交直交变频调速系统
交流电机变频调速原理与应用
异步电动机的“多功能控制器”。
3．风机、泵类的调速节能
风机、泵类的调速节能是调压调速系统应用得最多的领域之一。
3 异步电动机变频调速基础
变频调速时s变化很小，效率最高，性能也最好。
变频调速是异步电机交流调速系统的主流。
3.1 变频时的电压控制方式及控制特性
xK
1．变频的同时为什么要变压
r1
x1
②交交变频
电 动
鼠笼式转子
调压调速
机 感应电动机
交流调压
电压源型
常规意义 同步电动机
①变频调速，他控式
②变频调速，矢量控 制
①交直交变频 （整流＋无源逆变） ②交交变频
①电流源型 ②电压源型
同 步
无换向器 电机
变频调速，自控式
电
动 机 无刷直流电动机 变频调速，自控式
开关磁阻电动机 变频调速，自控式
I1
定子每相电动势的有效值: E 14.44f1N 1kN 1 mU 1 U1
E1
x2
Im
xm
若f1↓，U1不变，则磁通Φm ↑ ，Im ↑ ↑ 。
rm
r2
I2 Er
若f1↑，U1不变，则磁通Φm↓，I不变时T ↓ 。
B m ,E1
结论：频率变化时，若不同时改变电压， 则会使电机的磁通 mN 大幅变化，这将使电机运行不正常甚至损坏电机，所以变频的
Ui
+
-
GT
U ct
+
TG
～ VVC
M 3~
Hale Waihona Puke 2.3 交流调压调速系统的制动
交调系统制动时，通常采用在定子绕组中通入直流电流（能耗制动）的方法。
《变频调速系统》课件
03
变频调速系统的控制策略
转矩控制
01
转矩控制是通过控制电机的输出转矩来满足系统的转矩需求。
02
在转矩控制中，电机的转速和转矩是独立控制的，可以根据负
载的需求精确地调整转矩。
转矩控制广泛应用于需要精确转矩控制的场合，如电梯、起重
03
机等。
速度控制
1
速度控制是通过控制电机的输出转速来满足系统 的速度需求。
群控管理
在多台电梯并存的场合，变频调速系统可以实现群控管理 ，根据乘客需求和电梯运行状态，智能调度和控制多台电 梯的运行，提高电梯的使用效率。
05
变频调速系统的维护与保养
日常维护与保养
01
02
03
每日检查
检查变频器是否有异常声 音、异常气味、过热等现 象。
清洁保养
定期清洁变频器的外壳和 散热风扇，保持其良好的 散热性能。
电力能源
用于风力发电、水力发 电等可再生能源设备的
控制和调节。
交通运输
应用于地铁、动车、船 舶和飞机等交通工具的
驱动和控制。
空调和制冷
变频空调和制冷设备能 够实现节能降耗，提高
舒适度。
变频调速系统的优缺点
节能降耗
根据实际需求调节电机速度，减少能源浪费。
精确控制
可以实现高精度的速度和位置控制。
变频调速系统的优缺点
定期检查与保养
定期检查
每季度或半年对变频器进行一次全面检查，包括 所有接线、元件、散热系统等。
保养内容
根据检查结果，对变频器进行必要的保养，如更 换元件、清洗散热系统等。
注意事项
在保养过程中，应遵循安全操作规程，确保人员 和设备安全。
06
(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。
交直流调速系统
交直流调速系统•引言•交直流调速系统基本原理•交直流调速系统组成与结构目录•交直流调速系统控制策略•交直流调速系统性能分析•交直流调速系统设计与实践•交直流调速系统应用与展望引言01CATALOGUE调速系统概述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。
交直流调速系统的发展与应用发展历程交直流调速系统经历了从模拟控制到数字控制的发展历程。
早期的调速系统主要采用模拟控制技术，随着计算机技术的发展，数字控制技术逐渐取代了模拟控制技术，使得调速系统的性能得到了显著提升。
应用领域交直流调速系统广泛应用于工业生产的各个领域，如机械制造、冶金、化工、纺织等。
在现代化生产线中，交直流调速系统是实现自动化生产的关键技术之一，对于提高生产效率、降低能耗具有重要意义。
交直流调速系统基本原理02CATALOGUE直流电机通过电枢电流和磁通量的相互作用产生转矩，实现电机的旋转运动。
直流电机原理调速方式控制策略直流调速系统通过改变电枢电压、电枢电阻或磁通量来调节电机的转速。
直流调速系统常采用PID 控制、模糊控制等策略，实现电机转速的精确控制。
030201交流电机通过定子电流产生的旋转磁场与转子电流的相互作用，实现电机的旋转运动。
交流电机原理交流调速系统通过改变定子电压、频率或改变电机结构等方式来调节电机的转速。
调速方式交流调速系统常采用矢量控制、直接转矩控制等策略，实现电机转速的精确控制。
