转速开环交-直-交电流源变频调速系统
《电力拖动自动控制系统》课程综述
电力拖动自动控制系统电力拖动自动控制系统简介电力拖动自动控制系统包括：直流调速系统和交流调速系统。
直流调速系统包括：直流调速方法、直流调速电源和直流调速控制。
交流调速系统包括：交流调速系统的主要类型、交流变压调速系统、交流变频调速系统、绕线转子异步电机双馈调速系统——转差功率馈送型调速系统和同步电动机变压变频调速系统。
电力拖动自动控制系统课程内容介绍第一篇直流调速系统闭环反馈直流调速系统1.1 直流调速系统用的可控直流电源根据前面分析，调压调速是直流调速系统的主要方法，而调节电枢电压需要有专门向电动机供电的可控直流电源。
常用的可控直流电源有以下三种:旋转变流机组——用交流电动机和直流发电机组成机组，以获得可调的直流电压。
静止式可控整流器——用静止式的可控整流器，以获得可调的直流电压。
直流斩波器或脉宽调制变换器——用恒定直流电源或不控整流电源供电，利用电力电子开关器件斩波或进行脉宽调制，以产生可变的平均电压。
1.2 晶闸管-电动机系统（V-M系统）的主要问题本节讨论V-M系统的几个主要问题：（1）触发脉冲相位控制；（2）电流脉动及其波形的连续与断续；（3）抑制电流脉动的措施；（4）晶闸管-电动机系统的机械特性；（5）晶闸管触发和整流装置的放大系数和传递函数。
1.3 直流脉宽调速系统的主要问题自从全控型电力电子器件问世以后，就出现了采用脉冲宽度调制（PWM）的高频开关控制方式形成的脉宽调制变换器-直流电动机调速系统，简称直流脉宽调速系统，即直流PWM 调速系统。
（1）PWM变换器的工作状态和波形；（2）直流PWM调速系统的机械特性；（3）PWM 控制与变换器的数学模型；（4）电能回馈与泵升电压的限制。
1.4反馈控制闭环直流调速系统的稳态分析和设计本节提要:转速控制的要求和调速指标；开环调速系统及其存在的问题；闭环调速系统的组成及其静特性；开环系统特性和闭环系统特性的关系；反馈控制规律；限流保护——电流截止负反馈1.5 反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计反馈控制闭环直流调速系统的动态数学模型;反馈控制闭环直流调速系统的稳定条件; 动态校正——PI调节器的设计;系统设计举例与参数计算转速、电流双闭环直流调速系统和调节器的工程设计方法内容提要：转速、电流双闭环控制的直流调速系统是应用最广性能很好的直流调速系统。
交直流调速系统复习题及答案
交直流调速系统复习题及答案一、判断题：(判断题正确打T，错误打F)1、当系统机械特性硬度相同时，理想空载转速越低，静差率越小。
（F）2、如果系统低速时的静差率能满足要求，则高速时肯定满足要求。
（T）3、电流截止负反馈是一种用来限制主电路过电流的方法。
（T）4、电压负反馈调速系统的调速精度要比转速负反馈的精度高。
（F）5、电压负反馈调速系统不能补偿电动机电枢电阻引起的转速降。
（T）6、要改变直流电动机的转向，可同时改变电枢电压和励磁电压的极性。
（F）7、在转速电流双闭环调速系统中，转速调节器的输出电压是电流环的给定电压。
（T）8、α=β工作制可以消除直流平均环流，但不能消除瞬时脉动环流，故称作有环流可逆调速系统。
(T)9、调速系统工程设计方法中，典型Ⅱ型系统是由两个积分环节、一个惯性环节和一个二阶微分环节组成的单位反馈系统。
（F）10、相对于单闭环控制，双闭环调速系统中内环的存在可以及时抑制环内的扰动。
（T）11、用工程设计法设计直流双闭环调速系统时，其中电流环既可设计成典型I型，也可设计成典型II型。
（T）12、绕线式异步电动机串级调速属转差功率回馈型调速。
（T）13、电流源型变频器比电压源型变频器的调速动态响应慢。
（F）14、从电源的性质出发，可将静止式变频装置分为两类：电压源和电流源型变频装置。
（T）15、用工程设计法设计直流双闭环调速系统时，要先设计内环后设计外环。
（T）16、α=β工作制可以消除直流平均环流和瞬时脉动环流，故称作无环流可逆调速系统。
(F)17、电气串级调速系统具有恒转矩调速特性。
(T）18、工程设计法中，近似处理的原则是近似前后的相角裕度不变。
（T）19、电动机可逆运行的本质是电磁转矩可逆。
(T）20、调速系统工程设计方法中，典Ⅰ系统是由一个积分环节和一个惯性环节串联而成的单位反馈系统。
(T）21、异步电机的变频调速属转差功率不变型调速，是各种调速方案中性能最好的一种方法。
传统变频调速系统1
二．绝对值运算器
1:1负反馈
负输入 反号输出
正输入 直接输出至后级
三.电压频率转换器
直流输入
调零
U/F转换 专用 集成电路
脉冲输出 调U/F比
四.环行分配器
脉冲输入
6D触发器
六分频输出
或非门
五.脉冲输出级
6路脉冲输出
的
I* s
值，
使磁通 Φ m恒定。电动机定子频率，将由原来的 ω s变到 s ，
如图 6-23，并有s<ω 。
6.5.2 电压源型转差频率控制的异步电动机变压变 频调速系统(供参考，可不讲)
前面介绍了电流源型异步电动机转差频率 控制的变压变频调速系统。这里再介绍一种 交—直—交电压源型转差频率控制系统，在这
2、控制单元说明 （1）转速给定积分环节（GI）
