交流异步电动机变频调速原理
三相异步电动机 foc 控制 pwm 变频调速工作原理
三相异步电动机的FOC控制是一种利用变频器控制三相交流马达的技术，它通过调整变频器的输出频率、输出电压的大小及角度，来控制马达的输出。
具体来说，FOC控制通过调整PWM（脉冲宽度调制）信号的占空比，来控制变频器的输出电压，从而控制马达的转速。
PWM信号是一种方波信号，其占空比是指在一个周期内高电平时间与整个周期时间的比值。
当占空比变化时，变频器输出的平均电压也会变化，从而改变马达的转速。
在FOC控制中，首先需要将三相输出电流及电压以矢量来表示，这个过程称为矢量控制或磁场定向控制。
通过调整变频器的输出频率和电压大小，可以控制马达的磁场强度和转速。
对于有传感器FOC，由于电机的传感器（一般为编码器）能反馈电机转子的位置信息，因此在控制中可以不使用位置估算算法，控制起来相对无传感器FOC简单。
然而，对于无传感器FOC，由于没有传感器来反馈电机转子的位置信息，因此需要使用位置估算算法来控制马达的转速。
总之，三相异步电动机的FOC控制利用PWM信号来控制变频器的输出电压，从而控制马达的转速。
它是一种高效、精确的电机控制方法，被广泛应用于各种工业场合。
(完整版)异步电动机变频调速系统..
《自动控制元件及线路》课程实习报告异步电动机变频调速系统1.4.1 系统原理框图及各部分简介本文设计的交直交变频器由以下几部分组成，如图1.1所示。
图1.1 系统原理框图系统各组成部分简介：供电电源：电源部分因变频器输出功率的大小不同而异，小功率的多用单相220V，中大功率的采用三相380V电源。
因为本设计中采用中等容量的电动机，所以采用三相380V电源。
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。
电流电压检测：一般在中间直流端采集信号，作为过压，欠压，过流保护信号。
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。
1.4.2 变频器主电路方案的选定变频器最早的形式是用旋转发电机组作为可变频率电源，供给交流电动机。
随着电力半导体器件的发展，静止式的变频电源成为了变频器的主要形式。
静止式变频器从变换环节分为两大类：交-直-交变频器和交-交变频器。
1.交-交型变频器：它的功能是把一种频率的交流电直接变换成另一种频率可调电压的交流电（转换前后的相数相同），又称直接式变频器。
由于中间不经过直流环节，不需换流，故效率很高。
因而多用于低速大功率系统中，如回转窑、轧钢机等。
但这种控制方式决定了最高输出频率只能达到电源频率的1/3～1/2,所以不能高速运行。
2.交-直-交型变频器：交-直-交变频器是先把工频交流通过整流器变成直流，然后再直流变换成频率电压可调的交流，又称间接变频器，交-直-交变频器是目前广泛应用的通用变频器。
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。
交流异步电动机变频调速原理
交流异步电动机变频调速原理在异步电动机调速系统中，调速性能最好、应⽤最⼴的系统是变压变频调速系统。
在这种系统中，要调节电动机的转速，须同时调节定⼦供电电源的电压和频率，可以使机械特性平滑地上下移动，并获得很⾼的运⾏效率。
但是，这种系统需要⼀台专⽤的变压变频电源，增加了系统的成本。
近来，由于交流调速⽇益普及，对变压变频器的需求量不断增长，加上市场竞争的因素，其售价逐渐⾛低，使得变压变频调速系统的应⽤与⽇俱增。
下⾯⾸先叙述异步电动机的变压变频调速原理。
交流异步电动机变频调速原理：变频器是利⽤电⼒半导体器件的通断作⽤把电压、频率固定不变的交流电变成电压、频率都可调的交流电源。
现在使⽤的变频器主要采⽤交—直—交⽅式（VVVF变频或⽮量控制变频），先把⼯频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。
变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。
交-直部分整流电路：由VD1-VD6六个整流⼆极管组成不可控全波整流桥。
对于380V的额定电源，⼀般⼆极管反向耐压值应选1200V，⼆极管的正向电流为电机额定电流的1.414-2倍。
（⼆）变频器元件作⽤电容C1：是吸收电容,整流电路输出是脉动的直流电压，必须加以滤波，变压器是⼀种常见的电⽓设备，可⽤来把某种数值的交变电压变换为同频率的另⼀数值的交变电压，也可以改变交流电的数值及变换阻抗或改变相位。
压敏电阻：有三个作⽤,⼀过电压保护,⼆耐雷击要求,三安规测试需要.热敏电阻：过热保护霍尔:安装在UVW的其中⼆相,⽤于检测输出电流值。
选⽤时额定电流约为电机额定电流的2倍左右。
