第七章交直交变频调速系统

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交直流调速系统

交直流调速系统简介交直流调速系统是一种广泛应用于电机调速的控制系统。

它通过控制电机输入的电压或电流，实现对电机输出转速的精确控制。

交直流调速系统在工业领域中的应用非常广泛，可以用于机械设备、电梯、风机、泵站等各种场合。

原理交直流调速系统的基本原理是采用电力电子技术，将交流电转换为直流电，并通过控制器对直流电进行调节，再将调节后的直流电供给电机，从而实现对电机的转速控制。

交直流调速系统的核心部件是变频器，它通过改变电压或频率的大小，控制电机的转速。

变频器通常由整流器、滤波器、逆变器和控制器组成。

•整流器：将交流电转换为直流电，通过整流和滤波过程，将交流电的波形变换为平滑的直流电。

•逆变器：将调节后的直流电转换成交流电，逆变器可以改变输出的频率和电压大小，从而实现对电机转速的控制。

•控制器：控制系统的大脑，接收输入的控制信号，根据设定的转速要求对逆变器进行控制。

优势交直流调速系统相比传统的电阻调速和磁阻调速有以下几个优势：1.节能高效：交直流调速系统可以根据负载的需求调节电机的转速，避免了不必要的能耗，提高了能源利用效率。

2.转速范围广：通过控制器的精确调节，交直流调速系统可以实现广范围的转速调节，满足不同应用场景的需求。

3.控制精度高：交直流调速系统具有良好的转速控制性能，可实现对电机的精确控制，提高生产过程的稳定性和产品质量。

4.可靠性强：交直流调速系统采用先进的电力电子技术，具有较高的可靠性和抗干扰能力，可以适应恶劣的工作环境。

5.维护成本低：交直流调速系统的维护成本相对较低，设备运行稳定可靠，减少了维修和更换的频率。

应用领域交直流调速系统广泛应用于各个领域，特别适用于以下场合：1.机械设备：交直流调速系统可以应用于各种机械设备的转速调节，如印刷机、纺织机、切割机等。

2.电梯：交直流调速系统可以实现电梯的平稳起动和停止，提高电梯运行的安全性和舒适性。

3.风机：交直流调速系统可以应用于风机的转速调节，根据风量需求自动调节风机的运行速度，降低能耗。

绪论交直流调速系统

（1）调速范围D
生产机械在额定负载时要求电动机提供的最高转速nmax
与最低转速nmin之比称D为调速nm范ax围，用D表示。即：通常视nmax为电动机的额定转nm速in nN 。
（2）静差率S
调速系统在某一转速下稳定运行时，负载由理想空载增
加到规定负载时，所对应的转速降落Δn与理想转速n0 之比，用s表示。即：
2、位置控制系统（调速系统+位置外环）：即随动（伺服）系统。例如液面位置的控制，雷达方位角的控制，机械加工中的轨迹控制等。
交直流调速系统
3、张力控制系统（调速系统+张力外环）例如：加工各种带材和线材的控制
4、多点击同步控制系统（多调速系统+同步控制装置）系统中有多个传动点，每个传动点由一个电动机拖动单元拖动，组成多单元同步控制系统。系统中个单元应能同时按规定的速比稳速运行，并有良好的统调、单调性。
0.2电力拖动自动控制系统的分类
1、调速系统：以控制电机速度为目的 2、随动系统：以控制电机转角为目的 3、程序控制系统：以计算机技术实现控制
规律
根据电机是交流还是直流，系统又分为直流和交流系统。
交直流调速系统
0.3工业上常用的交直流调速系统
1、速度控制系统：即调速控制系统，如发动机的转速调节
但直流电机换向有火花，交流系统在理论和实践上都比较成熟，并且从反馈闭环控制的角度来看，它又是交流调速系统的基础。
交直流调速系统
4.1直流调速系统发展概况：
1.最早的直流调速系统采用接点控制，通过开关设备切换直流电动机电枢或磁场回路电阻实现有极调速。
2. 1957年晶闸管问世后，采用晶闸管相控装置的可变直流电源一直在直流传动中占据主要地位。