设置目的：将阶跃给定信号转变为斜坡信号
，以消除阶跃给定对系统产生的过大冲击，使系 统中的电压、电流、频率和电机转速都能稳步上 升或下降，以提高系统的可靠性及满足一些生产 机械的工艺要求。
（2）绝对值器(GAB) 设置目的：将送来的正负变化的信号变为单
（5）脉冲输出级：首先，可以依据逻辑开关的正 反转要求改变触发相序，控制正反转；其次，将环行 分配器提供的6路信号进行功率放大并将宽脉冲调制 成适合晶闸管触发的脉冲列。
（6）函数发生器：实现电压频率协调控制的环节。在基频 范围内，将速度（频率）给定信号正比例转换为电压信号，并 再此基础上实现低频段电压信号提升，保证E1/f1=常数。在基 频之上，只允许频率上升，限制电压幅度不超出在额定电压。
据负载性质及负载电流值适当提
交直流调速系统复习题及答案
交直流调速系统复习题及答案一、判断题：(判断题正确打T，错误打F)1、当系统机械特性硬度相同时，理想空载转速越低，静差率越小。
（F）2、如果系统低速时的静差率能满足要求，则高速时肯定满足要求。
（T）3、电流截止负反馈是一种用来限制主电路过电流的方法。
（T）4、电压负反馈调速系统的调速精度要比转速负反馈的精度高。
（F）5、电压负反馈调速系统不能补偿电动机电枢电阻引起的转速降。
（T）6、要改变直流电动机的转向，可同时改变电枢电压和励磁电压的极性。
（F）7、在转速电流双闭环调速系统中，转速调节器的输出电压是电流环的给定电压。
（T）8、α=β工作制可以消除直流平均环流，但不能消除瞬时脉动环流，故称作有环流可逆调速系统。
(T)9、调速系统工程设计方法中，典型Ⅱ型系统是由两个积分环节、一个惯性环节和一个二阶微分环节组成的单位反馈系统。
（F）10、相对于单闭环控制，双闭环调速系统中内环的存在可以及时抑制环内的扰动。
（T）11、用工程设计法设计直流双闭环调速系统时，其中电流环既可设计成典型I型，也可设计成典型II型。
（T）12、绕线式异步电动机串级调速属转差功率回馈型调速。
（T）13、电流源型变频器比电压源型变频器的调速动态响应慢。
（F）14、从电源的性质出发，可将静止式变频装置分为两类：电压源和电流源型变频装置。
（T）15、用工程设计法设计直流双闭环调速系统时，要先设计内环后设计外环。
（T）16、α=β工作制可以消除直流平均环流和瞬时脉动环流，故称作无环流可逆调速系统。
(F)17、电气串级调速系统具有恒转矩调速特性。
(T）18、工程设计法中，近似处理的原则是近似前后的相角裕度不变。
（T）19、电动机可逆运行的本质是电磁转矩可逆。
(T）20、调速系统工程设计方法中，典Ⅰ系统是由一个积分环节和一个惯性环节串联而成的单位反馈系统。
(T）21、异步电机的变频调速属转差功率不变型调速，是各种调速方案中性能最好的一种方法。
(完整word版)《交流调速系统》课后习题答案
《交流调速系统》课后习题答案第 5 章 闭环控制的异步电动机变压调速系统5-1 异步电动机从定子传入转子的电磁功率m P 中，有一部分是与转差成正比的转差功率s P ，根据对s P 处理方式的不同，可把交流调速系统分成哪几类？并举例说明。
答：从能量转换的角度上看，转差功率是否增大，是消耗掉还是得到回收，是评价调速系统 效率高低的标志。
从这点出发，可以把异步电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，降电压调速、转差离合器调速、转子串电阻调速都属于这一类。
在三类异步电机调速系统中，这类系统的效率最低，而且越到低速时效率越低，它是以增加转差功率的消耗来换取转速的降低的（恒转矩负载时）。
可是这类系统结构简单，设备成本最低，所以还有一定的应用价值。
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，绕线电机串级调速或双馈电机调速属于这一类。
无论是馈出还是馈入的转差功率，扣除变流装置本身的损耗后，最终都转化成 有用的功率，因此这类系统的效率较高，但要增加一些设备。
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，变极对数调速、变压变频调速属于此类。
其中变极对数 调速是有级的，应用场合有限。
只有变压变频调速应用最广，可以构成高动态性能的交流调速系统，取代直流调速；但在定子电路中须配备与电动机容量相当的变压变频器，相比之下，设备成本最高。
5-2 有一台三相四极异步电动机，其额定容量为5.5kW ，频率为50Hz ，在某一情况下运行，自定子方面输入的功率为6.32kW ，定子铜损耗为341W ，转子铜损耗为237.5W ，铁心损耗为167.5W ，机械损耗为45W ，附加损耗为29W ，试绘出该电动机的功率流程图，注明各项功率或损耗的值，并计算在这一运行情况下该电动机的效率、转差率和转速。
第3章 交-直-交电流型晶闸管变频系统
（2）按函数发生器：
依据转差频率 s 的变化调节定子电流，维持磁通 恒定。实现整流桥调压控制。 （3）按 1 s 确定逆变器控制周期。实现频率 控制。
二、转差频率控制的交—直—交电流型变频调速 系统
问题1
异步电动机转差频率控制系统有与直流电动机 调压调速系统相似的静态特性?
