f1调速及变转差率s调速。
交直流调速系统
科学分类方法（根据对转差功率的处理方法分类）分为三类： （1）转差功率消耗型调速系统：转差功率全部转化成热能 而被消耗掉。 特点：系统的效率低，结构简单。调压调速、绕线式异步 电动机转子串电阻调速、电磁转差离合器调速系统属于此类。 （2）转差功率回馈型调速系统——转差功率的少部分被消 耗掉，大部分通过变流装臵回馈给电网或者转化为机械能予 以利用。 特点：效率高。串级调速属该类系统。
交直流调速系统
5.3 绕线式异步电动机串级调速系统
引言
转差功率的利用 众所周知，作为异步电动机，必然有转差 功率，要提高调速系统的效率，除了尽量减小转 差功率外，还可以考虑如何去利用它。 但要利用转差功率，就必须使异步电动机的 转子绕组有与外界实现电气联接的条件，显然笼 型电动机难以胜任，只有绕线转子电动机才能做 到。
1钻机电气控制系统的基础知识资料
V6 V
2
Control Electronics control, monitoring and communication
Motor
U1
M3
V1
~
W1
AC ～ DC
直流电驱动钻机的主电路部分，交流变频 钻机主电路整流部分，还有钻机电控部分 许多直流电源都是通过可控整流而得到的。
电气控制系统的基础知识 ------整流分类
钻机调速系统的分类
石油钻机用调速系统按照控制电机种类不同将调速系统分为直流控制系统和交流控制系统 两大类。 1、直流调速系统 即AC—SCR—DC可控硅调速控制系统在20世纪80年代有长足发展。它是发展最早，发展时 间最长的电力拖动控制系统，其特点是针对控制模型简单的直流电机进行控制。AC— SCR—DC可控硅调速控制系统又简称SCR（Silicon Controlled Rectifier即：晶闸管整流器） 系统，它经历了模拟系统，半模拟半数字系统，到现在的数字控制和计算机在线监测系统 几个发展阶段。 石油钻机上传动系统采用一对一驱动方案，即：每台电动机均由单独的传动柜供电，为了 实现转盘、绞车电机的正、反向运行，转盘/绞车直流调速系统通过切换柜切换电机励磁回 路实现电机的正、反向运行。 2、交流变频调速系统 交流传动与控制技术是目前发展最为迅速的技术之一，这是和电力电子器件制造技术、变 流技术控制技术、自动控制技术以及微型计算机和大规模集成电路的飞速发展密切相关， 并随着以上这些基础技术的发展而得到不断完善。控制柜可以是单柜方式，也可以是多传 动系统和共用直流母线方式。在钻机中首先利用变频技术的特性，使绞车系统在零转速时 实现最大转矩输出，保证钻机提升系统的悬持功能，彻底改变了传统的司钻操作方式；再 者利用变频技术和全数字控制技术实现了钻机自动送钻，送钻时由变频调速系统按照设定 恒力矩反拖滚筒，速度自动跟随，达到恒压稳速送钻目的，送钻钻压误差小于±500kg； 以及利用钻具下放使绞车电机工作在发电状态，形成制动力矩，钻具下放能量通过逆变系 统、制动单元和制动电阻转化为热能消耗掉，从而实现钻具平稳下放。
几种典型的电力推进系统的比较
船舶电力推进几种典型方式的比较内容提要：此文介绍目前市场上五种类型电力推进系统，并分析比较它们的工作原理和特点。
0 前言船舶电力推进，有直流推进和交流推进两大类。
1970年代以前，主要采用直流电力推进系统，因为直流电机转速调整范围宽广和平滑，过载起动和制动转矩大，逆转运行特性好；而交流电动机尽管具有输出功率大、极限转速高、结构简单、成本低、体积小、运行可靠等优点，但限于当时的技术限制，调速困难，应用较少。
随现代控制理论和数字控制、直接转矩控制、矢量控制等电力电子技术的发展，交流调速系统的性能已经可以与直流调速系统相媲美[1]。
交流电力推进系统的应用，已经成为船舶电力推进发展的主流，呈现出蓬勃发展的态势。
水面船只，交流电力推进占主导地位，所选用的交流电动机，交流异步电机、交流同步电机、永磁同步电机等并存。
只有潜艇，仍是直流推进占主导地位。
世界著名的电气集团，如SIEMENS，ABB，以及ALSTOM等，都研制出船舶交流电力推进的成套装置，功率从几百千瓦到几十兆瓦，其中以吊舱式推进器最具代表性。