交直流调速系统(2024)

13
04
CATALOGUE
交直流调速系统控制策略
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直流调速系统控制策略
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转速负反馈控制
01
通过测量电机转速，并将其与设定值进行比较，产生控制信号
以调节电机转速。
电压负反馈控制
02
通过调节电机电枢电压来控制电机转速，实现转速的闭环控制
。
电流截止负反馈控制
03
在电机电枢电流超过一定值时，通过截止电流来限制电机转速
技术展望
探讨交直流调速系统未来的发展趋势和技术创新方向，如高性能控制算法、智能化控制技术等。
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07
CATALOGUE
交直流调速系统应用与展望
2024/1/26
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应用领域与案例分析
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工业生产
交直流调速系统在工业生产中广泛应用于电机驱动、自动化生产线、工业机器人等领域，通过精确控制电机的速度和转矩，提高生产效率和产品质量。
确保系统的安全性、稳定性和经济性，提高系统的动态响应和静态精度，降低能耗和噪音。
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设计步骤与方法
方案选择
根据需求选择合适的交直流调速方案，如直流调速、交流变频调速等。
系统仿真
利用仿真软件对系统进行建模和仿真，验证设计的正确性和可行性。
需求分析
明确系统需求，包括调速范围、精度、动态响应等指标。
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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。

《交直流调速系统的运行与维护》电子教案第二篇交流篇模块七变频调速系统

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项目一变频器的基本组成
• 任务二滤波电路
• 交流电经过整流后，转换成直流电，但此时的直流电有很多交流成分，因此需要经过滤波，电解电容（图７－２）就起了滤波作用。实际使用的变频器的电容上会并联小容量的电容，主要是为了吸收短时间的干扰电压。
上一页下一Βιβλιοθήκη 返回项目一变频器的基本组成
• 任务三逆变电路
• 在交—直—交变压变频器中，按照中间直流环节的直流电源性质的不同，逆变器可以分成电压源型和电流源型两类，两种类型的实际区别在于直流环节采用怎样的滤波器。图７－７所示为电压源型和电流源型逆变器的示意图。
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项目一变频器的基本组成
• ＰＷＭ变压变频器常用的全控型功率开关器件有Ｐ－ＭＯＳＦＥＴ（小容量）、ＩＧＢＴ（中、小容量）、ＧＴＯ（大、中容量）和替代ＧＴＯ的电压控制器件，如ＩＧＢＴ、ＩＧＥＴ等。受到开关器件额定电压和电流的限制，对于特大容量电动机的变压变频调速仍只好采用半控型的晶闸管（ＳＣＲ），即用可控整流器调压、六拍逆变器调频的交 — 直 — 交变压变频器，如图７－３所示。
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项目一变频器的基本组成
• 常用的交—交变频器输出的每一相都是一个由正、反两组晶闸管可控整流装置反并联的可逆电路。正、反两组按一定周期相互切换，在负载上就获得交变的输出电压ｕ０，ｕ０的幅值决定于各组可控整流装置的控制角 α，ｕ０的频率决定于正、反两组整流装置的切换频率。如果控制角 α 一直不变，则输出平均电压是方波，如图７－５（ｂ）所示。要获得正弦波输出，就必须在每一组整流装置导通期间不断改变其控制角。例如，在正向组导通的半个周期中，使控制角 α 由 π／２（对应于平均电压ｕ０＝０）逐渐减小到０（对应于ｕ０最大），然后再逐渐增加到 π／２（ｕ０再变为０），如图７－６所示。当 α 角按正弦规律变化时，半周中的平均输出电压即为图中虚线所示的正弦波。对反向组负半周的控制也是这样的。

交直流调速系统(第3版)