解决办法 （1）加大换流电容器容量 缺点：会使换流过程延长，造成高频换流重 叠，限制了逆变器的变频范围。 （2）选用漏感小的电动机 缺点：限制了电流型变频器在普通型电机中 的推广。 （3）逆变器输出并接尖峰电压吸收电路
二、换流电容器的预充电问题
问题提出： 电动机在低频下启动或低速下运行时， 电容器充电电压偏低，使之充电能量不足， 会导致换流时间小，晶闸管可能不能可靠 关断，逆变器不能正常换流。 解决办法：采用外充电路在低频运行时给换 流电容器补充充电。
解决办法：
为提高稳定性所采取的措施之一，是在逆 变器的输出端与电动机并联一个交流电抗 器。它可使负载阻抗变化相对减小，从而 使电流相位的急剧变化减小，最终改善了 系统的稳定性。
第4节 电流型逆变器与电压型逆变器的比较 1、逆变器与电机的匹配 电压型 ----任意三相异步电动机 电流型----小漏感三相异步电动机 2、系统的安全性 电压型----换流失败会导致严重后果 电流型----换流失败不会导致严重后果
二、异步电动机由电流型逆变器供电时 的等值电路及绕组电压
异步电动机由电流型逆变器供电时，定子一相绕组等值 电路可近似为漏感和感应电动势的串联。
did did u1 E1 L L E1m sin(t 1 ) dt dt
发现问题
电流型逆变器给异步机供电时，换流过程在每相绕 组两端会出现幅值较大的尖峰电压，这对晶闸管、隔离 二极管以及电动机的运行是不利的！
电力拖动控制系统习题
“电力拖动控制系统”习题第一章习题1-1 某V-M 系统，电动机数据为：P nom =10kW ，U nom =220V ，I nom =55A ，n nom =1000r/min ，R a =0.1Ω。
若采用开环控制系统，且仅考虑电枢电阻引起的转速降。
1．要求s =10%，求系统调速范围。
2．要求调速范围D =2，则其允许的静差率s 为多少？ 3．若要求D =10，s =5%，则允许的转速降Δn nom 为多少？1-2 在电压负反馈单闭环有静差调速系统中，当下列参数变化时系统对其是否有抑制调节作用，为什么？1．放大器的放大系数K p 。
2．供电电网电压。
3．电枢电阻R a 。
4．电动机励磁电流。
5．电压反馈系数γ。
1-3 某调速系统的调速范围是150~1500r/min ，即D =10，要求静差率s =2%，此时系统允许的稳态速降是多少？如果开环系统的稳态速降是100r/min ，此时闭环系统的开环放大系数应有多大？1-4 在教材图1-23（P 19）所示的转速负反馈有静差系统中，当U n *不变时调整转速反馈电位计RP 2，使转速反馈系数α增大至原来的2倍。
试问电动机转速n 是升高还是下降？系统的稳态速降比原来增加还是减小？对系统稳定是有利还是不利？为什么？1-5 在带电流截止环节的转速负反馈系统中，如果截止比较电压发生变化，对系统的静特性有什么影响？如果电流反馈电阻R s 的大小发生变化，对静特性又有什么影响？ 1-6 某调速系统原理图如下：已知数据如下：电动机：P nom =30kW ，U nom =220V ，I nom =157.8A ，n nom =1000r/min ，R a =0.1Ω。
采用三相桥式整流电路，等效内阻R rec =0.3Ω，K s =40。
最大给定电压为U nm *=15V ，当主电路电流最大时，整定U im =10V 。
设计指标：D =50，s =10%，I dbl =1.5I nom ，I dcr =1.1I nom 。
电力拖动自动控制系统习题
电力拖动自动控制系统习题一、填空1、变（）调速是直流调速系统采用的主要方法，调节电枢供电电压需要有专门的可控（）。
2、在直流闭环调速系统中，通常在电动机轴上安装一台（）引出与转速成正比的（）。
3、对于调速系统的转速控制，归纳起来有以下三个方面：（）、（）、（）。
4、闭环系统与开环系统相比，反馈闭环控制主要有以下几个方面的优越性：机械特性（）、静差率（）、调速范围（）。
5、闭环调速系统的调速精度依赖于（）和（）精度。
6、直流调速系统要达到无静差调速，要采用（）规律。
7、直流调速系统的双闭环调速系统指的是（）负反馈和（）负反馈。
8、双闭环调速系统中设置了（）调节器和（）调节器。
9、转速、电流双闭环调速系统（）调节器的输出作为（）调节器的输入，再用（）调节器的输出去控制晶闸管整流器的触发装置。
10、调节器的工程设计过程通常分成两步：第一步选择调节器的（），第二步选择调节器的（）。
11、设计多环控制系统的一般原则是从（）开始，一环一环地逐步向（）扩展。
12、直流三环调速系统就内环的反馈参数而言，有带（）内环和带（）内环两类。
13、在直流电动机可逆调速系统中，可逆线路有两种方式：（）可逆线路和（）可逆线路。
14、励磁反接可逆线路只适用于对快速性要求（），正反转（）的大容量可逆线路。
15、直流脉宽调速变换器有不可逆和可逆两类，可逆变换器又有（）式、（）式、（）式等多种电路。
16、直流脉宽调速变换器的结构型式有（）型、（）型等类型。
17、从能量转换的角度上看，可以把异步电动机的调速系统分成转差功率（）型、（）型、（）型等三大类型。
18、当异步电动机电路参数不变时，在一定转速下，电动机的电磁转矩Te与定子电压U的（）成正比。
19、从结构上看静止变频装置可分为（）变频和（）变频两类。
20、从变频电源的性质上看。
不论是交-交变频还是交-直-交变频，都可分为（）变频器和（）变频器两大类。
21、电压源交-直-交变频器适应于（）拖动，稳频稳压电源。
第5章 异步电动机恒压频比(VF)控制
在第四章已经讨论过，电动机调速时，希望气隙磁通 保持恒定。为了做到这一点，应使电动势与频率的比值恒 定，即 E
g
f1
constant
（5-2）
然而，绕组中的电势是难以检测和控制的，因而操作起来有 困难。考虑到电动势较高时，可以忽略定子绕组的电阻压降 和漏抗压降，而认为相电势近似等于定子相电压， Eg≈Us， 则得到 Us （5-3） constant
f1
这就是恒压频比控制方式。
低频时，Us和Eg都比较小,定子电阻和漏抗压降所占的 份额就比较显著，不能忽略。这时，可以人为的把定子电压 升高一些，以便近似补偿定子阻抗上的压降。带定子压降补 偿的恒压频比控制特性示于图5-1(a)中的1线，而2线为不带 定子压降补偿的恒压频比控制特性。
图5-1 U/f关系 a) 恒压频比控制特性 b) 变压变频控制特性
5.3.2 系统的基本单元
系统的单元很多，但是大部分与电压型的相同，仅就几个不同的给 以介绍。
1.绝对值运算器（GAB）