例如ABB 公司的AZIPOD推进系统，功率已达40MW，性能可靠，传动效率高，节省空间，已成功地应用在油轮、破冰船、邮轮、化学品船、半潜船等多种船型，并在近期新造船舶市场获得良好评价。
目前，船舶采用的电力推进系统，型式多种多样，但归纳起来基本可分为以下五类[2~4]：•可控硅整流器+直流电动机•变距桨+交流异步电动机•电流型变频器+交流同步电动机•交一交变频器+交流同步电动机•电压型变频器+交流异步电动机选择电力推进装置时，主要关注价格、功率范围、推进效率、起动电流、起动转矩、动态响应、转矩波动、功率因数、功率损耗、谐波等指标。
本文从以上五类电力推进装置的工作原理出发，分析其工作特性，并比较关键指标。
1可控硅整流器+直流电动机1970年代以前，船舶电力推进系统中，直流电动机占据主导地位。
1940和1950年代，推进系统采用原动机一直流发电机一直流电动机形式，通过调节发电机励磁电流的大小和方向，调节电动机转速及转向。
交流变频调速 VS 直流调速
交流变频调速的原理及其应用1引言交流异步电动机的调速方式有多种，诸如调压调速、变级调速、串级调速、滑差调速等，而变频调速优于上述任何一种调速方式，是当今国际上广泛采用的效益高、性能好、应用广的新技术。
它采用微机控制、电力电子技术及电机传动技术取得工业交流异步电机的无级调速功能。
目前在国内外已广泛应用，是自动化电力传动的发展方向。
交流变频调速技术已经成熟。
高压大功率变频器（几千V，数千kW）已在大容量风机、高压水泵等电机上应用。
低压小功率（几百V，几个kW）变频器在鼓风机、压缩机、离心机、搅拌机、水泵、机床，甚至在空调、洗衣机等方面被广泛采用。
在纺织工业方面，用于织布机、毛纺机等，本文以地毯背涂机为例叙述在地毯制造业上的应用。
2基本原理及特点变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。
常用三相交流异步电动机的结构为图1所示。
定子由铁心及绕组构成，转子绕组做成笼型（见图2），俗称鼠笼型电动机。
当在定子绕组上接入三相交流电时，在定子与转子之间的空气隙内产生一个旋转磁场，它与转子绕组产生相对运动，使转子绕组产生感应电势，出现感应电流，此电流与旋转磁场相互作用，产生电磁转矩，使电动机转动起来。
电机磁场的转速称为同步转速，用n1表示n1=60f/p(r/min)(1)式中：f——三相交流电源频率，一般为50Hz。
p——磁极对数。
当p=1时，n1=3000r/min；p=2时，n1=1500r/min。
可见磁极对数p越多，转速n1越慢。
转子的实际转速n比磁场的同步转速n1要慢一点，所以称为异步电机，这个差别用转差率s表示：s=[n1－n）/n1]×100％（2）当加上电源转子尚未转动瞬间，n=0，这时s=1；起动后的极端情况n=n1，则s=0，即s 在0～1之间变化。
一般异步电机在额定负载下的s=（1～6）％。
综合式（1）和式（2）可以得出n=60f（1－s）/p（3）图1三相异步电动机结构示意图图2笼型电动机的转子绕组1—铜环；2—铜条1—机座；2—定子铁心；3—定子绕组；4—转子铁心；5—转子绕组由式（3）可以看出，对于成品电机，其磁极对数p已经确定，转差率s变化不大，则电机的转速n与电源频率f成正比，因此改变输入电源的频率就可以改变电机的同步转速，进而达到异步电机调速的目的。
交直流调速的比较
（ ３ ） 为改善 换 向能力 ， 要求 电枢漏感 小 ， 转 子短粗 ， 影响系统 动态 性能 ， 在动 态 性能 要 求高 的场 合 ， 不 得不 采用 双 电枢 或者 三 电枢 ， 带 来造 价 高 、 占地面 积 大、 易 共 振等 一系 列 的问题 。 （ ４ ） 直流 电动机 除励磁 外 ， 全 部输入 功率都 通过换 向器流 人 电枢 ， 电机效率 低， 由于 转子 散 热条件 差 ， 冷 却费 用高 。 交 流调速 的性 能 己达到直 流传动 的水 平 ， 装置成 本降低 到与直 流传动相 当 或者略低 的程 度 ， 由于维修 费用及 能耗 大大降 低 ， 可 靠性提 高 ， 因此 出现 了以交 流传 动代 替直 流传 动 的强 烈趋势 。 采用交 流 传动 能取 得下 述效 果 ： （ １ ） 减小 维修 工作 量 ， 减 少停机 时间 ， 提 高产 量 。 （ ２ ） 可以突破直流电动机的功率和速度极限， 为设备提供更大的动力， 从而