交直流调速系统（第3版）
读书笔记模板
01 思维导图
03 目录分析 05 精彩摘录
目录
02 内容摘要 04 读书笔记 06 作者介绍
思维导图
关键字分析思维导图
运行
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方式
岗位器
原理
装置
交直流
系统
器系统
通用
第版
变频器
调速
功能
动机
运行
欧陆
内容摘要
本书以自动化领域交直流调速职业岗位所要求的知识和技能为主线，以训练学生构建调速系统的工程能力为目标，遵循从浅入深、层层递进的方式介绍了直流调速简介、单闭环直流调速系统、双闭环直流调速系统及数字直流调速装置；交流调速介绍目前应用较广的交流异步电动机调速及变频原理、三菱变频器的运行方式与功能、变频器常用控制电路、西门子MM440变频器的操作运行。
7.1变频器的基本控制电路 7.2变频器的工频切换电路 7.3 PLC控制的变频器电路 7.4变频器的恒压变频供水系统 7.5通用变频器的选择 7.6变频器外围电器的选择 7.7变频器的布线
8.1西门子MM440变频器的接线图及操作面板 8.2变频器的功能参数设置与面板运行操作 8.3变频器的外端子控制运行 8.4变频器的多段速控制运行
3.1双闭环调速系统的构成 3.2双闭环调速系统的静特性分析 3.3双闭环调速系统的启动过程分析 3.4双闭环调速系统的动态性能 3.5双闭环直流调速系统实训
4.1数字直流调速系统概述 4.2欧陆590系列直流调速装置工作原理 4.3欧陆590C直流调速装置的端子接线图及端子功能 4.4欧陆590C直流调速装置的操作面板及参数 4.5欧陆590C直流调速装置参数设定及运行实训
第五章交流异步电动机调速及变频原理

交直流调速系统分解

2、静止式可控整流器（V-M系统）
图1-3 晶闸管-直流调速系统（V-M系统）
u2 ua d1
ub uc
一、电阻负载（α =00）
t1 t2 t3 t4 t5 t6
wt
d2
VT1VT3VT5 d1
ud
T ia
id
wt
a
n
负 b c载
ud
iVT1
wt
VT4VT6VT2 d2
uVT1
wt
直流电机调速系统的基本结构
要求较高的闭环直流调速系统一般都通过放大装置进行控制。如果改变if的方向，则U的极性和n的转向都跟着改变，因此G-M系统的可逆运行是很容易的。
图1-1旋转变流机组供电的直流调速系统（G-M系统）这种由机组供电的直流调速系统需要旋转变流机组，设备多、
体积大、效率低、安装需打地基、运行有噪音、维护不方便。为了克服这些缺点，在20世纪50年代开始采用静止变流装置来代替旋转变流机组，直流调速系统进入了由静止变流装置供电的时代。
交直流调速系统
学习目的和要求
1．了解调速系统的作用 2．熟悉生产机械对调速系统提出的调速技术指标要求 3．了解调速系统与生产机械的负载特性合理匹配的基本概念 4．掌握各种常用的调速系统的基本组成环节、调速原理、特点及适用场所及其选用
交通系统
1、什么是调速及调速系统
将调节电动机转速，以适应生产要求的过程就称之为调速；用于完成这一功能的自动控制系统就被称为是调速系统。
对直流调速系统的要求
各类不同的生产机械，由于其具体的生产工艺过程不同，对控制系统的性能要求也是不同的。但归纳起来有以下三个方面。调速在一定的范围内实现有级或无级地调节转速。调速系统的转向若要求正、反转，则为可逆调速系统，若只要求单向运转，则为不可逆调速系统。稳速以一定的精度与要求的转速上稳定运行，尽可能不受外部或内部扰动的影响，以确保产品质量。