绝对值运算器的功能是：将正负极性的输入信号转换为单一极性， 但大小保持不变，工作原理如图5-13所示。
图5-13 绝对值运算器
本系统是可逆系统,可逆运行需要逻辑开 关的配合。 逻辑开关的功能是：根据给定积分器输出 信号的极性和大小决定触发脉冲是正相序(正 转)运行、逆相序(反转)运行或者完全封锁(自 由滑行)。正极性时正相序,反极性时逆相序, 零速附近(死区)完全封锁。 用逻辑电路、模拟电路不难实现这个功能。
5.1.2交-直-交电压型方波逆变器的工作原理
180º导电型方波逆变器中晶闸管的导通顺序是 VT1→VT2→VT3→VT4→VT5→VT6→VT1 各触发信号相隔60º的电角度，在任意瞬间有三 只晶闸管同时导通，每只晶闸管导通时间为180º电 角度所对应的时间，两只晶闸管的换流是在同一支 路内进行。从波形图可以求出相电压的有效值Uan和 线电压的有效值Uab分别为
电流源型变压变频开环调速系统设计
交流调速控制系统课程设计（论文）题目：32kVA电流源型变压变频开环调速系统设计院（系）：专业班级：学号：学生姓名：指导教师：教师职称：起止时间：课程设计（论文）任务及评语目录第1章概述 (1)1.1 设计方案论证 (1)1.2概述 (1)1.3设计系统的原理图 (1)第2章系统的各单元电路及参数的设计 (4)2.1主电路设计 (4)2.2电压调节器、电流调节器的PI算法及程序框图设计 (8)2.3其他有关部分的设计 (10)2.4系统的数学模型 (13)第3章系统原理总体说明 (15)3.1 系统原理的总体说明介绍 (15)参考文献 (17)第一章概述1.1设计方案论证电流源型逆变器频率开环调速系统的显著特点是容易实现回馈制动，从而便于四象限运行。
适用于需要制动和经常正、反转的机械。
此系统对负载电流变化的反应迟缓，因而适用于单台电机传动，但可以满足快速起、制动和可逆运行的要求。
因为这种系统有着很高的性能价格比，因此在以节能为目的的各种用途中和对转速精度要求不高的各种场合下得到了广泛的应用。
1.2概述电流源型逆变器频率开环调速系统的变频器有两个功率变换环节，即整流桥与逆变桥，它们分别有相应的控制回路，为了操作方便采用一个给定来控制，并通过函数发生器，使两个回路协调地工作。
在电流源型逆变器频率开环调速系统中，除了设置电流调节环外，仍需要设置电压闭环，以保证调压调频过程中对逆变器输出电压的稳定性要求，实现恒压频比的控制方式。
1.3 设计系统的原理图电流源型逆变器频率开环调速系统的原理图，如图1.1所示：图1.1 电流源型逆变器频率开环调速系统的原理图电流源型逆变器频率开环调速系统是由电流源型变频器主电路、给定积分、函数发生器、电压调节器和电流调节器、瞬态校正环节等几部分组成的。
1.电流源型变频器主电路电流源变频器主电路的中间直流环节采用电抗器滤波，其主电路由两个功率变换环节构成，即三相桥式整流器和逆变器，它们分别有相应的控制回路，即电压控制回路及频率控制回路，分别进行调压与调频控制。
异步电动机变频调速系统VVVF系统
主讲:赵士滨
广师©
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第七章 异步电动机变频调速系统（VVVF系统）
§7-1变频调查的基本控制方式
三相异步电机定子第相电动势的有效值是： 式中 Eg—— 气隙磁通在定子每相中感应电罢势有效值，单位 为V； f1——定子频率，单位为HN； N1——定子每相绕组串联匝数； kN1——基波绕组系数； Φm——每极气极隙磁通量，单位为Wb。 只要控制好Eg和f1，便可达到控制磁通Φm的目的。
广师©
* U 为了解决这个问题，在 给定信号 和电压、 频率的控制信号Uabs 之间设置了给定积 分器GI和绝对值变 换器GAB。
广师©
（一）给定积分器
由模拟电子路给成的给定积分器原理图如图7-28所示，它 包含了三级运算放大器。
广师©
第一级是放大倍数的极性鉴别器（R1>100R0）其输出电压U1只取 * * 与给定电压 U 相反的极性,不管 U 大小如何,U1都是饱和值. * 第二级是反向器，使其输出电压U2的极性再倒一下，变成与 U 极 性相同。 第三级是积分器，经RC积分使输出电压 Ugi 成为斜坡信号，积 分的变化率用电位器RP来调节。
广师©
SPWM变频器的工作原理
图7-12a是SPWM变频 器的主电路，图中 VT1 ~ VT6 是逆变器的六个功率开关 器件（在这里画的是 GTR），各由一个续流二 极管反并联接，整个逆变 器由三相整流器提供的恒 直流电压供电。图7-12b是 它的控制电路，一组三相 对称的正弦参考电压信号 Ura、Urb 、Urc 由参考信 号发生器提供，其频率决 定逆变器输出的基波频率， 应在所要求的输出频率范 围内可调。
广师©
参考信号的幅值也 可在一定范围内变 化，以决定输出电 压的大小。 三角波载波信号 是共用的，分别与 每相参考电压比较 后，给出“正”或 “零”的饱和输出， 产生SPWM脉冲序 列波Uda、 Udb 、 Udc ，作为逆变器功 率开关器件的驱动 控制信号。
第5章 异步电动机恒压频比(VF)控制
5.1.2交-直-交电压型方波逆变器的工作原理
180º导电型方波逆变器中晶闸管的导通顺序是 VT1→VT2→VT3→VT4→VT5→VT6→VT1 各触发信号相隔60º的电角度，在任意瞬间有三 只晶闸管同时导通，每只晶闸管导通时间为180º电 角度所对应的时间，两只晶闸管的换流是在同一支 路内进行。从波形图可以求出相电压的有效值Uan和 线电压的有效值Uab分别为
图5-6 给定积分器原理电路
2.函数发生器（GF）
功能--是实现调速时V/f协调所需要的函数关系，它的工 作原理示于图5-7 中。 对运算放大器A的虚地点列电流平衡方程式，可推导出函 数发生器输出Uo和输入Ui之间的关系式为
R R R R 2 p 2 2 p 2 U U U o k i R R 1 5
在实际应用中,由于负载大小不同,需要的 补偿量也不一样,应该给用户留有选择的余地。 在通用变频器中,作为一个参数,用户可以设定 一个合适的补偿量。 在基频以上调速时,受电源能力和电机耐压 的限制,电压不再能继续随频率上升,通常的作 法是保持Us=UsN，这将迫使磁通随频率上升成 反比地下降,相当于直流电动机弱磁升速。 如果电动机在不同转速时所带的负载都能 使电流达到额定值,则转矩基本上随磁通变化。 所以概括地总结为：基频以下,恒磁通意味着恒 转矩；基频以上,弱磁升速意味着恒功率,类似 直流电动机。
5.1.4 逆变器的电压控制方式