３ 交直 流调 速 系统 的对 比
（ Ｉ ） 改 变 电枢 回路 电阻 。 该 方法 的优 点是 系统结 构简 单 ； 缺点 是效率 低 。 因 此， 该方法适于小功率直流电机 、 开环控制且仅能有级调速 。 （ ２ ） 改变电动机主磁通。 该方法的优点是能够实现平滑调速； 缺点是调速范 围小 而且 通常 是配 合调 压调 速 在基 速 以上作 小 范 围的升 速 。 现 已很 少单 独使 用， 通 常 以非 独 立控制 励磁 的方 式 出现 。 （ ３ ） 调节 电枢供 电电压 Ｕ。 改变 电枢 电压 主要从 额 定电压 往 下降低 电枢 电 压， 从 电动机 额定 向下变速 ， 属 于恒转 矩调速 方法 。 对 于要 求在一 定范 围内无级 平滑调 速 的系 统来 说 ， 这 种方 法最 好 。 比较 上 面三种 直流调 速方 法可 看 出 自动控 制的直 流调速 系统 往往 以调压 调速为主 在调压调速系统 中调节电动机的电枢供 电电压需要专门的可控直流 电源 ， 可调 的直流 电源有 旋转 变流机组 、 静 止式可控 整流器 、 直 流斩波器 和脉宽 调制变压器三种。 其中直流斩波器和脉宽调制变压器方式是以恒定直流电源供
直流调速系统比较
适用范 围 电动机 起动过 程及赌 转状态 起作用。
采用PI调 节器的单 闭环自动 调速系统
电动机的转速实际值n 通过 测速发电机得到的反馈电压 Un反映出来，把Un反馈到 系统的输入端与速度给定信 号Un* 相比较，把差值 ∆Un=Un*-Un 作为速度调节 器的输入。
大部分 பைடு நூலகம்速系 统。
带有速度 调节器和 电流调节 器的双闭 环直流调 速系统
把转速调节器的输出 当作电流调节器的输 入，再用电流调节器 的输出去控制晶闸管 整流器的触发装置。 从闭环结构上看，电 流调节环在里面，叫 做内环；转速调节环 在外边，叫做外环。 这样就形成了转速、 电流双闭环调速系统 。
对系统 的动态 性能要 求较高； 快速起 制动、 突加负 载而又 要求动 态速降 小等。
调速方式 转速负反 馈调速系 统
结构组成
工作原理 由给定电位器给出一个控制电 压Un∗，与反馈回来的速度反馈 电压Un一起加到放大器输入端 上，其差值信号∆Un=Un∗- Un 被放大Kp倍后，得Uct做为触发 器的控制信号，触发器产生相 应相位的脉冲去触发整流器中 的晶闸管。整流输出的直流电 压Ud加在了电枢两端，产生电 流Id，使电动机以一定的转速 旋转。 在给定电压Un*下，加在放大器 输入端的控制信号为给定和反 馈电压差值∆U= Un*-Un, 经放 大器放大，使晶闸管整流器输 出一定电压，使电动机工作于 某一转速。
为了补偿电 枢电阻压降， 在电压负反 馈的基础上 增加一个电 流正反馈环 节。
在中、小容量 的系统中有应 用价值；调速 范围D≤20， 静差率 S>10%的场 合。
调速方式 具有电流 截止负反 馈的自动 调速系统
结构组成
工作原理 电流负反馈信号是从电枢回 路中附加的电阻RS上取出， 若设Idcr为临界截止电流， 当电流大于Idcr时将电流负 反馈信号加到放大器的输入 端，当电流小于Idcr时将电 流反馈切断。
直流电机和交流电机调速方法的不同
直流电机和交流电机调速方法的不同编者摘要：将直流电能转换成机械能(直流电动机)或将机械能转换成直流电能(直流发电机)的旋转电机我们叫做直流电机。
一、直流电机调速:1、直流电机是指将直流电送到直流电动机，把直流电动机的电能转换成机械能。
这里首先要介绍如何将市电的交流电转换成需要的直流电。
六十年代以前采用的是发电机--电动机系统（F-D），这种方法只有在电动机由专用的发电机供电时才有可能。
2、另一种是可控硅--电动机系统（SCR-D）。
直流电机的调速还比较方便，可以通过调节电枢供电电压，电枢中串联电阻，激磁回路串联电阻来实现。
可见直流电机调速有三种方法，而且调节电枢供电电压的方法容易实现平滑、无级、宽范围、低损耗的要求。