交流调速系统..课件

VS
详细描述
模糊控制策略通过将专家的知识和经验转化为模糊规则，对系统的输入和输出进行模糊化处理，并根据模糊逻辑进行决策。这种控制策略能够处理不确定性和非线性问题，但可能存在计算量大和鲁棒性不足的问题。
控制策略的比较与选择
总结词
根据系统特性和应用需求，选择合适的控制策略。
详细描述
在交流调速系统的实际应用中，需要根据电机的类型、系统的性能要求、控制精度和动态响应等要求，选择合适的控制策略。同时，需要对各种控制策略的优缺点进行比较，以实现最佳的控制效果。
系统维护保养与故障排除
故障诊断
根据故障现象，分析可能的原因。
故障排除
根据诊断结果，采取相应措施排除故障。
预防措施
对故障进行分析，采取预防措施，避免类似故障再次发生。
系统性能测试与评估
要点一
转速控制精度
测试系统转速控制的准确性。
要点二
调速范围
测试系统调速范围是否满足要求。
系统性能测试与评估
• 稳定性：测试系统在各种工况下的稳定性。
02
交流调速系统的种类与特点
变频器调速系统
01
02
03
种类
交-直-交变频器、交-交变频器
特点
调速范围宽、动态响应快、运行效率高、节能效果好、易于实现自动控制和过程控制
应用领域
广泛应用于各行业的风机、水泵、压缩机等通用机械的调速和节能运行
串级调速系统
工作原理
通过改变电机转子回路电阻来调节电机转子电流，进而改变电机转速
行。
系统软件设计
控制算法选择
选择适合的控制系统算法，如PID控制、模糊控制等。
软件架构设计

交交变频同步电机调速系统

交交变频同步电机调速系统冶金部自动化研究院交流调速工程开发中心一九九四年八月目录一、前言二、交交变频同步电机调速传动的发展概述三、交交变频器四、同步电机五、同步电机矢量控制系统1.同步电机矢量控制原理2.坐标变换单元3.同步电机矢量控制系统结构4.位置检测器5.电流控制系统6.磁通观测器7.同步电机功率因数控制8.同步电机全数字控制系统一、前言直流电动机调速性能好且方便，因而在要求调速的传动中一直占统治地位，由于直流电机存在换向器、电刷、升高片等部件，使其在单机大容量、高过载能力、低转动惯量以及维护简单化等方面受到了限制，已不能满足生产机械向大型化的发展。

随着电力电子学、微电子技术以及现代控制理论的迅速发展，在大功率调速传动领域已出现交流传动取代直流传动的趋势。

对于大容量低速运转的生产机械，例如：轧钢机、矿井提升机以及水泥球磨机传动，交交变频同步电机调速是一种十分理想的传动方式，它不仅有与直流传动同样优越的调速性能，还有很多直流传动所不及的优点。

1. 由于同步电机不受整流子换向火花的限制，电机具有比直流机大得多的过载能力。

2. 电机在整个调速过程中，甚至在堵转状态，可始终维持其最大转矩，对于矿井提升机传动是一个突出的优点。

3. 效率高，节能效果显著，比直流传动效率高3-4％。

以西门子公司为宝钢热连轧机R2粗轧机13000KW电机提出的传动方案为例,交流比直流年节电628万度/年, 折合52万元/年。

4. 体积小, 重量轻, 转动惯量小。

湘潭钢铁厂750轧机改为交流传动后, 电机容量加大40%, 而转动惯量GD2 仅为直流机的1/6。

GD2 的大幅度减少使系统得到更快的动态性能, 加快了轧机的轧制节奏,提高了产量，如湘潭钢铁厂电机改造后综合经济效益提高了30%。

5. 维护简单, 可靠性高。

电机可直接安装在轧机旁, 无需主电室。

同步电机变频调速与异步电机变频调速相比较, 功率因数高，可实现功率因数为1的运行。

船舶电气知识要点

第七章交流变频调速及变频器公式N=(1-s)N 实际转速N1同步转速S 转差率 f 电机供电频率 p 电机极对数三相异步电动机的调速方法：改变转差率（适用于绕线式异步电动机）和改变旋转磁场的同步转速（适用于鼠笼式异步电动机）1改变转差率：电动机定子电源电压2改变旋转磁场的同步转速：定子极对数供电电源频率交流异步电机最主要的调节方式是：变频调速现代的变频器都是由大功率电子器件构成，被称为静止式变频装置，是系统的中心环节变频调速系统由静止式变频装置、交流电动机、控制电路三大部分组成控制任务大多由微处理机承担交流变频调速的三种基本控制方式忽略定子漏阻抗压降，三相异步电动机每相电压：U1≈E1=4.44*f1*W1*Kw1*ΦmU1电机每相电压 E1感应电动势 f1频率 W1每相绕组匝数Kw1 匝数系数Φm每极磁通基频（额定频率）以下的变频调速有三种控制方式1恒电动势频率比E1/f1 通常对恒压频比控制实行电压补偿的标准，改善了低速性能，但机械特性还是非线性的，产生转矩的能力受到限制。