1.晶闸管移相调压
2.斩波调压
5.1.4 逆变器的电压控制方式
图5-4 方波逆变器的电压调节 a) 可控整流 b) 斩波调压
5.2 速度开环交-直-交电压型变频调速系统
它的特点是结构简单，用于调速性能要求不高或功率较大的 场合，例如风机、水泵、输送带传动等。
《电力拖动自动控制系统》-第二章转速、电流双闭环直流调速系统和调节器的工程设计方法
《电力拖动自动控制系统》-第二章转速、电流双闭环直流调速系统和调节器的工程设计方法第二章转速、电流双闭环直流调速系统和调节器的工程设计方法内容提要：转速、电流双闭环控制的直流调速系统是应用最广性能很好的直流调速系统。
本章着重阐明其控制规律、性能特点和设计方法，是各种交、直流电力拖动自动控制系统的重要基础。
我们将重点学习：●转速、电流双闭环直流调速系统及其静特性●双闭环直流调速系统的数学模型和动态性能分析●调节器的工程设计方法●按工程设计方法设计双闭环系统的调节器●弱磁控制的直流调速系统2.1 转速、电流双闭环直流调速系统及其静特性问题的提出：第1章中表明，采用转速负反馈和PI调节器的单闭环直流调速系统可以在保证系统稳定的前提下实现转速无静差。
但是，如果对系统的动态性能要求较高，例如：要求快速起制动，突加负载动态速降小等等，单闭环系统就难以满足需要。
1. 主要原因是因为在单闭环系统中不能随心所欲地控制电流和转矩的动态过程。
在单闭环直流调速系统中，电流截止负反馈环节是专门用来控制电流的，但它只能在超过临界电流值 Idcr 以后，靠强烈的负反馈作用限制电流的冲击，并不能很理想地控制电流的动态波形。
2．理想的启动过程a) 带电流截止负反馈的单闭环调速系统b) 理想的快速起动过程 2-1直流调速系统起动过程的电流和转速波形性能比较：带电流截止负反馈的单闭环直流调速系统起动过程如图所示，起动电流达到最大值Idm 后，受电流负反馈的作用降低下来，电机的电磁转矩也随之减小，加速过程延长。
理想起动过程波形如图所示，这时，起动电流呈方形波，转速按线性增长。
这是在最大电流（转矩）受限制时调速系统所能获得的最快的起动过程。
3. 解决思路为了实现在允许条件下的最快起动，关键是要获得一段使电流保持为最大值Idm的恒流过程。
按照反馈控制规律，采用某个物理量的负反馈就可以保持该量基本不变，那么，采用电流负反馈应该能够得到近似的恒流过程。
eua%vxoc转速开环变频调速
、.~①我们‖打〈败〉了敌人。
②我们‖〔把敌人〕打〈败〉了。
转速开环变频调速系统仿真摘要交流异步电动机因为结构简单，体积小，重量较轻，价格便宜，维护方便等特点，在生产和生活中得到广泛的应用，与其他电机相比，交流异步电机的市场占有率始终居第一位。
然而，长期以来，交流异步电动机的调速始终是一个不好解决的问题。
直到二十世纪七十年代，由于计算机的产生，以及近二十年来新型快速的电力电子元件的产生，才使得交流异步电动机得调速成为可能，并得到迅速得普及。
目前，交流异步电动机得调速系统已经广泛应用于数控机床，风机，泵类，传送带，给料系统，空调器等设备得电力源和动力源，并起到了节省电能，提高设备自动化，提高产品质量和质量的良好效果。
现在流行的异步电动机的调速方法可分为两种：变频调速和变压调速，其中异步电动机的变频调速应用较多，它的调速方法可分为两种：变频变压调速和矢量控制法，前者的控制方法相对简单，有二十多年的发展经验。
因此应用的比较多，目前市场上出售的变频器多数都是采用这种控制方法。
关键词：异步电动机；Matlab；变频变压；ABSTRACTIt is simple because of the structure to exchange the asynchronous electrical machinery , the volume is small, weight is light, The price is cheap ,it is convenient to be safeguarded and wait for the characteristic, used widely in the production and life .Compared with other electrical machineries ,the occupation rate of market of exchanging the asynchronous electrical machinery occupies the first place throughout. However ,for a long time, the speed of adjusting of exchanging the asynchronous electrical machinery is a problem not easy to solve throughout .Until the seventies of the 20the century, because of the production of the computer ,and the production of the new-type and fast electronic element of the electric power in the past 20 years, Make and exchange to adjust quick to perhaps, and receive fast popularization asynchronous motors just. At present, exchanging the asynchronous motors and adjust the speed and was used in the numerical control lathe extensively systematically ,Air blower, the type of pump, conveying belt, Unless give material system ,it wait for air conditioners equipment, electric power source or sport source, And get up and save the electric energy , improve the automation of the equipment, improve the good results of the product quality and