尽管直流电机调速就其性能而言，可以相当满意，但因其结构夏杂，惯量大，维护麻烦，不适宜在恶劣环境中运行，不易实现大容量化、高压化、高速化，而且价格昂贵。
二、交流电机调速:交流电机刚好相反。
电动机结构简单、惯量小、维护方便，可在恶劣环境中运行，容易实现大容量化，高压化、高速化，而且价格低廉。
1、从节能的角度看，交流电机的调速装置可以分为高效调速装置和低效调速装置两大类。
高效调速装置的特点是：调速时基本保持额定转差，不增加转差损耗，或可以将转差动率回馈至电网。
2、低效调速装置的特点是：调速时改变转差，增加转差损耗。
（一）具体的交流调速装置有：高效调速方法包括：改变极对数调速——鼠笼式电机变频调速——鼠笼式电机串级调速——绕线式电机换向器电机调速——同步电机低效调速方法包括：定子调压调速——鼠笼式电机电磁滑差离合器调速——鼠笼式电机转子串电阻调速——绕线式电机（二）调节电动机的转速的方法及各种调速装置的特点：（1）改变极对数调速：优点：①无附加转差损耗，效率高；②控制电路简单，易维修，价格低；③与定子调压或电磁转差离合器配合可得到效率较高的平滑调速。
缺点：有级调速，不能实现无级平滑的调速。
且由于受到交流电机结构和制造工艺的限制，通常只能实现2～3种极对数的有级调速，调速范围相当有限。
检索报告(交直流调速比较)
专业课程主题文献综合检索报告检索题目：交直流调速比较姓名：郭红明学号：___2010133306__ ____刘兵____ ___2010133324______朱长福_____ ___2010133323______卢鑫_______ ___2010133319______胡坤_______ ___2010133321______张梁_______ ___2010133315__2013年 4月 6日一、课题分析1、学科领域：___电气自动化2、课题内容/信息需求表达：根据课题题目，小组热烈讨论，本课题细分如下：2.1、交流调速简介交流异步电动机的调速方式有多种 诸如调压调速、变级调速、串级调速、滑差调速等 而变频调速优于上述任何一种调速方式 是当今国际上广泛采用的效益高、性能好、应用广的新技术。
它采用微机控制、电力电子技术及电机传动技术取得工业交流异步电机的无级调速功能。
目前在国内外已广泛应用是自动化电力传动的发展方向。
交流异步电动机的转速公式为：N=N1(1-s)=60f(1-s)/p上式中：N 一异步电动机的转速；Nl一旋转磁通势同步转速；s一转差率；f一电源频率；P一极对数。
由上式可知，交流调速系统的调速方法可分为：(1)降电压调速；(2)转差离合器调速；(3)转子串电阻调速；(4)绕线转子电动机串级调速和双馈电动机调速；(5)变极对数调速；(6)变压变频调速等。
以上是一种比较原始的分类方法。
现代科学的分类是：看调速系统的是如何处理转差率的，转差率是消耗还是得到回收。
从这点出发，可以把异步电动机的调速系统分成三类：1)转差功率消耗型调速系统：这种类型的全部转差功率都转换成热能消耗在转子回路中. 2)转差功率馈送型调速系统：在这类系统中，除转子铜损外，大部分转差功率在转子侧通过变流装置馈出或馈入，转速越低，能馈送的功率越多，3)转差功率不变型调速系统：在这类系统中，转差功率只有转子铜损，而且无论转速高低，转差功率基本不变，因此效率更高. 在上述异步电动机的各种调速方式中，效率最高、性能最好、应用最广泛的是变压变频调速方式，它是一种转差功率不变型调速，可以实现大范围平滑调速。
交直流调速的比较
交直流调速的比较作者：许猛来源：《中国科技博览》2015年第03期[摘要]本文主要阐述了正在使用和不断发展的直流调速和交流调速，并具体分析了调速方法。
最后对直流调速系统与交流调速系统进行了简单比较。
[关键词]直流调速交流调速中图分类号：U261.27 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）03-0084-01电机是人类生活中应用十分广泛的设备，大到航空航天，小到人们的日常生活，电机的影子可谓无处不在。
对各种电机（交直流电机）的选择也充满了我们生活的时时刻刻。