2恒压频率比 U1/f1（最容易实现，机械特性是平行下移，硬度也较好，满足一般，低速带载能力差，需对定子压降实行补偿）3转子全磁通的感应电动势频率比Er/f1 实现起来比较复杂基频以下，电压和频率成比例变化基频以上，磁通和频率成反比例变化变频调速以下几个特点：1从基频以下调速，为恒转矩调速方式；从基频以上调速，近似恒功率调速方式2调速范围大 3机械特性较硬，静差率小相对稳定性好4 运行时转差率小损耗较小效率高 5频率可连续调节，变频调速为无级调速交直交变频器有：整流器滤波器逆变器（逆变器是核心，里面核心元器件是大功率开关器件，分为两组，轮流控制切换频率，改变输出交流电频率，按直流输入端接入滤波器的不同分为电压源型和电流源型。

按电子开关频率不同分为180度导电型和120度导电型。

）交直交变频器的调压方法有可控硅整流器调压，直流斩波器调压， PWM调压主电路包括：整流电路，中间电路，逆变电路。

交直交变频调速系统

河南机电高等专科学校课程设计报告书课程名称：电力电子应用技术课题名称：交直交变频调速系统系部名称：自动控制系专业班级：电气自动化技术093姓名：学号：目录一、电路原理图及波形图二、系统的工作原理三、观察现象并分析四、心得体会五、参考文献一电路原理图主电路控制电路SPWM正弦脉宽调制控制电路波形图用示波器测三角发生器处的波形XYU/V440--2.850μs 80μswt可看出三角波并不是规则的波形，周期是80μs，而上下的幅值却是不一样的。

用示波器测2、3、4处的波形如下：501001502005010015020010ms20ms30ms40ms1830--------183--XYU 可以看出，2,3，4处的波形是幅值电压183V ，周期20ms ，相差120度正弦波形。

用示波器测6,7,8处的波形如下：60120U/V YX 40Hz20Hz Wt可以看出，6,7,8处得波形是幅值为120V ，周期40Hz ，等幅不等宽的脉冲波形。

二系统的工作原理1.主电路工作原理由主电路原理图可知，交直交变频调速系统一般分为整流电路，滤波电路,控制电路，逆变电路。

●整流电路整流电路的功能是把交流电源转换成直流电源。

整流电路一般都是单独的一块整流模块●滤波电路在交流电源转换直流电源后，电路会有电压波动，为抑制电压的波动，采用简单的电容滤波。

●逆变电路逆变电路同整流电路相反，逆变电路是将直流电压装换为所要频率的交流电压。

2.控制电路的工作原理脉宽调制技术简称PWM ，PWM 控制技术就是控制半导体开关元件的导通和关断时间比，即调节脉冲宽度或周期来控制输出电压的一种控制技术。

PWM 常用于电压型逆变器，它可以消除或减小低次谐波，滤波器的体积可减小，有利于小型化和降低成本，这个控制电路采用的是常用的正弦波脉宽调制技术（SPWM ）。

正弦波脉宽调制分单极性和双极性脉宽调制，它使每一个输出矩形波的面积与对应的正弦波电压的面积呈正比，获得等幅不等宽的正负脉冲列，这样的逆变器输出的电压波形就与正弦基波电压接近。