quality. The asynchronous motors prevailing now is adjusted and controls the method and divide into two kinds rapidly , Variable voltage variable frequence and adjusts speed and vector to control the law. The former is relatively simple when controlling the method, have development experience for more than 20 years ,there are many ones that so used . Most converters selling on the market at present all adopt this kind of control method.Keywords: A synchronous motor ，Matlab ，Variable voltage variable frequence目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (III)前言 (4)1 绪论 (5)1.1 交流电机调速概论 (5)1.2 交流调速技术的发展历史 (5)1.3 交流调速技术的发展现状和趋势 (6)1.4 本章小结 (8)2异步电动机变频调速系统 (9)2.1变频调速概述 (9)2.2 静止式变频装置 (10)2.3 正弦波脉宽调制(SPWM)逆变器 (12)2.4 异步电动机的恒压恒频调速原理分析 (14)2.5 本章小结 (16)3交流调压调频调速系统的设计仿真 (18)3.1仿真对象及参数设定 (18)3.2仿真波形及其分析 (21)3.3本章小结 (24)结论 (25)参考文献 (26)致谢 (1)前言目前，交流调速已进入逐步替代直流调速的时代。
交流异步电机转速开环恒压频比的交流调速系统频率和稳态转速之间的关系
交流异步电机转速开环恒压频比的交流调速系统频率和
稳态转速之间的关系
交流异步电机转速开环恒压频比的交流调速系统中，频率和稳态转速之间的关系可以通过以下方式理解：
当电机以恒定的压频比（电压/频率）运行时，其转速会随着电源频率的改
变而变化。
这是因为异步电机的转速主要取决于电源频率和电机本身的参数。
在恒压频比的情况下，电源电压保持恒定，因此电机的转速直接与电源频率成正比。
也就是说，当电源频率升高时，电机的转速也会相应升高；反之，当电源频率降低时，电机的转速也会降低。
但请注意，这种关系仅在稳态情况下成立，即在电机达到新的平衡状态后。
在动态过程中，电机还需要经历一段时间的过渡状态，这时的转速和电源频率之间的关系可能并不那么直接。
此信息仅供参考，如需更准确全面的解释，建议咨询相关专家或查阅相关文献资料。
交流调速系统
§6.2 闭环控制的交流变压调 速系统
异步电机模型
r1 I1 x1σ r2’ Im=-I2’
(1-s)r2’
x 2 σ’
rm
U1
xm
Im
s
异步电机模型
σ1r1
I1 r1 x 1σ rm xm
σ1x1σ
-I2’’ =I2’ / σ1
五.研究自动控制系统的方法
定性分析 建立数学模型 定量分析 对系统校正 工程实践
定性分析 建立数学模型
定性分析
对系统校正 满意？ Y 工程实践 N
六.本课程与其它课程的关系
先修课程 电机学、自控原理、电子技术 后续课程 计算机控制系统
六.本课程与其它课程的关系
主要内容 直流电机自动控制系统 交流电机自动控制系统
σ12r2’
σ12x2 σ’
σ12(1-s)r2’ s
U1
Im
σ 1=1+ x1σ /x2σ
异步电机机械特性
I
'' 2
U1
' r ( 1r1 12 2 ) 2 ( 1 x1 12 x2 ) 2 s
' r m1 pU12 2 s Tem r2' 2 ' 2 2f1[(r1 ) ( x1 1 x2 ) ] 1 s
降电压调整 电磁转差离合交调速 绕线转子异步电机转子串电阻调速
§6.1交流调速系统的基本类 型
2.转差功率回馈型 Ps一部分被消耗掉，大部分通过变流装置回 馈电网 或转化为机械能予以利用。
绕线转子异步电动机串级调速
§6.1交流调速系统的基本类 型
网络教育学院专升本课程(练习库参考)电气传动及控制
1、在转速负反馈单闭环有静差直流调速系统中，突减负载后又进入稳定运行状态，此时晶闸管整流装置的输出电压Ud较负载变化前是（）了。
∙A、增加∙B、不变∙2、双闭环无静差V-M调速系统，起动过程的恒流升速阶段中，UPE的输出电压（）。
∙A、逐渐增加∙B、不变∙3、下列各项指标中，反应系统抗干扰性能指标的是（）。
∙A、∙B、∙C、σ∙D、4、双闭环调速系统在稳定运行时，控制电压Uct的大小取决于（）。
∙A、Idl∙B、n∙C、n和Idl∙5、如下关于转速开环恒压频比控制调速系统（通用变频器-异步电动机调速系统）论述正确的是（）。
∙A、二极管整流器输出端的大电容仅仅用于滤波作用∙B、二极管整流器是全波整流装置，由于输出端有滤波电容存在，因此输入电流波形中谐波含量很低∙6、在PWM技术中，改变占空比ρ值，可以实现调压的目的，试选择：保持一定，使在0~∞范围内变化，属于（B）；保持一定，使在0~∞范围内变化，属于（C）；=T保持一定，使在0~∞范围内变化，属于（）∙A、定频调宽法∙B、定宽调频法∙7、比例微分的英文缩写是（）。
∙A、PI∙B、PD∙C、VR∙8、在交—直—交变频装置中，若采用不控整流，则PWM逆变器的作用是（）。
∙A、调压∙B、调频∙C、调压调频∙9、绕线式异步电动机双馈调速，如原处于低同步电动运行，在转子侧加入与转子反电动势相位相同的反电动势，而负载为恒转矩负载，则（）。
∙A、，输出功率低于输入功率∙B、，输出功率高于输入功率∙C、，输出功率高于输入功率∙D、，输出功率低于输入功率10、在加速度输入下的Ⅱ型系统稳态时的误差为（）。
∙A、0∙11、转速、电流双闭环调速系统在稳态工作点上时，给定电压决定的是（）∙A、负载电流∙B、转速∙C、电枢电流∙12、转速电流双闭环调速系统中的两个调速器通常方式是( )。
∙A、PID∙B、PI∙C、P∙13、转速、电流双闭环不可逆系统正常稳定运转后，发现原定正向与机械要求的正方向相反，需改变电机运行方向。
电机拖动自动控制课后答案