充电电阻：作⽤是防⽌开机上电瞬间电容对地短路，烧坏储能电容开机前电容⼆端的电压为0V；所以在上电（开机）的瞬间电容对地为短路状态。
如果不加充电电阻在整流桥与电解电容之间，则相当于380V电源直接对地短路，瞬间整流桥通过⽆穷⼤的电流导致整流桥炸掉。
交流异步电动机变频调速原理及特点
交流异步电动机变频调速原理及特点摘要：在交流异步电动机的各种调速方法中，变频调速因其调速性能好、效率高被公认为是异步电动机的一种比较理想调速方法，也是交流调速系统的主要发展方向。
下面就变频调速的基本原理与基本控制方式，分类与特点谈谈自己的理解.关键词：功率因数；恒转矩负载；恒功率负载；脉冲幅度调制方式；脉冲宽度调制方式一变频调速的基本原理与基本控制方式1.变频调速的基本原理根据异步电动机的转速表达式n=（1-s）60f/p可知，改变异步电动机的供电频率f，可以改变异步电动机的转速n，这就是变频调速的基本原理.由电机理论可知，三相异步电动机定子每相电动势E为：E=4.44fNQ.从该式可知，磁通Q是由E和f共同决定的.在电动机定子供电电压保持不变情况下，只改变频率f，将引起磁通Q的变化，可能出现励磁不足或励磁过强的现象.当频率f降低时，磁通将增加，这会引起磁路饱和，定子励磁电流上升，铁耗急剧增加，造成电动机功率因数和效率下降，这种情况是电机实际运行所不允许的；反之，当频率升高时，则磁通将减小，同样的转子电流下将使电机输出转矩下降，电动机的负载能力下降.因此，在变频调速时，应尽可能使电动机的磁通保持额定值不变，从而得到恒转矩的调速特性.而对于恒功率负载，因为P=Mn=定值，也就是说，对恒功率负载采用变频调速时，若满足电压与频率平方根的比值等定值，则电机的过载能力不变，但气隙磁通将发生变化；若满足电压与频率的比值等定值，则气隙磁通维持不变，但过载能力将发生变化.这说明变频调速特别适用恒转矩负载.2.变频调速的基本控制方式异步电动机的变频调速分为以下两种情况.即额定频率以下的恒磁通变频调速和额定频率以上的弱磁通变频调速.首先额定频率以下的恒磁通变频调速，这是从电机额定频率向下调速的情况.由于磁通与E/f成正比，故调节定子的供电频率f时，按比例调节定子的感应电动势E，即保持E/f=常数，可以实现恒磁通变频调速，这相当于直流电动机调压调速的情况，属于恒转矩调速方式.但是，由于定子感应电动势是无法直接测量和直接控制的，因此，只能直接调节的是外加的定子供电电压U.若忽略定子绕组阻抗压降，则U=E，因此可以采用U/f=常数的恒压比控制方式进行变频调速.在进行恒压比的变频调速时，当f较小时，由于U也较小，因而定子绕组阻抗压降相对较大，故不能保持磁通不变.因此，这种恒压比的变频调速只能保持磁通近似不变，实现近似的恒磁通变频调速，在这种情况下，可以采用专门电路，在低速时人为地适当提高定子电压，以补偿定子阻抗压降的影响，使磁通基本保持不变，实现恒磁通、恒转矩的变频调速。
4章 交流异步电动机变频调速系统
为交流异步电动机转矩系数，其中Nr为转子绕组有效匝数；
φr为转子功率因数角。
可见，转矩控制的困难体现在以下几点： T T ① m 是由定子电流is iA , iB , iC 和转子电流 ir ia , ib , ic 共同产生的，它的
空间位置相对于定子和转子都是运动的。 ② m 与 I r 是两个相互耦合的变量，且 I 对于一般的鼠笼形异步电机是无法 r ③ r 是与转速相关的时变量（与转差s有关）， 且当电机运行时转子电阻 Rr 随温度变化而变化， Te 也随之变化。除此以外，式中的 Te 只是平均转矩的概念， 对平均转矩的控制已十分困难了，更何况瞬时转矩。对转速的控制实质上就是 对转矩的控制，转矩控制的困难是实现交流电机高性能调速的主要障碍，也是 过去限制交流调速系统获得广泛应用的主要原因。 2）调速装置中器件发展的限制：调速装置中两大组成部件是主电路和控制电路。 主电路中的主要器件—电力电子功率器件在近五十年来更新换代了五代之多，以 适应变频调速（PWM脉宽调制）的需要。控制电路中的主要器件—微处理器在 近二十年中运算速度提高了数倍，以适应高性能变频调速复杂算法的需要。交流 调速系统的发展依赖于新型电力电子器件的应用、微电子技术的发展。
直流调速系统中各部分分别为5%，40%和55%，而交流调速系统中各部分分别 为10%，60%和30%。特别是当功率大于500 kW，交流调速系统的成本比直流 调速系统的成本明显降低。 4.1.2交流电动机的调速方法及其主要应用领域 1．交流电动机的调速方法 由电机学可知，交流电动机的同步转速表达式为 60 f s （4.6） ns np ns 为同步转速。 式（4.6）中，np为电机极对数；fs为电机定子供电频率； (1) 同步电动机的调速方法 可见，均匀地改变同步电动机的定子供电频率fs，就可以平滑地调节电动机
交流异步电动机变频调速原理
