异步电动机变频调速系统的探讨与分析
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异步电动机变频调速系统的探讨与分析
作者：肖萍
来源：《数字化用户》2013年第15期
【摘要】随着现代电力电子技术的不断发展，变频调速系统具有调速范围宽，精度高等优点而被广泛的应用于各行各业。但在其变频调速的过程中也会出现实际运行中所不允许的现象出现，如何更好的避免出现这种状态，本文并通过具体适用的过程对其中的问题进行探讨。
【关键词】变频转速问题
变频调速的引入：由电机学理论可知，异步电动机的转速公式为：式中?1异步电动机的供电频率，p为极对数，S为转差率。根据上式我们可以得知异步电动机的调速原理可分为变频，变极，变转差率。由于变极调速只是有级的调速。转差率的调速是损耗功率，因此在这三种调速，变频调速适用效率高。这就是变频调速的提出。那么在变频调速的过程中我们又会碰到一些什么问题呢？
在一些电动机铭牌上我们都可以看到各项额定值如：供电电源频率、额定工作电压，额定工作电流、额定输出功率、额定输出转速以及满载时的功率因数等一些重要参数。这些参数都是被作为电动机正常运行时的重要依据。如只改变变频调速状态时，电动机铭牌上参数就会发生变化。电动机也就不能正常运行。为什么会这样啊？下面就来分析一下吧：
首先分析工作频率向下调的情况，若?1↓，由式则可知道Фm↑，这样就会引起主磁路上磁通饱和，励磁电流则急剧升高，使得定子铁心损耗急剧加大。这样就会使电动机动的输出功率下降，这样调频后输出功率也就不是额定功率值了，按照铭牌值所选择的机械负载也就达不到其应用的要求了。这是问题之一。
第二分析工作频率向上调的情况，若?1↑，则Фm↓，则TE下降，这样电动机的负载能力也降低，对一定的负载会因拖不动而堵转。而电动机一些铭牌值也发生了变化。这又是问题之二。这两种情况在实际运行中是都所不允许的。
由此可知，如只改变频率也不能正常调速，而在许多情况下，在调节定子频率的同时也调节定子电压，通过改变电压和频率配合，而实现不同类型的调频调速。
上面对变频调速原理所出现的问题过程状态进行了分析研究。而在具体的应用上变频调速也会碰到一些实际的情况。
具资料了解到有一类型的风机基本参数点为：转速为1170r/min，升压为39.2KPa，流量为99.5m3/min，厂家给本风机配套电动机功率为4极90KW，传动方式为皮带传动。实际使用中，用户需要对风机流量进行调节控制，就采用了变频调速控制，把转速变化范围规定在800—1170 r/min之间，传动方式相应的改为直联传动方式。用户按样本自配的电动机功率仍然
基于PLC的交流电机变频调速系统
目录 1 绪论 (1) 1.1课题的背景 (1) 1.1.1 电机的起源和发展............................. 错误！未定义书签。 1.1.2 变频调速技术的发展和应用..................... 错误！未定义书签。 1.2本文设计的主要内容............................... 错误！未定义书签。 2 变频调速系统的方案确定 (4) 2.1变频调速系统 (4) 2.1.1 三相交流异步电动机的结构和工作原理 (4) 2.1.2 变频调速原理 (4) 2.1.3 变频调速的基本控制方式 (5) 2.2系统的控制要求 (6) 2.3方案的确定 (6) 2.3.1 电动机的选择 (6) 2.3.2 开环控制的选择 (7) 2.3.3 变频器的选择 (7) 4 变频调速系统的硬件设计 (8) 4.1S7-200PLC (8) 4.2M ICRO M ASTER420变频器 (8) 4.3外部电路设计 (9) 4.3.1 变频开环调速 (9) 4.3.2 数字量方式多段速控制 (11) 4.3.3 PLC、触摸屏及变频器通信控制 (12) 5 变频调速系统的软件设计 (14) 5.1编程软件的介绍 (14)