直流电动机拖动和交流电动机拖动先后诞生与19世纪，距今已有100多年的历史，并已成为动力机械的主要驱动装置。
但是，由于技术上的原因，在很长一段时期内，占整个电力拖动系统80%左右的不变速拖动系统中采用的是交流电动机（包括异步电动机和同步电动机），而在需要进行调速控制的拖动系统中则基本上采用的直流电动机。
而对于交流电机和直流电机他们的调速方法又有着很大的不同，因此对电机调速方法的研究就显得十分重要。
本文列举并对比了交直流电机的各种调速方法，为生活和生产中电机的选择提供了一些参考。
1、直流调速方法（1）改变电枢回路电阻。
该方法的优点是系统结构简单；缺点是效率低。
因此，该方法适于小功率直流电机、开环控制且仅能有级调速。
（2）改变电动机主磁通。
该方法的优点是能够实现平滑调速；缺点是调速范围小而且通常是配合调压调速在基速以上作小范围的升速。
现已很少单独使用，通常以非独立控制励磁的方式出现。
（3）调节电枢供电电压U。
改变电枢电压主要从额定电压往下降低电枢电压，从电动机额定向下变速，属于恒转矩调速方法。
对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，这种方法最好。
比较上面三种直流调速方法可看出自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主。
在调压调速系统中调节电动机的电枢供电电压需要专门的可控直流电源，可调的直流电源有旋转变流机组、静止式可控整流器、直流斩波器和脉宽调制变压器三种。
直流调速VS交流变频调速
直流调速VS交流变频调速要比较两者差异，首先必须先对两者的结构做个了解：首先看下一个典型的他励直流电机的内部结构：这里，“他励”可以是永磁体，也可以是线圈励磁以单根绕组来看，其转距和主磁通及电流成正比即T m=K*I*Φ，(K:比例系数，I 电流，Φ磁通)而电流则符合I=（U-E）/r（U：绕组电压E：感生电压r：绕组阻抗）若要实现直流电机调速，可以有以下几种方法：1.在绕组内串联电阻，减小I这种方法增加了拖动系统的损耗，机械性能变“软”，现在基本不用了。
2.调节电枢绕组电压U，这是迄今为止公认最好的一种调速方式，具有以下特点：A）调速后的机械特性不变，速度降落只随电枢电压而变。
B）实现无级调速，零速起调C）由于主磁通不变，电动机额定电流也不变，因此调速过程具有“恒转距”特性。
注：早期大型拖动系统电压调节是利用直流发电机拖动马达，随着电力电子技术的发展，目前普遍使用可关断器件（SCR，GTR，MOSFET，IGBT等）。
3.调节主磁通（因为增加磁通会导致磁路饱和，只能减小磁通，因此此方法又称为“弱磁调速”。
其特点是转速下降较快，但电动机输出功率不变，呈现“恒功率”特性。
总结：1.直流电动机调速在额定转速以下，可以通过调节电枢电压获得非常满意的“恒转距”调速特性。
2.在额定转速以上可以利用弱磁调速获得“恒功率”调速特性这使得其在调速及转距特性方面几乎是完美的。
问题是：直流电机有个非常致命的弱点，其结构本身有一个故障率很高的器件--“换向器”。
上面说到，直流电机的换向器是其固有结构带来的一个致命问题，这使得电动机的另两种类型有了较大的发展--直流无刷（BLDC）电机和交流电机。
三相笼式异步交流电机的内部结构如下图：三相互成120度的交流交替变化在定子绕组内形成旋转磁场，这个速度我们称为同步转速。
转子实际转速和同步转速有速度差，因此，转子笼条在切割磁力线过程中产生感生电动势，并在转子内部形成感生电流。
交--交变频器与交--直--交变频器有什么区别
1交直交电压型变频器，此类变频器价格比较贵，另外技术上存在二大问题，一是存在中间整流滤波环节，故效率比较低，二是当电动机处于发电状态能量返回电网困难，通常是接通电阻回路把能量消耗掉，这样一方面增大设备的体积，另一方面能量未得到利用，是极大的浪费，为了使能量能得到利用，可增加有源逆变电路，但这又增加成本和电路的复杂性。
交交变频器其工作原理是将三相工频电源经过几组相控开关控制直接产生所需要变压变频电源，其优点是效率高，能量可以方便返回电网，其最大的缺点输出的最高频率必须小于输入电源频率1/3或1/2，否则输出波形太差，电机产生抖动，不能工作。