交流异步电动机变频调速原理异步电动机变频调速是利用变频器改变电源频率和电压，从而调节电动机的运行速度。
异步电动机是一种常见的交流电动机，常用于工业生产中，其工作原理是根据电磁感应定律，通过电磁感应产生感应转矩，从而驱动机械设备运行。
异步电动机的转速与电源的频率成正比，即转速等于同步转速减去滑差倍数。
滑差是指电动机转速低于同步转速的比例，滑差率与转动负载有关，通常为3%~5%。
异步电动机转速的改变需要改变电源的频率，传统的方法是通过转速开关或者变压器调整电源的频率。
而变频器则可以通过改变电源的频率和电压，实现对异步电动机的变频调速，具有调速范围广、调速精度高、响应速度快等优点。
异步电动机变频调速的原理如下：变频器通过输入交流电源，将其变换成直流电源，然后再将直流电源经过逆变器转换成交流电源，输出给电动机。
逆变器中的IGBT管控制电源的开关，改变电源的有效值和频率。
变频器通过控制IGBT管的开关时间，改变电源的有效值和频率，从而控制电动机的转速。
变频器中的控制器根据实际需求来调整输出电流和电压的波形，以实现电动机的变频调速。
控制器通常包括运算单元及相关的周边设备，运算单元可以根据给定的控制策略、电机参数和负载情况，计算出控制变量，实现实时调节电流、电压、频率和转矩等控制参数。
变频器中的传感器用于监测电动机的运行状态，如转速、转矩、温度等。
传感器将检测到的运行状态信号反馈给控制器，控制器根据这些信号来调整控制变量，以实现对电动机的精确控制。
异步电动机变频调速的应用广泛，可以适应不同的负载要求。
它在工业生产中具有重要的作用，如在输送机、风机、水泵和压缩机等设备中的应用。
通过调整异步电动机的转速，可以实现对生产过程的精确控制，从而提高生产效率、降低能源消耗和减少设备损耗。
总之，异步电动机变频调速通过变频器改变电源的频率和电压，实现对电动机转速的精确调节。
它具有调速范围广、调速精度高、响应速度快等优点，广泛应用于各种工业生产设备中。
交流异步电动机的调速
2021/4/9
晶闸管串级调速
37
的原理线路图
TY TYY
U U
IN 2p 2IN p
1
❖ 功率增加一倍，转速增加一倍，转矩保持不便；
❖ 属于恒转矩调速
❖ 适用于：恒转矩负载，如起重机、运输带等
20变极调速的机械特性：
2021/4/9
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皮肌炎图片——皮肌炎的症状表现
❖ 皮肌炎是一种引起皮肤、肌肉、 心、肺、肾等多脏器严重损害的， 全身性疾病，而且不少患者同时 伴有恶性肿瘤。它的1症状表现如 下：
T1
T2
s smD
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（三）晶闸管串级调速的基本原理
晶闸管串级调速具有调速范围宽，效率高（转差功率可反馈电 网），便于向大容量发展等优点，是很有发展前途的绕线转子异步 电动机的调速方法。它的应用范围很广，适用于通风机负载，也可 用于恒转矩负载。其缺点是功率因数较差，现采用电容补偿等措施， 功率因数可有所提高。总之，晶闸管串级调速向大功率发展，是很 有前途的。
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12
第三节 改变定子极数调速
❖ 改变定子极对数的同时，必须相应改变转子的级数。 绕线式电机要满足这个要求很困难；
❖ 而笼形异步电动机转子的极对数能自动随定子磁场 的极对数的变化而变化，所以变极调速适用于笼形 异步电动机。
❖ 单绕组双速电动机：一套定子绕组，具备两种极对 数，根据接法不同，得到两个不同的同步转速；
第四章 交流异步电动机拖动系统的调速
由异步电动机转速的表达式：
n
ns
1
s
60 f1 p
1
s
调速方法有三种：
❖ 改变定子绕组的极对数 p
❖ 改变电源频率 f
交流异步电动机变频调速原理
第一节 交流异步电动机变频调速原理根据电机学原理，交流异步电动机的转速可表示为：)1(**60s pf n -= （2-1-1） 式中： n 一 电动机转速/分钟，单位：r/min ；p 一 电动机磁极对数；f 一 电源频率，单位：Hz ；s 一 转差率，10<<s 。
注：p 是磁极对数，不是磁极数。
由式（2-1-1）知，影响电动机转速的因素有：电动机的磁极对数 p ，转差率 s 和电源频率f 。
对于给定的电动机，磁极对数 p 一般是固定的；通常情况下，转差率 s 对于特定负载来说是基本不变的，并且其可以调节的范围较小，加之转差率 s 不易被直接测量，调节转差率来调速在工程上并未得到广泛应用。
如果电源频率可以改变，那么通过改变电源频率来实现交流异步电动机调速的方法应该是可行的，这就是所谓变频调速。
由电机学原理知，如忽略绕组间的互感、绕组的漏感及空间电磁谐波，交流异步电动机的相等效稳态电路如图 2-1-1。