控制策略交直流混合调速系统原理混合调速原理交直流混合调速系统结合了直流和交流调速系统的优点，通过交直流变换器实现能量的双向流动和转速的精确控制。
能量转换交直流混合调速系统通过交直流变换器将直流电能转换为交流电能，或将交流电能转换为直流电能，以满足不同负载的需求。
交直交变频器工作原理
交直交变频器工作原理
交直交变频器，又称为三相交流调速器，是一种将交流电转换为可调频率、可调电压的交直交电源装置。
交直交变频器的工作原理如下：
1. 输入电源：交直交变频器的输入电源为固定频率、固定电压的三相交流电源。
2. 整流器：输入的三相交流电首先经过整流器，将交流电转换为直流电。
整流器通常采用整流桥电路，由四个二极管组成，实现对输入交流电的整流。
3. 电容滤波器：直流电经过整流后波动较大，为了使输出的直流电稳定，需要通过电容滤波器进行滤波。
电容滤波器的作用是平滑输出直流电，在电容器的作用下减小直流电的脉动。
4. 逆变器：滤波后的直流电进一步经过逆变器，将直流电转换为可调频率、可调电压的交流电。
逆变器通常采用交流调压器、PWM调制器等电子元件来实现。
通过控制逆变器的输出频率
和电压，可以实现对交流电的调速功能。
5. 输出电源：逆变器输出的交流电作为变频器的输出电源，可以用于驱动交流电动机等需要可调频率、可调电压的设备。
需要注意的是，在交直交变频器的工作过程中，还需要有电流传感器、电压传感器、控制单元等组成的闭环控制系统来实现
对输出电源的精确控制和调节。
通过以上的工作原理，交直交变频器能够将输入的固定频率、固定电压的交流电源转换为可调频率、可调电压的交流电源，从而实现对电机等设备的精确调速控制。
《交直流调速系统》第六章交流电动机调速及变频原理
交直流调速系统：交流电 动机调速及变频原理
交直流调速系统是当今工业领域中应用最广泛的电机调速方式之一。本文将 介绍其工作原理、控制方式、实验结果以及应用领域。
交直流调速系统简介
工作原理
交直流调速系统将交流电网变频后的电能， 通过调整输出电压的频率和振幅，实现对交 流电动机转速的精确控制。
应用领域
广泛应用于各种机械传动、液力传动和水泵 等控制系统中。
交流电动机调速系统的应用领域
自动化系统中的应用
在各种自动化生产设备中被 广泛应用，如印刷机、纺织 机、机床等清
电力系统的应用
在电力和水泵工业中，它们 通常被用于驱动变速风扇、 汽轮机、输电水泵和空气压 缩机。
船舶和铁路设备的 应用
在船舶和铁路设备中，变频 系统被用于调节主推进电机 和发动机。
总结和展望
优点
能够提高电机的转速调节精度、降低噪声和 振动，操作简便、维护方便。
未来发展
随着电力电子技术的发展和应用，交直流调 速技术将显示出更加优异稳定的特性。
交流电动机调速原理介绍
异步电动机
在交流电路中，由于线圈电势 产生了磁通量，被感应到的铝 制转子上涡流的作用下形成了 磁通量，进而激起了电势和转 矩。
压，并将其送入交流电机中。
3
控制电路
接收电机转速及其加速度反馈信息， 将这些反馈信息与控制策略融合，进 而实现对交流电机调速控制。
交流电动机调速控制方式
1 恒转矩调速
2 恒功率调速
保持电机输出转矩不变的状态下，改变电 机输出的转速。
在电机输出功率不变的情况下，改变电机 转速。
3 恒流调速
4 联合控制
同步电动机
自带一定数目的永磁体，并且 同步转子上的感应电流同步于 定子电流，从而使交流电动机 实现了较好的调速性能。
交直流调速系统比较
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。
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。
变频调速器的基本原理与结构
正弦脉宽调制（SPWM）原理
u
• 如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半 波
u
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u
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正弦脉宽调制（SPWM）原理
• 如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半 u 波 u
SPWM波
O
ωt
>
O
ωt
&g输出正弦 波幅值，按同一比例改 变各脉冲宽度即可。
变频调速器的基本原理与结构
§4.1 绪论
根据交流电机的转速公式 n 60 f （ 1 s） P
可以看出均匀地改变定子电源频率，就可以平滑地改变电机的转速， 从而实现调速。