第三章习题与答案1．双闭环调速系统在突加给定的起动过程中，转速调节器为什么能迅速达到限幅值，其限幅值是如何整定的？电流调节器是否应达到限幅值，其限幅值是如何整定的？双闭环调速系统在突加给定时，由于电机的机械惯性，转速为零，使转速反馈电压fn U 为零，这时加在转速调节器输入端的偏差电压n U ∆很大，而转速调节器的积分时间常数较小，所以转速调节器的输出能迅速达到限幅值，其限幅值按所要限制的最大电流值来整定，dm gi I U β=。
电流调节器不应达到限幅值，否则将失去调节作用，其限幅值应大于最大的输出控制电压，s fz gdm e K km K R I n C U U +=>。
2．双闭环调速系统对电网及负载扰动，其调节过程的特点是什么？对电网电压的扰动无需等到电机转速发生变化，只要电枢回路电流发生变化时，由电流调节器调节即可，有效减小电机转速的变化。
负载扰动要电机的转速发生变化后，由转速调节器来调节。
3－1开环系统额定静态速降是由什么因素决定的？ 开环系统的静态速降为e d C RI n =∆其中e C 为电机所固有的常数，因此开环系统额定静态速降主要由电机的额定电流、电枢回路总电阻决定。
3．转速负反馈系统能减小稳态速降的原因是什么？转速负反馈系统能减小稳态速降的原因是闭环系统的自动调节作用。
在开环系统中，当负载电流增大时，电枢电流Id 在电阻R 上的压降也增大，转速就要降下来。
现在引入了转速负反馈，转速稍有降落，反馈电压Un 就感觉出来了。
因给定电压Un*不变。
因此加到触发器上的控制电压Uc=Kp(Un*-Un)便会自动增加了，它可使晶闸管整流电压Ud0增加，电动机转速便相应回升。
由于电枢电压的增量ΔUd0，补偿ΔIdR 压降，就使转速基本维持不变。
4．有一V －M 调速系统，已知电动机的电势系数Ce ＝1.27(v/rpm)，IN ＝15A ，nN ＝150转／分，电枢回路总电阻R ＝3Ω，晶闸管整流装置的放大倍数Ks ＝30，要求调速范围D ＝20，S ＝10％，（1）计算开环系统的静态速降和调速要求所允许的静态速降。
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学号：中州大学电机及拖动课程设计题目：转速开环交-直-交电流源变频调速系统姓名：xxx专业：09 电气自动化（对口）班级：电气一班指导老师：xxx2010年6月30日中文摘要20世纪后半叶，变频调速技术的出现和日益完善，成为电力拖动领域的一个重大事件。
由于这门技术的发展，使结构简单牢固、价格低廉、应用普及的交流异步电动机有了性能良好的调速手段。
变频调速技术的全面推广，是一个实践性工作，必然是大多数电气工程技术人员需要掌握的知识。
交-直-交变频调速系统有整流、滤波、逆变等部分组成。
交流电源经整流、滤波、逆变后变成直流电源，再通过逆变器有规则的导通和截止，是输出频率可变的电源。
交流电机变频调速在频率范围、动态响应、调速精度、低频转矩、输出性能、功率因数、工作效率、节电降耗、使用方便等方面是以往的交流调速方式无法比拟的。
它以体积小、重量轻、通用性强、工艺先进、保护功能完善、设计思想丰富、可靠性高、操作简便等优点深受电力、冶金、矿山、石油、化工、自来水等行业的欢迎。
关键字：交-直-交电流源、变频、调速、转速开环The English abstract20 century, variable-frequency regulating speed technology and increasingly perfect, become a major power drag events. Due to the development of technology, simple structure, low cost, strong communication application popularize asynchronous motors have good performance of the control method. Variable-frequency regulating speed technology of comprehensive promotion, is a practical work, must be most electrical engineering and technical personnel need to master the knowledge.Pay - straight - into speed-adjusted system have rectifier, filtering, inverter, etc. The ac power rectifier, filtering, inverter, again after into dc power supply by inverter have rules of conduction and deadline, the variable frequency power output. Ac motor speed in frequency range, the dynamic response speed and accuracy, low torque output performance, and power factor, the work efficiency and saving energy, use convenient communication is ever aspects of speed way and incomparable. It with small volume, light weight, versatility, advanced technology, good protecting function, design thought rich, high reliability, simple operation advantages by electric power, metallurgy, mine, petroleum, chemical industry, water etc.Key words: straight into - into current source and frequency - speed, speed and open loop目录中文摘要 (2)The English abstract (3)前言 (5)转速开环的交-直-交电流源型变频器 (6)一、转速开环系统 (6)1.1开环系统定义 (6)1.2开环的特点 (6)1.3开环系统与闭环系统的区别 (6)二、交-直-交电流源型变频器 (6)2.1变频调速系统简介 (6)2.2交-直交电流源型变频器的特点 (7)2.3交-直-交电流源型变频器的一般性原理分析 (7)2.4变频器的分类 (8)2.5变频器的构成 (9)三、电流型变频器的有关计算 (10)： (10)3.1直流侧电压∪d3.2直流侧电流I: (10)d3.3逆变侧晶闸管承受的电压、电流 (10)参考文献 (12)前言电动机作为提供旋转运动的主要动力装置，被广泛应用于各种生产设备和家用电器中，而变频调速技术对电动机节能降耗和改善工艺控制起到了积极作用。