图 2-1-1 交流异步电动机的相等效稳态电路由戴维南定理，图 2-1-1电压平衡方程式为：U = E + I * r （2-1-2）式中： U 一 相电压 ；E 一 定子绕组的感应电动势；I 一 定子绕组的相电流；r 一 定子绕组电阻与转子绕组电阻折算到定子侧的电阻之和。
交流异步电动机的定子绕组的感应电动势是定于绕组切割旋转磁场磁力线的结果， 其有效值计算如下：E = K * f * Φ （2-1-3） 式中：Ｋ 一 与电动机结构有关的常数；ｆ 一 电源频率；Φ 一 磁通量 。
由式（2-1-2）知，加在电机绕组端的电源电压Ｕ，一部分产生感应电动势Ｅ，另一部分消耗在电阻 r （ 定子绕组电阻与转子绕组电阻折算到定子侧的电阻之和 ）上 。
其中定子绕组的相电流 I 由两部分构成：21I I I += （2-1-4）电机的定子电流有一小部分1I 用于建立磁场的主磁通，其余大部分2I 用于产生拖动负载的电磁力。
第六章交流异步电动机变频调速系统PPT课件
电动势值较高时，可以忽略定子绕组的漏磁阻
抗压降，而认为定子相电压 Us ≈ Eg，
8
则得 U s 常值
这是恒压频f1 比的控制方式。
（6-3）
但是，在低频时 Us 和 Eg 都较小，定子阻 抗压降所占的份量就比较显著，不再能忽略。
这时，需要人为地把电压 Us 抬高一些，以便 近似地补偿定子压降。
3
第一节 变频调速的基本控制方式和机械特性 通过改变定子供电频率来改变同步转速实现
对异步电动机的调速，在调速过程中从高速到 低速都可以保持有限的转差率，因而具有高效 率、宽范围和高精度的调速性能。可以认为， 变频调速是异步电动机的一种比较合理和理想 的调速方法 。
原理：利用电动机的同步转速随频率变化的特 性，通过改变电动机的供电频率进行调速。保
带定子压降补偿的恒压频比控制特性示于下
图中的 b 线，无补偿的控制特性则为a 线。
2. 基频以上调速
在基频以上调速时，频率应该从f1N向上升高，
但定子电压Us 却不可能超过额定电压
9
UsN ，最多只能保持Us = UsN ，这将迫使磁通
与频率成反比地降低，相当于直流电机弱磁升 速的情况。
Us UsN
11
Us Φm
恒转矩调速
UsN ΦmN
Us
恒功率调速
Φm
O
f1N
f1
图6-2 异步电机变压变频调速的控制特性
异步电动机的变压变频调速是进行分段控制的：
基频以下，采取恒磁恒压频比控制方式；
基频以上，采取恒压弱磁升速控制方式。
12
U Te
P
N
UN
Te
U
P
O
变电压调速
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目前工业中最常用的一种电动机，广泛应用于各个领域。
异步电动机的调速是为了满足不同工况下的要求，提高电机的效率和运行稳定性。
变频调速是目前常用的一种调速方法，可以灵活调节电机的转速和负载。
异步电动机变频调速的基本原理是通过改变电机的供电频率和电压来实现调速。
传统的调速方法是通过改变电源电压来实现调速，但是这种方法的调速范围有限，效果也不好。
而变频调速可以通过改变电源的频率来实现调速，调速范围广，效果好。
异步电机的变频调速系统主要由变频器、电机和控制系统组成。
变频器是用来改变电源的频率和电压的设备，可以根据实际需要灵活调节电机的转速和负载。
控制系统是用来控制变频器的工作状态和参数的，可以根据实际需要设置电机的转速和负载要求。
在异步电机的变频调速设计中，需要考虑以下几个方面：1.变频器的选择：变频器是异步电机变频调速的关键设备，需要选择合适的变频器。
在选择变频器时，需要考虑电机的功率、转速范围和负载要求等因素，以确定变频器的额定功率和频率范围。
2.变频器参数的设置：根据实际需要设置变频器的工作参数，如频率、电压、转速等。
这些参数的设置要根据电机的特性和负载要求来确定，以保证电机的运行稳定性和效率。
3.电机的选型：根据实际需要选择合适的异步电机。
在选择电机时，需要考虑电机的功率、转速范围和负载要求等因素，以确定电机的额定功率和转速范围。
4.控制系统的设计：控制系统是异步电机变频调速的核心部分，用于控制变频器的工作状态和参数。
控制系统需要根据实际需要设计合适的控制算法和参数，以实现电机的准确控制和调速要求。
5.系统的稳定性和安全性：异步电机变频调速系统需要保证系统的稳定性和安全性。
在设计过程中，需要考虑各种故障情况的处理和保护措施，以确保系统的可靠性和安全性。
通过以上几个方面的设计，可以实现异步电动机的变频调速，提高电机的效率和运行稳定性。
异步电动机变频调速在工业领域有着广泛的应用前景，可以适应不同工况下的要求，提高生产效率和降低能耗。
交流异步电机调速方法
交流异步电机调速方法
一、改变电源频率调速法