故交交变频器至今局限低转速调速场合，因而大大限制了它的使用范围。
2交- 交变频技术交-交变频器采用晶闸管自然换流方式，工作稳定，可靠，适合作为双馈电机转子绕组的变频器电源，交交变频的最高输出频率是电网频率的1/3-1/2，在大功率低频范围有很大的优势。
交交变频没有直流环节，变频效率高，主回路简单，不含直流电路及滤波部分，与电源之间无功功率处理以及有功功率回馈容易。
虽然交交变频双馈系统得到了普遍的应用，但因其功率因数低，高次谐波多，输出频率低，变化范围窄，使用元件数量多使之应用受到了一定的限制。
矩阵式变频器是一种交交直接变频器，由九个直接接于三相输入和输出之间的开关阵组成。
矩阵变换器没有中间直流环节，输出由三个电平组成，谐波含量比较小；其功率电路简单、紧凑，并可输出频率、幅值及相位可控的正弦负载电压；矩阵变换器的输入功率因数可控，可在四象限工作。
虽然矩阵变换器有很多优点，但是在其换流过程中不允许存在两个开关同时导通的或者关断的现象，实现起来比较困难。
矩阵变换器最大输出电压能力低，器件承受电压高也是此类变换器一个很大缺点。
应用在风力发电中，由于矩阵变换器的输入输出不解耦，即无论是负载还是电源侧的不对称都会影响到另一侧。
另外，矩阵变换器的输入端必须接滤波电容，虽然其电容的容量比交直交的中间储能电容小，但由于它们是交流电容，要承受开关频率的交流电流，其体积并不小。
直流调速系统
一、直流调速系统优点：自从1834年直流电动机出现以后，它的主要优点在于调速范围广、静差小、稳定性好以及具有良好的动态性能。
二、交流电动机优点：没有电刷和换向器；结构简单；坚固而寿命长。
三、交流调速系统特点：1、容量大；2、转速高且耐高压；3、交流电动机的体积、重量、价格比同等容量的直流电动机小，且交流电动机构造简单、坚固耐用、经济可靠、惯性小；4、交流电动机特别是笼型异步电动机的调速装置环境适应性广；5、由于高性能、高精度新型调速系统的出现和不断发展；6、交流调速装置能显著地节能。
四、交流调速系统的分类：五、交流电动机的转速表达式：六、交流电动机的调速方法：变极对数p调速、变转差率s调速及变电源频率f1调速。
七、调压调速方法：1、异步电动机调压调速原理图2、单相调压电路的控制方法：通断控制、相位控制。
八、相位控制：1、方法：把作为开关的晶闸管在电源电压的每半周期内将负载与电源接通一段时间，这段时间的长短通过改变晶闸管的触发延迟角α来控制。
α角越大，晶闸管每周期的导通角越小，加载负载上的电压有效值越小，从而起到调压的作用。
2、特点：通断控制由于采用了“零”出发的控制方法，几乎不产生谐波污染。
3、优点：相位控制的输出电压较为准确、调速精度较高、快速性好，低速时转速脉动较小。
九、三相调压电路在纯电阻性负载时的工作情况：1、触发延迟角α=0o：意味着在各项电源电压过零时立即出发相应晶闸管；2、触发延迟角α=30o：意味着在各相电源电压过零后30o触发相应的晶闸管；3、触发延迟角α=60o：与α=30o时类似；4、触发延迟角α=90o：与α=30o时类似；5、触发延迟角α=120o：与α=90o时情况一样，仍假设触发脉冲宽度大于60o；6、触发延迟角α≥150 o以后：负载上是没有交流电压输出的。
7、触发延迟角α=0o调压电路输出全电压；α增大则输出电压减小；触发延迟角α=150o时输出电压较为零。
α角在0o～150 o之间变化，则输出电压从最大到零连续变化。
交流与直流电机 调速方法 分类 原理 优缺点
交流与直流电机调速方法分类原理优缺点应用2010-02-24 17:46三相交流电机调速有哪些方法1 变极调速.2变频调速.3变转差率调速...三相交流电机有很多种。
1.普通三相鼠笼式。
这种电机只能通过变频器改变电源频率和电压调速（F/U)。
2.三相绕线式电机，可以通过改变串接在转子线圈上的电阻改变电机的机械特性达到调速的目的。
这种方式常用在吊车上。
长时间工作大功率的绕线式电机调速不用电阻串接，因为电阻会消耗大量的电能。
通常是串可控硅，通过控制可控硅的导通角控制电流。