第七章交-直-交变频调速系统

'2 2 2 s ' 2
r js ( L m L ) I1 I 0 ' ' r2 js L2
' 2 ' 2
2
图7-3 满足Φm恒定条件的I1=f（ωs）函数
7.1.3 转差频率控制的转速闭环变频调速系统
图7-4 转差频率控制的转速闭环电流型变频调速系统结构原理图
7.4 异步电动机矢量控制的交-直交变频调速系统
1．电流型逆变器利用电流模型法的矢量控制系统
2．电流型逆变器利用电压模型法的矢量控制系统
3．电压型逆变器转矢量控制系统
在 M 、 T 坐标系中，在复平面上用复数写出与电动机子电压有关的方程为 L i Mi
2 Mi1 L2i2
图7-28 磁链开关信号的P/N转换过程
3．低速时磁链的正反转
图7-29 磁链自控制的原理框图
图7-30 磁链分量、符号比较器信号和磁链开关信号波形
7.6.3 转矩调节

转矩调节的任务是实现对转矩的直接控制。直接转矩控制的名称即由此而来。本节对转矩调节作较全面的分析。为了控制转矩，转矩调节必须具备两个功能：（ 1 ）用转矩两点式调节器直接调节转矩。（2）用P/N调节器，在调节转矩的同时，控制定子磁链的旋转方向。
7.6 直接转矩控制的交-直-交变频调速系统

7.6.1异步电动机直接转矩控制（DSC）系统的基本组成

①磁链自控制 —— 磁链自控制的任务是选择正确的区段，以形成六边形磁链。 ②转矩调节 —— 转矩调节环实现转矩直接自控制。 ③磁链调节 —— 磁链调节环实现对磁链幅值的直接自控制。 ④开关信号选择 —— 开关信号选择单元综合来自磁链控制环节、转矩调节环和磁链调节环的三种开关控制信号，形成正确的电压开关信号，以实现对电压空间矢量的正确选择。

可逆交直交变频调速系统设计)

用单片机控制的电机交流调速系统设计文摘单片机控制的变频调速系统设计思想是用转差频率进行控制。

通过改变程序来达到控制转速的目的。

由于设计中电动机功率不大，所以整流器采用不可控电路，电容器滤波；逆变器采用电力晶体管三相逆变器。

系统的总体结构主要由主回路，驱动电路，光电隔离电路，HEF4752大规模集成电路，保护电路，Intel 系列单片机，Intel8253定时/记数器，Intel8255可编程接口芯片，Intel8279通用键盘/显示器，I/O接口芯片，CD4527比例分频器和测速发电机等组成。

回路中有了检测保护电路就可以使整个系统运行的可靠性有了保障。

关键词MCS-51单片机；HEF4752；8253定时器；晶闸管；整流器；三相异步电动机电气传动从总体上分为调速和不调速两大类。

按照电动机的类型不同，电气传动又分为直流和交流两大类，直流电动机在19世纪先后诞生，但当时的电气传动系统是不调速系统，随着社会化大生产的不断发展，生产技术越来越复杂，对生产工艺的要求也越来越高，这就要求生产机械能够在工作速度，快速启动和制动，正反转等方面具有较好的运行性能。

从而推动了电动机的调速不断向前发展，自从1834年直流电动机出现以后，直流电动机作为调速电动机的代表，在工业中得到了广泛的应用。

它的优点主要在于调速范围广，静差小，稳定性能好以及具有良好的动态性能，晶闸管变流装置的应用使直流拖动发展到了一个很高的水平，在可逆，可调速与高精度的拖动技术领域中相当长时间内几乎都采用直流拖动系统。

尽管如此，直流调速系统却解决不了直流电动机本身的换向问题和在恶劣环境下的不适应问题，同时，制造大容量，高转速以及高电压直流电动机也十分困难，这就限制了直流传动系统的进一步发展。

交流电动机在1885年出现后，由于一直没有理想的调速方案，只被应用于恒速拖动系统，从本世纪30年代起，不少国家才开始提出各种交流调速的原始方案，晶闸管的出现使交流电动调速的发展出现了一个质的飞跃，使得半导体变流技术的交流调速得以实现，国际上在60 年代后期解决了交流电动机调速方案中的关键问题，70年代开始就实现了产品的高压，大容量，小型化，且已经逐渐取代了大部分传统的直流电动机的应用领域。