5.2变频调速系统程序设计 (15) 6 触摸屏的设计 (23) 6.1触摸屏的介绍 (23) 6.2MT500系列触摸屏 (25) 6.3触摸屏的设计过程 (26) 6.3.1 计算机和触摸屏的通信 (26) 6.3.2 窗口界面的设计 (27) 6.3.3 触摸屏工程的下载 (31) 7 PLC系统的抗干扰设计 (33) 7.1 变频器的干扰源 (33) 7.2干扰信号的传播方式 (33) 7.3 主要抗干扰措施 (34) 7.3.1 电源抗干扰措施 (34) 7.3.2 硬件滤波及软件抗干扰措施 (34) 7.3.3 接地抗干扰措施 (34) 结论 (36) 致谢 ................................................ 错误！未定义书签。参考文献 .. (37)
三相异步电动机变频调速
一、三相异步电动机变频调速原理 由于电机转速n 与旋转磁场转速1n 接近，磁场转速1n 改变后，电机转速n 也 就随之变化，由公式1 160f n p =可知，改变电源频率1f ，可以调节磁场旋转，从 而改变电机转速，这种方法称为变频调速。 根据三相异步电动机的转速公式为 ()()1 16011f n s n s p = -=- 式中1f 为异步电动机的定子电压供电频率；p 为异步电动机的极对数；s 为异步电动机的转差率。 所以调节三相异步电动机的转速有三种方案。异步电动机的变压变频调速系统一般简称变频调速系统，由于调速时转差功率不变，在各种异步电动机调速系统中效率最高，同时性能最好，是交流调速系统的主要研究和发展方向。 改变异步电动机定子绕组供电电源的频率1f ，可以改变同步转速n ，从而改变转速。如果频率1f 连续可调，则可平滑的调节转速，此为变频调速原理。 三相异步电动机运行时，忽略定子阻抗压降时，定子每相电压为 1111m 4.44m U E f N k φ≈= 式中1E 为气隙磁通在定子每相中的感应电动势；1f 为定子电源频率；1N 为定子每相绕组匝数；m k 为基波绕组系数，m φ为每极气隙磁通量。 如果改变频率1f ，且保持定子电源电压1U 不变，则气隙每极磁通m φ将增大，会引起电动机铁芯磁路饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热而损坏电机，这是不允许的。因此，降低电源频率1f 时，必须同时降低电源电压，已达到控制磁通m φ的目的。 .1、基频以下变频调速 为了防止磁路的饱和，当降低定子电源频率1f 时，保持 1 1 U f 为常数，使气每极磁通m φ为常数，应使电压和频率按比例的配合调节。这时，电动机的电磁转 矩为()()222 2111 111 212222*********p r r m pU f m U s s T f r r f r x x r x x s s ππ?? ???? ? ?? ??? ????? ''??== ?''????'+++'+++ ??? [1][8]
交流异步电动机变频调速系统设计样本
中南大学 《工程训练》 ——设计报告 设计题目：异步电机变频调速 指引教师：黎群辉 设计人：冯露 学号： 专业班级：自动化0906班 设计日期：9月
交流异步电动机变频调速系统设计 摘要 近年来,交流电机变频调速及其有关技术研究己成为当代电气传动领域一种重要课题,并且随着新电力电子器件和微解决器推出以及交流电机控制理论发展，交流变频调速技术还将会获得巨大进步。 本文对变频调速理论，逆变技术，SPWM产生原理进行了研究，在此基本上设计了一种新型数字化三相SPWM变频调速系统，以8051控制专用集成芯片 SA4828为控制核心，采用IGBT作为主功率器件，同步采用EXB840构成IGBT驱动电路，整流电路采用二极管，可使功率因数接近1，并且只用一级可控功率环节，电路构造比较简朴。 V控制，同步，软件程序使得参数输入和变频器运营方式变本文在控制上采用恒 f 化极为以便，新型集成元件采用也使得它开发周期短。 此外，本文对SA4828三相SPWM波发生器使用和编程进行了详细简介，完毕了整个系统控制某些软硬件设计。 V控制，SA4828波形发生器 核心字:变频调速，正弦脉宽调制， f