相当于改变回路中的电阻达到同上效果。
转子的电能经可控硅组整流后，再逆变送回电网。
这种方式称为串级调速。
配上好的调速控制柜，据说可以和直流电机调速相比美。
3.多极电机。
这种电机有一组或多组绕组。
通过改变接在接线合中的绕组引线接法，改变电机极数调速。
最常见的4/2极电机用（角/双Y)接。
4.三相整流子电机。
这是一种很老式的调速电机，现在很用了。
这种电机结构复杂，它的转子和直流电机转子差不多，也有换向器，和电刷。
通过机械机构改变电刷相对位置，改变转子组绕组的电动势改变电流而调速。
这种电机用的是三相流电，但是，严格上来说，其实它是直流机。
原理是有点象串砺直流机。
5.滑差调速器。
这种方式其实不是改变电机转速。
而是改变和是电机轴相连的滑差离合器的离合度，改变离合器输出轴的转速来调速的。
还有如，硅油离合器，磁粉离合器，等等，一此离合机械装置和三相电机配套，用来调速的方式。
严格上来说不算是三相电机的调还方式。
但是很多教材常常把它们算作调速方式和一种。
直流电机的调速方法一是调节电枢电压，二是调节励磁电流，而常见的微型直流电机，其磁场都是固定的，不可调的永磁体，所以只好调节电枢电压，要说有那几种调节电枢电压方法，常用的一是可控硅调压法，再就是脉宽调制法(PWM)。
PWM的H型属于调压调速。
PWM的H桥只能实现大功率调速。
国内的超大功率调速还要依靠可控硅实现可控整流来实现直流电机的调压调速。
交流调速系统直流调速简介
《交直流调速系统》上篇《直流调速系统》《交直流调速系统》课程介绍一,课程地性质与地位•《交直流调速系统》主要学习交流电动机与直流电动机地调速方法,调速系统地构成和工作原理。
•所谓调速,就是通过改变电源或电机地参数,对电动机实现变速控制或恒速控制。
•调速在工业生产与生活中地应用实例：升旗电机转速地控制;轧钢电机转速控制;龙门刨床工作台驱动电机地控制等。
调速技术广泛应用于各行各业。
•《交直流调速系统》是对《电路基础》《电机与拖动》《变流技术》《自动控制原理》等课程知识地综合应性应用课程,是电气自动化专业必修地专业课程。
《交直流调速系统》课程介绍三,课程地内容•交直流调速包含交流调速与直流调速两部分内容,交流电动机地调速在《变频器应用技术》中讲授。
本课程主要讲授直流电动机地调速,教学内容如下：章节和内容实训项目第1章：直流调速简介开环调速系统地机械特性测试第2章：单闭环调速系统第3章：双闭环调速系统第4章：可逆调速系统第5章：直流脉宽调速系统单闭环调速系统地静特性测试双闭环调速系统地静特性测试逻辑无环流调速系统地安装与调试 PWM调速系统地安装与调试三,课程地内容•学时分配：•理论48学时;实训16学时,共64学时分配如下：理论教学学时实训教学学时第1章：直流调速系统地概述-4学时开环调速-2学时第2章：单闭环调速系统------6学时第3章：双闭环调速系统-----8学时第4章：可逆调速系统--------12学时第5章：直流脉宽调速系统—8学时单闭环调速-2学时双闭环调速-4学时逻辑无环流调速-4学时 PWM调速-4学时四,教学目标通过本课程地学习,应达到以下教学目标：1. 掌握直流调速地一般方法,基本概念。
2. 掌握五种调速系统地构成和特点。
3. 能在实验室完成五个调速系统地安装与调试。
4. 掌握单闭环,双闭环调速系统地稳态性能指标地计算方法。
五,学习指导本课程是一门综合性应用课程,应用知识较多,但只要学习目标明确,方法得当,学习起来并不难：1. 掌握典型调速系统地构成。
交直流调速系统比较
论交流调速与直流调速丁山传（s2*******）研电子1班本文主要阐述了当今正在使用和不断发展的直流调速系统和交流调速系统，并具体分析了调速系统发展和现状，并对他们的调速方式进行了简单说明，最后对直流调速系统与交流调速系统的一些性能进行了对比。
关键词直流调速交流调速直流电动机拖动和交流电动机拖动先后诞生与19世纪，距今已有100多年的历史，并已成为动力机械的主要驱动装置。
但是，由于技术上的原因，在很长一段时期内，占整个电力拖动系统80%左右的不变速拖动系统中采用的是交流电动机（包括异步电动机和同步电动机），而在需要进行调速控制的拖动系统中则基本上采用的直流电动机。