异步电动机变频调速系统VVVF系统

主讲:赵士滨
广师©
广师©
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。

交-直-交变频调速系统仿真研究

摘要随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，交流变频调速技术得到了迅速发展，其显著的节能效益，高精确的调速精度，宽泛的调速范围，完善的保护功能，以及易于实现的自动通信功能，得到了广大用户的认可，在运行的安全可靠、安装使用、维修维护等方面，也给使用者带来了极大的便利。

因此，研究交—直—交变频调速系统的基本工作原理和作用特性意义十分重大。

本文研究了变频调速系统的基本组成部分，主回路主要有三部分组成：将工频电源变换为直流电源的“整流器”；吸收由整流器和逆变器回路产生的电压脉动的“滤波回路”，也是储能回路；将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。

使用Matlab/Simulink搭建交—直—交变频调速系统的仿真模型，通过试验对该交—直—交变频调速系统的基本工作原理、工作特性及作用有更深的认识，也对谐波对于交—直—交变频调速系统的影响有了一定的了解。

关键词：交—直—交变频，整流，逆变，谐波，仿真。

AbstractWith power electronic technology, computer technology, automatic control tech-nology is developing rapidly, AC variable-frequency system technology has been de-veloping rapidly. Significant energy efficiency and precision and broad scope of spe-ed control, perfect protection and easy to implement automatic communications, all which have win the many users acceptance . Therefore, studying the AC-DC-AC variablefrequency systerm for the role of the basic working principle and characteristics of great significance.In this paper we studied the basic component of the variable frequency speed regulation system. There are three main components: the "rectifier" which convert the AC power into DC power; the "loop filter " can absorbed the voltage pulse which the rectifier and inverter circuit generated by,it is also energy storage circuit; the “inverter” converts the DC power into the AC power. Then we used the Matlab / Simulink to build an AC-DC-AC Frequency Control System Simulation Model. Through the test of the AC-DC Frequency Control System to pay the basic working principle and working characteristics, we not only had a deeper understanding of the role,but also had a certain degree of understanding about the harmonic AC-DC-DC Frequency Control System.Key Words ：AC-DC-AC variable requency systerm,rectifier，inverter，harmonics, simulation目录摘要 (I)Abstract........................................................... I I 1引言 (1)1.1交流调速技术的发展 (1)1.2交直交变频调速系统研究的目的与意义 (2)1.3研究现状分析 (3)2交直交变频调速系统的基本原理及特性研究 (7)2.1系统的构成 (8)2.2交直交变频的基本工作特性 (8)2.3交直交变频调速的优越性 (8)2.4交直交变频调速合理应用 (9)2.5变频器容量的确定 (10)2.6熟悉M ATLAB的原理及应用及S IMULINK仿真 (11)3 工作原理研究及仿真实验 (12)3.1设计方案 (12)3.2整流器的工作原理研究及实验 (12)3.2.1整流器的基本工作原理 (12)3.2.2整流器部分的实验研究与分析 (14)3.3逆变器的工作原理研究及其实验分析 (21)3.3.1逆变器的基本工作原理 (21)3.3.2逆变器实验研究分析 (23)3.4交直交变频调速系统的实验研究分析 (30)3.4.1 交直交变频调速系统模型的实验研究 (30)3.4.2 交直交变频调速系统的运行仿真与分析 (36)3.5变频器输出谐波的影响 (38)3.5.1 变频器输出谐波对负载的影响 (38)3.5.2谐波实验研究与分析（逆变器部分） (41)4结论 (45)致谢 (46)参考文献 (47)附录一：整流模块仿真模型 (48)附录二：交直交变频调速系统仿真模型 (49)1引言1.1交流调速技术的发展随着电机制造技术的不断进步，电动机作为风机、水泵、压缩机、机床等各种设备的动力，已广泛应用于工业、商业、公用设施和家用电器等各个领域，其中异步电动机是各类电动机中应用最广、需要量最大的一种。