§4.2 静止式变频装置
变频调速需要变频电源。过去采用旋转变频机组或离子变 频器来改变电源频率，设备投资大，效率低，可靠性差， 目前已被静止式变频装置所代替。 从结构上，静止式变频装置可以分为交-直-交变频器和交 交变频器。交-直-交变频器，又称为带直流环节的变频器 或间接变频器，它首先将电网的交流电通过整流器整流成 直流，然后再经逆变器将直流转变为可控频率的交流电。
~
us
A
B
C
VT4 VT6 VT2 三相逆变器主电路
逆
• 什么是逆变？
变
逆变（invertion）——把直流电转变成交流电， 整流的逆过程。
实例：电力机车再生制动行驶，机车的动能转变为电 能，反送到交流电网中去。
逆变电路——把直流电逆变成交流电的电路。
有源逆变电路——交流侧和电网连结。
V3 VD 1 U V VD 4 V6
V5 VD 3 W VD 6 V2 VD 5 N VD 2
交直流调速系统西门子MM440变频器的操作与运行
第九章 西门子MM440变频器地操作与运行9.1西门子MM440变频器地接线图西门子MM440变频器地操作运行方式9.2变频器地功能参数设置与面板操作运行9.3教 学 内 容9.4变频器地外端子控制运行变频器地多段速控制运行9.5教 学 内 容学 习 目 标熟悉西门子MM440变频器地基本结构,端子接线图与运行方式。
能完成西门子MM440变频器地硬件接线,能进行面板操作与功能参数设置。
9.1西门子MM440变频器地接线图西门子变频器主要型号为：MICROMASTER410/420/430/440系列。
简称MM4X系列。
市场上主要流行地为MM430与MM440系列。
型号特点应用场合备注MM410紧凑型,迷你型三相电动机地调速200,LOGOMM420通用型,基本型调速,网络控制200/300/400MM430风机水泵专用型风机,水泵节能MM440矢量型,功能型高精度调速,力矩张力控制等MM410变频器该变频器为“廉价型”,功能较少,价格低。
主要应用于单相,三相电动机地变速驱动,如泵类,风机,广告牌,移动门以和自动化机械地驱动。
功能：线性U/f控制;多点设定地U/f控制;磁通电流控制。
功率范围：0.12～0.75kWMM420变频器该变频器为“通用型”主要应用于三相电动机地变速驱动。
可以用于传送带,材料运输机,泵类,风机与机床地驱动等。
功能：线性U/f控制;多点设定地U/f控制;磁通电流控制(U/f控制地一种),内置PI控制器。
功率范围：0.37～11kW。
MM430变频器该变频器为“风机泵类专用型”,主要应用于风机与水泵地变频调速。
功能：线性U/f控制;多点设定地U/f控制;磁通电流控制,内置PID控制器。
功率范围：7.5～250kW。
该变频器为西门子现行风机泵类主流专用变频器。
MM440变频器该变频器为“通用型”变频器,主要应用于三相电动机地变速驱动,也可以用于泵类,风机等节能负载。
是现行西门子“通用型”主流变频器。
矿井提升机双PWM交直交变频调速系统
Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ：ｍｉｅｈ ｉｔ ｕ ｌ ｕｓ ｉｔ ｄ ｌｔ ｎ （ ＷＭ）；ｉｄ ｃｉｎｍｏｏ ；ｖ ｃｏ ｏ ｔ ｌ ｏ ｕｅ ｉ ｌｔ ｎ ｎ ｏｓ ；ｄ ａ ｐ ｌｅｗｄｈ ｍｏ ｕａｉ ｏ Ｐ ｎ ｕ ｔ ｔｒ ｅ ｔｒｃ ｎｒ ；ｃ ｍｐ ｔｒｓｍｕａｉ ｏ ｏ ｏ
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王 晓 晨 ， 凤 香 孙
（ 肥 工 业 大 学 电气 与 自动 化 工 程 学 院 ， 合 安徽 合 肥 ２ ００ ） ３０ ９
摘 要 ： 据矿 井提 升机的 工作 特性 和拖动 系统 的现 状 ， 究 了其 基 于双 Ｐ 根 研 ＷＭ 结构 的异 步 电动机 交直
交 变 频 调 速 拖 动 方 案 。 Ｐ Ｍ 整 流 器 部 分 采 用 电压 、 流 双 闭 环 矢 量 ห้องสมุดไป่ตู้ 制 策 略 ； 变 器 部 分 采 用 按 电机 Ｗ 电 逆
好 ， 到 了预 期 目的 。 达
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。
交—直—交变频调速系统仿真
4 MATLAB仿真应用计算机仿真技术对交直流调速系统进行仿真分析，可以加深我们对所有理论的理解，提高实践动手能力。
计算机仿真还是一种低成本的实验手段，近年来获得了广泛的应用。
目前，使用MATLAB对控制系统进行计算机仿真的主要方法是：以控制系统的传递函数为基础，使用MATLAB的Simulink工具箱对其进行计算机仿真研究。