目录 摘要................................................ 错误!未定义书签。 1.1 研究目与意义 (1) 1.2本次设计方案简介 (2) 1.2.1 变频器主电路方案选定 (2) 1.2.2 系统原理框图及各某些简介 (3) 1.2.3 选用电动机原始参数 (4) 2交流异步电动机变频调速原理及办法 (5) 2.1 异步电机变频调速原理 (5) 2.2 变频调速控制方式及选定 (6) V比恒定控制 (6) 2.2.1 f 2.2.2 其他控制方式................................ 错误!未定义书签。3变频器主电路设计. (13) 3.1 主电路工作原理 (13) 3.2 主电路各某些设计 (13) 3.3. 采用EXB840IGBT驱动电路 (15) 4控制回路设计 (16) 4.1 驱动电路设计 (16) 4.2 保护电路......................................... 错误!未定义书签。 4.2.1 过、欠压保护电路设计........................ 错误!未定义书签。 4.2.2 过流保护设计................................ 错误!未定义书签。 4.3 控制系统实现 (19) 5变频器软件设计....................................... 错误!未定义书签。 5.1 流程图 (22)
普通三相异步电动机与变频电动机的区别
普通三相异步电动机与变频电动机的区别 普通的三相异步电动机可以用变频器驱动吗？ 普通的三相异步电动机与变频调速的三相异电动机有何区别？ 普通异步电机与变频电机的区别——普通异步电动机都是按恒频恒压设计的，不可能完全适应变频调速的要求。 以下为变频器对电机的影响： 1、电动机的效率和温升的问题 不论那种形式的变频器，在运行中均产生不同程度的谐波电压和电流，使电动机在非正弦电压、电流下运行。据资料介绍，以目前普遍使用的正弦波PWM型变频器为例，其低次谐波基本为零，剩下的比载波频率大一倍左右的高次谐波分量为：2u+1（u为调制比）。 高次谐波会引起电动机定子铜耗、转子铜（铝）耗、铁耗及附加损耗的增加，最为显著的是转子铜（铝）耗。因为异步电动机是以接近于基波频率所对应的同步转速旋转的，因此，高次谐波电压以较大的转差切割转子导条后，便会产生很大的转子损耗。除此之外，还需考虑因集肤效应所产生的附加铜耗。这些损耗都会使电动机额外发热，效率降低，输出功率减小，如将普通三相异步电动机运行于变频器输出的非正弦电源条件下，其温升一般要增加10%~20%。 2、电动机绝缘强度问题 目前中小型变频器，不少是采用PWM的控制方式。他的载波频率约为几千到十几千赫，这就使得电动机定子绕组要承受很高的电压上升率，相当于对电动机施加陡度很大的冲击电压，使电动机的匝间绝缘承受较为严酷的考验。另外，由PWM变频器产生的矩形斩波冲击电压叠加在电动机运行电压上，会对电动机对地绝缘构成威胁，对地绝缘在高压的反复冲击下会加速老化。 3、谐波电磁噪声与震动 普通异步电动机采用变频器供电时，会使由电磁、机械、通风等因素所引起的震动和噪声变的更加复杂。变频电源中含有的各次时间谐波与电动机电磁部分的固有空间谐波相互干涉，形成各种电磁激振力。当电磁力波的频率和电动机机体的固有振动频率一致或接近时，将产生共振现象，从而加大噪声。由于电动机工作频率范围宽，转速变化范围大，各种电磁力波的频率很难避开电动机的各构件的固有震动频率。 4、电动机对频繁启动、制动的适应能力 由于采用变频器供电后，电动机可以在很低的频率和电压下以无冲击电流的方式启动，并可利用变频器所供的各种制动方式进行快速制动，为实现频繁启动和制动创造了条件，因而电动机的机械系统和电磁系统处于循环交变力的作用下，给机械结构和绝缘结构带来疲劳和加速老化问题。 5、低转速时的冷却问题 首先，异步电动机的阻抗不尽理想，当电源频率较底时，电源中高次谐波所引起的损耗