改变电源频率调速法是通过改变电源频率来实现电机速度调节的一种方法。
由于异步电动机的转速和电源频率成正比，因此可以通过改变电源频率来调节电机的转速。
在工业应用中，变频器是最常用的改变电源频率的设备。
通过改变变频器的输出频率，可以实现对电机速度的精确控制。
二、改变极对数调速法
改变极对数调速法是通过改变电机的极对数来实现电机速度调节的一种方法。
由于异步电动机的转速和极对数成反比，因此可以通过增加或减少电机的极对数来调节电机的转速。
在工业应用中，可以通过改变电机的接线方式或使用专门的极数转换器来实现极对数的改变。
三、改变转差率调速法
改变转差率调速法是通过改变电机的转差率来实现电机速度调节的一种方法。
由于异步电动机的转差率可以通过改变电机的工作环境和内部结构来调整，因此可以通过改变转差率来调节电机的转速。
在工业应用中，可以通过改变电机的负载或使用专门的转差率控制器来实现转差率的调整。
四、调压调速法
调压调速法是通过改变电机的输入电压来实现电机速度调节的一种方法。
由于异步电动机的转速和输入电压成正比，因此
可以通过改变输入电压来调节电机的转速。
在工业应用中，可以使用专门的调压器或变频器来实现电压的调整。
五、串级调速法
串级调速法是通过在电机转子回路中串入一个附加的电动势来改变电机的转差率，从而实现电机速度调节的一种方法。
在工业应用中，可以使用专门的串级调速装置来实现串级调速。
第五章 交流异步电动机调速及变频原理(第三版)
磁极对数 p 的改变，取决于电动机定子绕组的结
构和接线。通过改变定子绕组的接线，就可以改变电动
哪 里
有
机的磁极对数。
逻
辑
，
电动机的同步转速取决于磁场的极对数
那 里
就
有
自
n01
60 f1 p
( 转/分)
动 化 控
制
2019/7/30
重庆工业职业技术学院
交直流调速系统
一、变极调速
电动机的同步转速取决于磁场的极对数
n01
60 f1 p
( 转/分)
哪
里
有
磁极对数
每个电流周期 磁场转过的空间角度
同步转速n0
( f1 50Hz )
逻 辑 ， 那
p 1
360
3000 (转/分）
里 就
p2
180
1500 (转/分）
有 自
动
p3
120
1000 (转/分）
化 控
制
p4
90
750 (转/分）
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【知识目标】
1.了解交流电动机调速的3种基本方法。
哪 里
有
2．掌握通用变频器的基本结构及变频原理。充分理解和把握
逻 辑
，
基频（额定频率）以下和基频以上两种情况下调频与调压协调
那
里
就
控制特性。
有
自
3．了解通用变频器的各种分类方法和控制方式。
动 化
控
制
2019/7/30
重庆工业职业技术学院
交直流调速系统
，
那
里
就
有
自
动
三相交流异步电动机调速方法
三相交流异步电动机调速方法一、调频调速法调频调速法是通过改变电源的频率来改变电动机的转速。
传统的调频调速法使用直流电源的伺服电动机，通过改变直流电压的大小来改变电动机的转速。
而对于异步电动机，调频调速法使用的是变频器。
变频器是一种能够改变交流电频率的装置，可以将常规的50Hz或60Hz的交流电源转换为可变频率的交流电源。
当将变频器与异步电动机配对使用时，可以通过改变输出频率来改变电动机的转速。
调频调速法的原理是：变频器将电网电源的交流电压转换为直流电压，并经过变频器内部的变换电路转换为可控的交流电源输出，通过调整变频器的输出频率，可以改变电动机的转速。
调频调速法的优点是：调速范围广，可靠性高。
通过调整变频器的输出频率，可以使电动机在范围内任意转速。
同时，调频调速法可以保持电动机的高效率，提高能源利用效率。
二、电压调制调速法电压调制调速法是通过改变电源的电压来改变电动机的转速。
这种调速方法在控制电动机转速时需要改变电源电压的大小，以达到改变电动机转速的目的。
电压调制调速法的原理是：在控制电动机转速时，通过改变供电电压的大小，从而改变电机的转速。
在供电电压改变的同时，也要保持电动机的机械可靠性和高效率。
电压调制调速法的优点是：控制简单，实时性好。
通过改变供电电压，可以快速实现电动机的转速调节，同时也不会对电动机的机械可靠性和高效率造成影响。
三、频率调制调速法频率调制调速法是通过改变电源的频率来改变电动机的转速。
与调频调速法类似，频率调制调速法使用的是变频器。
频率调制调速法的原理是：通过调整变频器的输出频率，改变电动机的转速。
在频率调制调速法中，可以通过输入指定的频率值，使电动机按照指定的频率运行。
频率调制调速法的优点是：控制精确，稳定性好。
可以通过输入指定的频率值，实现电动机的精确调节，同时也保持电动机的稳定性。
四、极数切换调速法极数切换调速法是通过改变电动机的外部电路来改变电动机的转速。
这种调速方法是通过改变电动机的极数来改变电动机的转速。