近年来，随着功率电子学、微电子学、计算机技术和现代控制理论的飞速发展和广泛应用，变频调速技术已蓬勃发展起来，取得了令人惊叹的进步。
交流变频调速装置是企业技术改造和节能降低的理想设备，毫无疑问，这种调速方式将成为工矿企业驱动系统的中枢，成为各方面专家关心的中心问题。
交流变频调速技术是电力电子技术、微电子技术、控制技术高度发展的产物。
本文介绍了变频调速的主要工作原理。
交流电机变频调速在频率范围、动态响应、调速精度、低频转矩、输出性能、功率因数、工作效率、节电降耗、使用方便等方面是以往的交流调速方式无法比拟的。
变频调速以其优异的调速和起制动性能，高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。
根据变频过程中有无中间直流环节，电力电子变频器可分为交-交变频器和交-直-交变频器两类。
交-直-交变频器是将工频交流电源变成直流，然后再经过逆变器将直流电变换成可控频率的交流电。
根据直流侧电源性质的不同，交-直-交变频器又可分为电压源型和电流源型两种。
本次课程设计主要针对交-直-交变频器来进行分析设计。
变频调速技术涉及许多学科理论知识，其实践领域覆盖面又极其广泛，由于本人学识水平和实践领域有限，出现偏差和遗漏在所难免，恳切希望能得到批评和指正。
转速开环的交-直-交电流源型变频器一、转速开环系统1.1开环系统定义开环控制系统又称为无反馈控制系统，就是系统的输出端与输入端之间不存在反馈，这样的系统称开环系统。
1.2开环的特点开环控制是指控制装置与被控对象之间只有按顺序工作，没有反向联系的控制过程,按这种方式组成的系统称为开环控制系统,其特点是系统的输出量不会对系统的控制作用发生影响，没有自动修正或补偿的能力。
1.3开环系统与闭环系统的区别①控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，这样的系统称开环。
与闭环控制系统相对。
②同闭环控制系统相比，开环控制系统的结构要简单得多。
③开环控制系统主要是用于增强型的系统。
而闭环控制系统则抓要勇于削弱型的系统二、交-直-交电流源型变频器2.1变频调速系统简介过去电机调速多采用直流调速系统，其优点是调速易于实现，性能好，缺点是电刷打火、维护困难、使用环境受限制。
由于交流电机能克服直流电机的固有缺点，所以人们一直想以交流调速代替直流调速。
30年代就有人提出了有关理论；60年代，电力电子技术的发展，促进了交流调速技术的发展；进入80年代，交流变频调速装置的产品化，不仅发挥了交流调速的优点，而且很好地解决了交流电机调速性能不好的缺点，使交流电机调速不断完善，大有逐步取代直流电机调速的可能。
2.2交-直交电流源型变频器的特点交-直-交电流源型变频器中间直流环节采用大电感滤波，因而直流电流脉动很小，近似为电流源，具有高阻抗特性，大电感同时又起到缓冲负载无功能量的作用。
逆变器的开关只改变电流的方向，三相交流输出电流波形为矩形波或阶梯波，而输出电压波形及相位随负载不同而变化。
由于直流侧电压可以迅速改变甚至反向，所以动态响应比较快，而且当负载电动机运行于再生制动状态时，不需像电压源变频器那样在整流侧反并联逆变桥，若交-直变换采用可控整流器，再生能量就可以方便地回馈到交流电网。
因此主电路结构简单，安全可靠，非常适用于大容量或要求频繁正、反转运行的系统。
2.3交-直-交电流源型变频器的一般性原理分析变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系： n =60 f（1-s）／p，（式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数）；通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。
变频器就是基于上述原理采用交-直-交电源变换技术，电力电子、微电脑控制等技术于一身的综合性电气产品。
变频改造原理图如图（1）所示：2.4变频器的分类⑴ 按结构分变频器主电路的结构形式可分为交－直－交变频器和交－交变频器。
交－直－交频器首先通过整流电路将电网的交流电整流成直流电，再由逆变电路将直流电逆变为频率和幅值均可变的交流电。
交－直－交变频器主电路结构如图2图2交－交变频器把一种频率的交流电直接变换为另一种频率的交流电，中间不经过直流环节，又称为周波变换器。
⑵按滤波器的类型分对交－直－交变频器，电压型变频器与电流型变频器的主要区别在于中间直流环节采用什么样的滤波器。
图3电流型变频器的中间直流环节采用大电感滤波，见图3波形比较平直，使施加于负载上的电流值稳定不变，基本不受负载的影响，其特性类似于电流源，所以称之为电流型变频器。
电流型变频器逆变输出的交流电流为矩形波或阶梯波，当负载为异步电动机时，电压波形接近于正弦波。
电流型变频器的整流部分一般采用相控整流，或直流斩波，通过改变直流电压来控制直流电流，构成可调的直流电源，达到控制输出的目的。
⑶按调制方式分交－直－交变频器根据VVVF调制技术不同，分PAM和PWM两种。
PAM是把VV和VF分开完成的，称为脉冲幅值调制（Pulse Amplitude Modulation）方式，简称PAM方式。
PWM是将VV与VF集中于逆变器一起来完成的，称为脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation）方式，简称PWM方式。
2.5变频器的构成变频器一般可分为整流电路、平波电路、控制电路、逆变电路等几大部分。
变频器的集成块如图4所示：三 、电流型变频器的有关计算3.1直流侧电压∪d ：∪d =AU ϕcos -2nU dfU —电动机的线电压（V ）；A —三相整流桥电压转换系数（取1.35）； ϕc o s —负载功率因数；U df —晶闸管管压降（约1—2V ）；n —同一桥臂晶闸管串联元件数。