第一节 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 p f 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<
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。 由式 （2-1-1）知，调整电源频率f 时，可以调节速度n 。 当电源频率f 下降时，由 式 （2-1-3）知，感应电动势随之比例减小；在相电压U 保持不变的情况下，由式（2-1-2） 知，定子绕组的相电流I 相应增大。在很多情况下，电机的负载是基本恒定的，因此用于产 生电磁力的电流2I 是基本不变的，于是1I 将增大；1I 的增大将直接导致主磁通的增大。由 式 （2-1-3），主磁通的增大，将引起感应电动势Ｅ比例增大；由式（2-1-2），感应电动势 Ｅ的增大将使定子电流I 减小。不难理解，通过这样的负反馈，电机将最终稳定在一个新的 工作点。 这样的控制方法看起来似乎没有问题。但实际情况是主磁通容量上限与电机的铁芯有 关。电机的铁芯受制于重量、体积、成本等因素的考虑，不可能做的很大。对于电机设计来 说，设计目标之一就是：当电机处于额定工作状态下时，主磁通接近容量上限。上述的变频 调速方法工作在额定频率以下时，将会导致铁心磁饱和，引起电流波形畸变，有效力矩下降； 严重时，将导致电机发热过快，振动和噪音加大；工作在额定频率以上时，铁心处于弱磁状 态，电磁力矩不足，电机的机械特性变软（转差率s 变大），带载能力下降。 结论：通过只调节电源频率来调节速度的方法不可取。
(交流电机变频调速系统设计)
机电传动与控制课程综合训练三 一、综合训练项目任务书 综合训练项目：交流电机变频调速系统 目的和要求：加强对交流变频调速系统及变频器的理解；应用交流变频调速系统及变频器解决交流电机变频调速问题。提高分析和解决实际工程问题的能力。促成“富于探索精神，具有较强的自学能力、开拓创新意识和敏锐的观察事物以及分析处理事物的能力”的目标实现。 成果形式：交流电机变频调速系统设计说明书。 相关参数：参看《机电传动控制》（第五版），冯清秀等编著，华中科技大学出版社，P291~316。 一、综合训练项目设计内容 1.变频调速系统 1.1 三相交流异步电动机的结构和工作原理 三相交流异步电动机是把电能转换成机械能的设备。一般电动机主要由两部分组成：固定部分称为定子，旋转部分称为转子。三相交流异步电动机的工作原理是建立在电磁感应定律、全电流定律、电路定律和电磁力定律等基础上的。当磁极沿顺时针方向旋转，磁极的磁力线切割转子导条，导条中就感应出电动势。电动势的方向由右手定则来确定。因为运动是相对的，假如磁极不动，转子导条沿逆时针方向旋转，则导条中同样也能感应出电动势来。在电动势的作用下，闭合的导条中就产生电流。该电流与旋转磁极的磁场相互作用，而使转子导条受到电磁力，电磁力的方向可用左手定则确定。由电磁力进而产生电磁转矩，转子就转动起来。 1.2 变频调速原理 变频器可以分为四个部分，如图1.1所示。 通用变频器由主电路和控制回路组成。给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，称为主电路。主电路包括整流器、中间直流环节（又称平波回路）、逆变器。
图1.1 变频器简化结构图 ⑴整流器。它的作用是把工频电源变换成直流电源。 ⑵平波回路（中间直流环节）。由于逆变器的负载为异步电动机，属于感性负载。无论电动机处于电动状态还是发电状态，起始功率因数总不会等于1。因此，在中间直流环节和电动机之间总会有无功功率的交换，这种无功能量要靠中间直流环节的储能元件—电容器或电感器来缓冲，所以中间直流环节实际上是中间储能环节。 ⑶逆变器。与整流器的作用相反，逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率。逆变器的结构形式是利用6个半导体开关器件组成的三相桥式逆变器电路。通过有规律的控制逆变器中主开关的导通和断开，可以得到任意频率的三相交流输出波形。 ⑷控制回路。控制回路常由运算电路，检测电路，控制信号的输入、输出电路，驱动电路和制动电路等构成。其主要任务是完成对逆变器的开关控制，对整流器的电压控制，以及完成各种保护功能。控制方式有模拟控制或数字控制。 2.系统的控制模型 本系统的结构如图1.2所示。