交流变频调速基本原理
交流变频调速基本原理一．异步电动机概述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。
⑴磁场以n0转速顺时针旋转，转子绕组切割磁力线，产生转子电流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．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在空间位置上互差2π/3 rad电度角。
这一点，由定子三相绕组的布置来保证⑵在时间上互差2π/3 rad相位角（或1/3周期）。
这一点，由通入的三相交变电流来保证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n0，两者之差称为转差：Δn＝n0－n转差与定子磁场转速（常称为同步转速）之比，称为转差率：s＝Δn / n0同步转速n0由下式决定：n0＝60 f / p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n＝60 f（1－s）/ p二．异步电动机调速由转速n＝60 f（1－s）/ p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。
所以，要改变p，必须将定子绕组制为可以换接成两种磁极对数的特殊形式。
通常一套绕组只能换接成两种磁极对数。
变极调速的主要优点是设备简单、操作方便、机械特性较硬、效率高、既适用于恒转矩调速，又适用于恒功率调速；其缺点是有极调速，且极数有限，因而只适用于不需平滑调速的场合。
2．改变转差率s （变转差率调速）以改变转差率为目的调速方法有：定子调压调速、转子变电阻调速、电磁转差离合器调速、串极调速等。
⑴定子调压调速当负载转矩一定时，随着电机定子电压的降低，主磁通减少，转子感应电动势减少，转子电流减少，转子受到的电磁力减少，转差率s增大，转速减小，从而达到速度调节的目；同理，定子电压升高，转速增加。
[笔记]实验二三相交流异步电动机变频调速实验
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实验二三相交流异步电动机变频调速实验一、实验目的1.学习和掌握变频器的操作及控制方法；2.深入了解三相异步电动机变频调速性能；3.进一步学习PLC控制系统硬件电路设计和程序设计、调试。
二、实验原理1.三相交流异步电动机变频调速原理通过改变三相异步电动机定子绕组电压的频率，可以改变转子的旋转速度，当改变频率的同时改变电压的大小，使电压与频率的比值等于常数，则可保证电动机的输出转矩不变。
变频器就是专用于三相异步电动机调频调速的控制装置。
它的输入为单相交流电压（控制750W及以下的小功率电动机）或三相交流电压（控制750W以上的大功率电动机），而输出为幅值和频率均可调的三相交流电压供给三相异步电动机。
变频器的生产厂家很多，产品也很多，但基本原理相同。
本实验中采用的是松下小型变频器VFO 200W，有如下几种操作模式。
（1）运行/停止、正转/反转的操作模式：对于电动机的启动/停止以及正反转的控制有外部操作和面板操作两种模式，通过专用参数的设定来实现。
面板操作模式：通过变频器自带面板上的操作键实现运行/停止、正转/反转控制；外部操作模式：通过接在变频器专用输入端开关信号的接通、断开实现运行/停止、正转/反转。
（2）频率设定模式：频率的设定分为面板设定、外部设定两种，通过专用参数的设定来实现。
面板设定模式是根据面板上的电位器或专用键来设定频率的大小。
外部设定模式可以通过变频器上专用输入端上的电位器、电压信号、电流信号、开关编码信号以及PWM信号来实现频率的设定。
2.实验电路图本次实验的主要内容为“外部控制和外部电位器频率设定”。
实验电路图如图17.1所示。
图17.1 三相交流异步电动机变频调速实验电路图由图17.1可知，运行时，PLC程序要使Y4为1，停止时要使Y4为0，频率大小通过改变1、2、3端连接的电位器位置来调节。
3.电路接线表本实验的电路接线表如下表17.1（注：图17.1中方框内的接线已经在内部接好，不需再接线）表17.1 三相交流异步电动机变频调速实验电路接线图三、实验步骤1.按表17.1接线（为了安全起见，接线时请务必断开QF4）；2.征得老师同意后，合上断路器QF2和QF4，接通操作面板上的电源开关；3.运行PC机上的PLC工具软件FXGP_WIN-C，输入课前编好的PLC程序（或直接打开已经编制好的，路径为：HJD-DJ1 \程序\实验17\变频调速.PMW），确认程序无误后，将其写入到PLC并运行。
变频调速异步电动机的原理_变频调速技术的原理应用及节能分析