本章就对PWM交流变频调速的MATLAB仿真作以研究。
4.1 Matlab软件简介MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。
MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。
它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。
MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
Matlab有以下诸多优势：（1）友好的工作平台和编程环境MATLAB由一系列工具组成。
这些工具方便用户使用MATLAB的函数和文件，其中许多工具采用的是图形用户界面。
包括MATLAB桌面和命令窗口、历史命令窗口、编辑器和调试器、路径搜索和用于用户浏览帮助、工作空间、文件的浏览器。
随着MATLAB的商业化以及软件本身的不断升级，MATLAB的用户界面也越来越精致，更加接近Windows的标准界面，人机交互性更强，操作更简单。
而且新版本的MATLAB提供了完整的联机查询、帮助系统，极大的方便了用户的使用。
简单的编程环境提供了比较完备的调试系统，程序不必经过编译就可以直接运行，而且能够及时地报告出现的错误及进行出错原因分析。
（2）简单易用的程序语言Matlab一个高级的矩阵/阵列语言，它包含控制语句、函数、数据结构、输入和输出和面向对象编程特点。
实验 单相交直交变频电路(调速)
实验 单相交直交变频电路（调速）一．实验目的熟悉单相交直交变频电路的组成，重点熟悉其中的单相桥式PWM 逆变电路中元器件的作用，工作原理，对单相交直交变频电路驱动电机时的工作情况及其波形作全面分析，并研究正弦波的频率和幅值及三角波载波频率与电机机械特性的关系二．实验内容1．测量SPWM 波形产生过程中的各点波形。
2．观察变频电路驱动电机时的输出波形。
3．观察电机工作情况。
三．实验设备和仪器1．电力电子及电气传动主控制屏2．NMCL-22组件 3．NMEL-03/4组件 4．双踪示波器（自备） 5．万用表（自备）四．实验方法1．SPWM 波形的观察按下左下方的开关S 5(1)观察"SPWM 波形发生"电路输出的正弦信号Ur 波形(2端与地端)，改变正弦波频率调节电位器，测试其频率可调范围。
(2)观察三角形载波Uc 的波形(1端与地端)，测出其频率,并观察Uc 和Ur 的对应关系。
(3)观察经过三角波和正弦波比较后得到的SPWM(3端与地端)。
2．逻辑延时时间的测试将"SPWM 波形发生"电路的3端与"DLD"的1端相连，用双踪示波器同时观察"DLD"的1和2端波形,并记录延时时间Td.。
3．同一桥臂上下管子驱动信号死区时间测试分别将“隔离驱动”的G 和主回路的G'相连，用双踪示波器分别同时测量G1、E1和 G2、E2， G3、E3和 G4、E2的死区时间。
G3E3G4VT3DC7VD3L6G15E1VD131+G2VT1UVW894E2图2-14电流取样2VD2VT2VD4VT44．不同负载时波形的观察按图2-14接线。
先断开主电源和开关S1。
将三相调压器的U、V、W接主电路的相应处，，将主电路的1、3端相连，（1）当负载为电阻时（6、7端接一电阻），观察负载电压的波形，记录其波形、幅值、频率。
在正弦波Ur的频率可调范围内，改变Ur的频率多组，记录相应的负载电压、波形、幅值和频率。
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-交电压型变频器内部结构
交-直-交电压型变频器内部结构交流变频调速技术发展至今已有几十年的历史。
低压变频器构成的交流调速系统，因其技术上的不断创新，使系统在性能上不断地完善，并在电气传动领域挑战直流调速系统，已得到了广泛的应用。
交-直-交电压型变频器是目前市场上低压变频器的主要形式，本文简要对该变频器内部结构进行剖析。
1、电路结构框图交直交电压型变频器主要由整流单元（交流变直流）、滤波单元、逆变单元（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元、控制单元等部分组成的。
图1 变频器电路结构框图3、各单元电路及原理3.1 整流单元整流单元用于电网的三相交流电变成直流。
可分为可控整流和不可控整流两大类。
可控整流由于存在输出电压含有较多的谐波、输入功率因数低、控制部分复杂、中间直流大电容造成的调压惯性大相应缓慢等缺点，随着PMW技术的出现可控整流在交直交变频器中已经被淘汰。