这一格局应用至今并将持续一段时间。
第一章直流调速系统第一节直流调速系统的现状和发展直流电动机是最早出现的电动机，也是最早能实现调速的电动机。
长期以来，直流电动机一直占据着调速控制的统治地位。
由于它具有良好的线性调速特性，简单的控制性能，高的效率，优异的动态特性；尽管近年来不断受到其他电动机(如交流变频电机、步进电机等)的挑战，但到目前为止，它仍然是大多数调速控制电动机的优先选择。
五十多年来，直流电气传动经历了重大的变革。
首先，实现了整流器件的更新换代，从50年代的使用已久的直流发电机—电动机组(简称G．M系统)及水银整流装置，到60年代的晶闸管—电动机调速系统(简称V-M系统)，使得变流技术产生了根本的变革。
再到脉宽调制(PWM)变换器的产生，不仅在经济性和可靠性上有所提高，而且在技术性能上也显示了很大的优越性，使电气传动完成了一次大的飞跃。
另外，集成运算放大器和众多的电子模块的出现，不断促进了控制系统结构的变化。
随着计算机技术和通信技术的发展，数字信号处理器DSP应用于控制系统，控制电路已实现高集成化，小型化，高可靠性及低成本。
以上技术的应用，使系统的性能指标大幅度提高，应用范围不断扩大。
由于系统的调速精度高，调速范围广，所以，在对调速性能要求较高的场合，一般都采用直流电气传动。
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一、直流调速方案：
1、直流电机及控制系统的优缺点：
◇调速性能好、调速范围广，易于平滑调节
◇起动、制动转矩大，易于快速起动、停车
◇过载能力强、能承受较频繁的冲击负荷
◇线路简单、控制方便、
◇电控系统总体造价（包括直流电机及其配套的直流调速装置）相对较低，设计、制造、调试周期短
◇国内外控制方案成熟、工程应用广泛
虽然直流传动有以上诸多优点，但仍有不足之处，主要表现在：
◆由于采用相控整流技术，在晶闸管换向时会产生谐波，污染电网，须对谐波进行治理
◆在低速启动时，因为晶闸管导通角α，导致功率因数较低，无功分量较大，须对功率因数进行补偿
◆与同容量、转速的交流电机相比，直流电机的造价高、体积大、重量重、转动惯量大
◆日常维护量大，须定期检查、更换炭刷，整流子表面保养
◆由于换向的限制，在结构发展上欲制造大容量、高电压及高转速的直流电机工艺上比较困难。
现阶段直流电机单机容量最大只能达到11000kw左右，电压也只能做到1200V左右，这样一些大容量的不得不做成双电机、三电机甚至四电机结构，直接影响了直流电机的广泛应用，发展交流变频势在必行
3、直流调速方案所需的配套设备：
1）谐波治理：
由于直流调速控制原理采用的是相控整流技术，避免不了对电网产生谐波污染，高次谐波不仅对电网质量造成影响。
最直接的表现可能使变压器、电缆、电动机发热、破坏绝缘，更有甚者可能会影响电气设备的使用寿命，造成不安全隐患。
2）功率因数补偿设备：
因直流电机在低速启动时，要求的晶闸管导通角α较大，导致功率因数较低（cosα），无功分量较大，须对功率因数进行补偿，否则当
地供电部门将进行罚款！
2）变压器：
为了解决直流电机在咬钢时的负荷冲击、及其自身控制方面的要求，相对应的变压器容量要求是电动机容量的1.5-1.6倍进行选定（较交流变频方案大20-30%左右），造成此部分投资的增加。
另外直流电机的日常维护量较大，需定期对电机清扫、更换碳刷，运行、维护和人工成本较高。
二、交流调速方案：
1、交流变频电机及控制系统的优缺点：
同时随着自动控制理论的发展，特别是矢量控制技术在工程上的成熟应用，为改善交流传动系统的性能提供了一种新的、有效的控制方法，采用矢量控制的交流调速装置，其控制性能可与晶闸管直流调速系统相媲美。
优点：
◇交流电机结构简单，便于日常维护
◇交流电机坚固耐用、重量轻、GD2小，需要动态响应高的场合（精密、高速控制）时优势显著
◇调速的动态性能好，经济可靠
◇功率因数高、谐波小；电机效率高、节能效果好（相比直流综合节电率在15-25%）
虽然交流调速传动有优点，但它也存在以下不足之处有待提高：
◆线路复杂，控制难度大
◆交流变频调速装置初期投入成本略高。