变频调速异步电动机的原理_变频调速技术的原理应用及节能分析1.变频器的工作原理：变频器是一种能够改变交流电的频率和电压的电气设备。
它由整流器、滤波器、逆变器和控制电路等组成。
其工作原理如下：-整流器：将输入的交流电转换为直流电，去除电源中的谐波成分；-滤波器：使输出的直流电平滑，减少电压的波动；-逆变器：将直流电转换为可调变的交流电，并通过PWM技术控制输出电压和频率，实现对电动机的调速控制；-控制电路：根据输入的控制信号，通过对逆变器的控制，调整输出的频率和电压，从而实现对电动机的调速控制。
2.异步电动机的工作原理：异步电动机是一种最常用的电动机类型，其工作原理基于电机的磁场相对运动。
其工作过程可分为两个部分：启动过程和运行过程。
-启动过程：当电机通电时，定子产生旋转磁场，同时转子也会受到这个磁场的作用，使转子产生感应电动势。
由于转子电流的存在，产生了磁场，与定子的旋转磁场相互作用，产生转矩，启动电机的运转。
-运行过程：当电机达到额定转速后，转子的相对运动速度几乎等于零，转矩逐渐减小，电机进入稳定运行状态。
变频调速技术的原理应用及节能分析:变频调速技术是目前应用最广泛的电动机调速技术之一，其原理是通过调整电动机的频率和电压，实现对电动机的调速控制。
变频调速技术的应用和节能分析如下：1.应用：变频调速技术广泛应用于各个行业的电动机调速系统中，如机械制造、石油、化工、电力、冶金、电梯等。
它可以实现对电动机的平稳启动、精确控制和高效能的调速，提高了设备的运行效率和负载能力，降低了机械系统的噪声和振动。
2.节能分析：变频调速技术与传统的机械调速和调压调频方式相比，具有以下节能优势：-调速范围宽:变频器可以根据实际需要，调整电动机的转速范围，满足不同的工况需求，避免了传统调速方式中频繁启停和机械调速的问题，提高了能源利用效率。
-调速精度高:变频器可以通过数字控制，对电动机进行精确的调速控制，使得设备能够在要求的精度范围内工作，减少能源的浪费。
三相异步电机变频调速的工作原理
三相异步电机变频调速的工作原理1.基本原理：三相异步电机是通过电磁感应的原理产生转动力的，其转速与供电频率成正比。
变频调速就是通过改变电机的供电频率，来改变电机的转速。
2.变频器：变频调速系统的核心是变频器，也称为交流变频调速器。
它由整流器、滤波器、逆变器、控制电路等组成。
变频器可以将输入的固定频率、固定电压的交流电能转换成可变频率、可调电压的交流电能。
3.电压变频调速：在电压变频调速中，变频器通过提供可调的电压来改变电机的供电电压，进而控制电机的转速。
变频器会根据控制信号，调整输出电压的频率和幅值，使得电机的转速与所需的转速匹配。
4.频率变频调速：在频率变频调速中，变频器通过改变电机的供电频率来控制电机的转速。
变频器会通过改变输入电压的频率，改变电机的额定转速。
例如，如果输入电压的频率为50Hz，变频器将其转换为30Hz，电机的转速将降低为原来的60%。
5.闭环控制系统：为了实现精确的调速，变频调速系统通常采用闭环控制方法。
这种方法通过在电机轴上安装编码器等位置传感器，将电机的实际转速反馈给控制系统。
控制系统会根据设定的转速和实际转速之间的误差，调整变频器的输出，使得实际转速接近设定转速。
6.调速特性：三相异步电机变频调速具有良好的调速特性。
在负载变化较小的情况下，调速范围广，调速精度高。
同时，变频调速系统还具有起动电流小、起动冲击小、能耗低等特点。
总结起来，三相异步电机变频调速是通过改变电机的供电频率来调节电机的转速的方法。
其核心是变频器，通过调整电压或频率来控制电机的供电，同时采用闭环控制系统实现精确的调速。
该方法具有调速范围广、调速精度高等特点，广泛应用于工业生产和交通运输等领域。
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交流异步电动机变频调速原理
交流异步电动机变频调速原理
变频器是利用电力半导体器件的通断作用把电压、频率固定不变的交流电变成电压、频率都可调的交流电源。
现在使用的变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。
变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。
交-直部分
整流电路：由VD1-VD6六个整流二极管组成不可控全波整流桥。
对于380V的额定电源，一般二极管反向耐压值应选1200V，二极管的正向电流为电机额定电流的1.414-2倍。
（二）变频器元件作用
电容C1：
是吸收电容,整流电路输出是脉动的直流电压，必须加以滤波，
变压器是一种常见的电气设备，可用来把某种数值的交变电压变换为同频率的另一数值的交变电压，也可以改变交流电的数值及变换阻抗或改变相位。
压敏电阻：
有三个作用,一过电压保护,二耐雷击要求,三安规测试需要.