不可控整流是目前交直交变频器的主流形式，它有2种构成形式，6支整流二极管或6支晶闸管组成三相整流桥。
图2 6支二极管构成的三相桥式整流电路由6支二极管构成的三相桥式整流电路，交流侧有控制主回路通断的接触器。
图3 6支晶闸管构成的三相桥式整流电路由6支晶闸管构成的三相桥式整流电路，晶闸管只用于控制通断不控制直流电压的大小。
3.2 滤波单元滤波单元主要采用大电容滤波，直流电压波形比较平直，在理想情况下是一种内阻抗为零的恒压源，输出交流电压是矩形波或阶梯波，这是电压型变频器的一个主要特征。
3.3 逆变单元由IGBT模块构成图3 由IGBT模块构成的逆变单元及实物IGBT模块中内置反并联二极管，用于反馈电动机制动运行时产生的能量图4 IGBT模块中内置反并联二极管3.4 制动单元制动单元由IGBT和能耗电阻组成。
当电动机由电动状态转入制动运行时，电动机变为发电状态，其能量通过逆变电路中的反馈二极管流入直流中间回路，使直流电压升高而产生过电压，这种过电压称为泵升电压。
为了限制泵升电压给直流侧电容并联一个由电力晶体管和能耗电阻组成的泵升电压限制电路。
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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
X
Y
U/V
4
4
0--2.850μs 80μs
wt
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：
5010015020050100150200
10ms
20ms
30ms
40ms
1830--------183--X
Y
U 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 Y
X 40Hz
20Hz 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。
正弦基波电压作为调制电压，对它要进行调制的三角波称为载波电压，当正弦基波与三角波相交时通过比较两者之间的电压大小来控制逆变器开关的通断，从而得到一系列等幅不等宽正比于正弦基波电压的矩形波，这就是正弦脉宽调制方法（SPWM ）。
当操作指令发出后，电压矢量发生器和V/f 函数电路同时工作发出波形，两者经过幅值控制电路后，变成幅值可以调制的正弦波形，正弦波形在与三角波发生器发出的三角波相交后，经过调制电路，输出的电压波形为等幅不等宽的脉冲列，其特点是中间脉冲宽，两边的脉冲窄，这样的脉冲列信号比较弱，经
过功放电路放大后，就能控制逆变器输出电压的大小和频率，即可以控制电动机的转速。
三观察现象并分析原因
用示波器观察波形的时候，发现三角波形和正弦波形并不能同时显示，即当显示正弦波形的时候，三角波形几乎成了一条直线；当显示三角波形的时候，正弦波形却在示波器中找不到，经过分析正弦波形和三角波形时候，注意到正弦波形和三角波形的频率不相同，相差很大，所以不能再同一个频率显示两个波形。
四心得体会
在做课程设计实验前,我以为不会难做,就像以前其他实验一样,做完实验,然后两下子就将实验报告做完.直到按照要求做试实验时,我才知道其实并不容易做,但学到的知识与难度成正比,使我受益匪浅. 在做实验前,一定要将课本上的知识吃透,因为这是做实验的基础,否则,在老师讲解时就会听不懂,这将使你在做实验时的难度加大,浪费做实验的宝贵时间.比如你不知道自己做的设计原理,在做实验时才去摸索,这将使你极大地浪费时间,使你事倍功半.做实验时,一定要亲力亲为,务必要将每个步骤,每个细节弄清楚,弄明白,实验后,还要复习,思考,这样,你的印象才深刻,记得才牢固,否则,过后不久你就会忘得一干二净,这还不如不做.做实验时,老师还会根据自己的亲身体会,将一些课本上没有的知识教给我们,拓宽我们的眼界,使我们认识到这门课程在生活中的应用是那么的广泛. 通过这次实验,使我学到了不少实用的知识,更重要的是,做实验的过程,思考问题的方法,这与做其他的实验是通用的,真正使我们受益匪浅.
这次试验和以前一点都不一样，以前的实验都是在老师的带领下做的，而这次是我们自己组建的小组一起做的，实验是经过我们一次次的修改，慢慢的改进慢慢的领悟得到的实验。
虽然实验中有不同的结果但是还是不错的。
在这次实验中同学之间的关系得到了不同的的改善，关系也渐渐的加深。
实验让我们觉得团体的力量是强大的。
在这次实验中有不同的实验结果但我们一直相信彼此，通过不同的努力和实验到我们满意，减少实验的错误让实验更加的好，实验的每一步记录着我们的快乐和辛苦。
五参考文献
1.莫正康电力电子应用技术机械工业出版社
2.百度文库。