交—直—交电压型SPWM变频调速

4、电压型的主要特点是什么？交—直—交变频装置按直流部分贮能方式的不同分为： (1) 电压型贮能元件为滤波电容C，如图1-2a所示。其工作特点是电压基本不变。
L
＋ C
(a)
(b)
图1-2 电压型和电流型
(2) 电流型贮能元件为电抗器l，如图1-2b所示。其工作特点是电流基本不变。
5、SPWM代表什么？ SPWM的全称是Sine Pulse Width Modulation，意思是正弦脉冲宽度调制。这是实现改变频率的同时也改
15、什么是外接设定？在实际工作中，变频器常被安置在控制柜内或挂在墙壁上，而工作人员则通常在机械旁边进行操作。这时，就需要在机械旁边另设一个设定频率的装置，称为外接设定装置。所有的变频器都为用户提供专用于外接设定的接线端。
16、变频器对外接设定信号有些有什么规定？外接设定信号通常有三种。图2-1是日本富士FRN-G7型变频器的接线图，今说明如下：
题解
3、交—直—交是什么意思？变频装置有两大类：一类是由工业频率直接转接成可变频率的，称为“交—交变频”。另一类就是“交— 直—交变频”，意思是：先把工业频率的交流整流成直流，再把直流“逆变”成频率可变的交流，如图1-1所示。
50Hz
整
流
3~
0~100Hz
逆
UD
变
M
交
直
交
图1-1 交—直—交的电路结构
大体上说，有以下几种原因： (1) 若干台电动机进行联动控制时，由于各电机的特性的工况均有差异，须通过调整输出频率线使各传动单元的步调趋于一致。故也称为联动比率调整。 (2) 外接担忧压或电流设定信号不规范。如变频器要求的电压设定信号是0~+10V，而外接的电压设定信号只有0~+9.5V。通过调整，可使输出频率的调节范围仍为0~fmax。

电机的PWM交-直-交变频调速

1 概述对于可调速的电力拖动系统，工程上往往根据电动机电流形式分为直流调速系统和交流调速系统两类。

它们最大的不同之处主要在于交流电力拖动免除了改变直流电机电流流向变化的机械换向器——整流子。

20世纪70年代后，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，使得交流电力拖动系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美。

许多传统的由直流电机调速系统拖动的工业设备改由交流变额调速系统拖动，从而提高了系统的可靠性，减少了系统的维护费用。

随着变频调速应用的日益广泛，相关技术的日益成熟，人们不仅对变频调速系统的精度要求越来越高，而且对控制的功能要求越来越多，对系统的智能化要求越来越高，对系统的抗扰能力要求越来越高，以满足生产的需求并适应不同的工作环境。

在交流调速技术中，变频调速具有绝对优势，并且它的调速性能与可靠性不断完善，价格不断降低，特别是变频调速节电效果明显，而且易于实现过程自动化，深受工业行业的青睐。

交流变频调速的优异特性：调速时平滑性好，效率高。

低速时，特性静差率较高，相对稳定性好；调速范围较大，精度高；起动电流低，对系统及电网无冲击，节电效果明显；变频器体积小，便于安装、调试、维修简便，易于实现过程自动化；在恒转矩调速时，低速段电动机的过载能力大为降低。

交流电动机因其结构简单，运行可靠，价格低廉，维修方便，故而应用面很广，几乎所有的调速传动都采用交流电动机。

尽管从1930年开始，人们就致力于交流调速系统的研究，然而主要局限于利用开关设备来切换主回路达到控制电动机启动，制动和有级调速的目的。

变极对调速，电抗或自藕降压启动以及绕线式异步电动机转子回路串电阻的有级调速都还处于开发的阶段。

交流调速缓慢的主要原因是决定电动机转速调节主要因素的交流电源频率的改变和电动机的转矩控制都是非常困难的，使交流调速的稳定性，可靠性，经济性以及效率均不能满足生产要求。