热敏电阻：过热保护
霍尔:
安装在UVW的其中二相,用于检测输出电流值。
选用时额定电流约为电机额定电流的2倍左右。
充电电阻：
作用是防止开机上电瞬间电容对地短路，烧坏储能电容开机前电容二端的电压为
0V；所以在上电（开机）的瞬间电容对地为短路状态。
如果不加充电电阻在整流桥与电解电容之间，则相当于380V电源直接对地短路，瞬间整流桥通过无穷大的电流导致整流桥炸掉。
一般而言变频器的功率越大，充电电阻越小。
充电电阻的选择范围一般为：10-300Ω。
储能电容：
又叫电解电容，在充电电路中主要作用为储能和滤波。
PN端的电压电压工作范围一般在430VDC～700VDC 之间，而一般的高压电容都在
400VDC左右，为了满足耐压需要就必须是二个400VDC的电容串起来作800VDC。
容量选择≥60uf/A
均压电阻：防止由于储能电容电压的不均烧坏储能电容；因为二个电解电容不可能做成完全一致，这样每个电容上所承受的电压就可能不同，承受电压高的发热严重（电容里面有等效串联电阻）或超过耐压值而损坏。
吸收电容,主要作用为吸收IGBT的过流与过压能量。
（2）直-交部分
VT1-VT6逆变管（IGBT绝缘栅双极型功率管）：构成逆变电路的主要器件，也是变频器的核心元件。
把直流电逆变频率，幅值都可调的交流电。
VT1-VT6是续流二极：作用是把在电动机在制动过程中将再生电流返回直流电提供通道并为逆变管VT1-VT6在交替导通和截止的换相过程中，提供通道。
（3）控制部分:电源板、驱动板、控制板（CPU板）
电源板：开关电源电路向操作面板、主控板、驱动电路、检测电路及风扇等提供低压电源，开关电源提供的低压电源有：±5V、±15V 、±24V向CPU其附属电路、控制电路、显示面板等提供电源。
驱动板：主要是将CPU生成的PWM脉冲经驱动电路产生符合要求的驱动信号激励IGBT输出电压。
控制板（CPU板）：也叫CPU板相当人的大脑，处理各种信号以及控制程序等部分
[注:再次整流（直流变交流）--->更贴切的叫法是
逆变!在这里感谢蔡工给我们编辑们提的意见!也欢迎大家多给我们编辑组提出更多宝贵的意见和建议!mym(2005.08.23) ]
（三）电机的旋转速度为什么能够自由地改变？
电机旋转速度单位：每分钟旋转次数，也可表示为rpm.
例如：2极电机50Hz 3000 [r/min]
4极电机50Hz 1500 [r/min]
$电机的旋转速度同频率成比例
本文中所指的电机为感应式交流电机，在工业中所使用的大部分电机均为此类型电机。
感应式交流电机（以后简称为电机）的旋转速度近似地确决于电机的极数和频率。
由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的。
由于该极数值不是一个连续的数值（为2的倍数，例如极数为2，4，6），所以一般不适和通过改变该值来调整电机的速度。
另外，频率能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。
因此，以控制频率为目的的变频器，是做为电机调速设备的优选设备。
n = 60f/p
n: 同步速度
f: 电源频率
p: 电机极对数
$ 改变频率和电压是最优的电机控制方法
如果仅改变频率而不改变电压，频率降低时会使电机出于过电压（过
励磁），导致电机可能被烧坏。
因此变频器在改变频率的同时必须要
同时改变电压。
输出频率在额定频率以上时，电压却不可以继续增加，最高只能是等于电机的额定电压。
例如：为了使电机的旋转速度减半，把变频器的输出频率从50Hz改
变到25Hz，这时变频器的输出电压就需要从400V改变到约200V
2. 当电机的旋转速度（频率）改变时，其输出转矩会怎样？
*1: 工频电源
由电网提供的动力电源（商用电源）
（四）起动电流
当电机开始运转时，变频器的输出电流
------变频器驱动时的起动转矩和最大转矩要小于直接用工频电源驱
动------
电机在工频电源供电时起动和加速冲击很大，而当使用变频器供电时，这些冲击就要弱一些。
工频直接起动会产生一个大的起动电流。
而当使用变频器时，变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的，所以电机起动电流和冲击要小些。
通常，电机产生的转矩要随频率的减小（速度降低）而减小。
减小的实际数据在有的变频器手册中会给出说明。
通过使用磁通矢量控制的变频器，将改善电机低速时转矩的不足，甚至在低速区电机也可输出足够的转矩。