(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。它根据直流部分电流、电压的不同形式，又可分为电压型和电流型两种：（1）电流型变频器 电流型变频器的特点是中间直流环节采用大电感器作为储能环节来缓冲无功功率，即扼制电流的变化，使电压波形接近正弦波，由于该直流环节内阻较大，故称电流源型变频器。 （2）电压型变频器 电压型变频器的特点是中间直流环节的储能元件采用大电容器作为储能环节来缓冲无功功率，直流环节电压比较平稳，直流环节内阻较小，相当于电压源，故称电压型变频器。 由于电压型变频器是作为电压源向交流电动机提供交流电功率，所以其主要优点是
三相异步电动机变频调速课程设计
目录 1三相异步电动机基本原理 (1) 1.1电动机的结构及原理 (1) 1.1.1 电动机的结构 (1) 1.1.2工作原理 (3) 2异步电动机的机械特性 (4) 2.1 固有机械特性 (4) 2.2 人为机械特性 (5) 2.2.1降低定子电压的人为特性 (5) 2.2.2增加转子电阻时的人为特性 (5) 2.2.3改变定子频率时的人为特性 (5) 3电动机的调速指标 (7) 4 异步电机的变频调速 (8) 5具体调速的设计 (10) 6结论 (11) 7设计体会 (12) 参考文献 (13)
摘要 原理是当定子三绕组通三相对称电流后，定转子产生旋转磁场，根据右手定则，转子绕组产生感应电动势，由于绕组是闭合的，所以产生感应电流，根据左手定则，转子绕组相当于空间绕组，进而产生电磁转距，合成磁转距大于阻转距时，电机起动 重点是三相异步电动机变频调速，一方面当f1＜fN时，为恒转矩调速，转矩不变，额定转速降低，增大起动转矩Tst，另一方面当f1＞fN时，为恒功率调速，调速前后功率不变，额定转速升高，减小启动转矩Tst。变频调速可以实现宽范围内的平滑调速，变频调速电机以简单的结构、优良的调速性能、较高的调速比，应用越来越广泛 关键字：恒转矩调速;恒功率调速;三相异步电动机。
1.三相异步电动机的基本原理 当定子三绕组通三相对称电流后，定转子产生旋转磁场，根据右手定则，转子绕组产生感应电动势，由于绕组是闭合的，所以产生感应电流，根据左手定则，转子绕组相当于空间绕组，进而产生电磁转距，合成磁转距大于阻转距时，电机起动。 1.1电动机的结构及原理 1.1.1结构 三相异步电动机的种类很多，可是三相异步电动机结构基本是相同的，它们都由定子和转子这两大基本部分组成，在定子和转子之间具有一定的气隙。此外，还有端盖、轴承、接线盒、吊环等其他附件 结构如下图： 图1-1-1-1 封闭式三相笼型异步电动机结构图 1—轴承；2—前端盖；3—转轴；4—接线盒；5—吊环；6—定子铁心； 7—转子；8—定子绕组；9—机座；10—后端盖；11—风罩；12—风扇 (1)、定子 定子铁芯:导磁和嵌放定子三相绕组:0.5mm硅钢片冲制涂漆叠压而成;内圆均匀开槽;槽形有半闭口、半开口和开口槽三种：适用于不同电机。 定子绕组：定子绕组是三相电动机的电路部分，三相电动机有三相绕组，通入三相
交流异步电动机变频调速系统设计
湖南工程学院应用技术学院毕业设计说明书 目：题 专业班级：号：学学生姓名： 完成日期： 指导教师： 评阅教师：
2011 年 6 月
院术学学院应用技湖南工程务任书（论文）毕业设计 设计（论文）题目：交流异步电机的调速控制系统设计 姓名专业班级学号 指导老师职称教研室主任 一、基本任务及要求： 主要设计完成可控硅交流调压调速系统的设计，主要完成： （1）交流调压调速的原理和调压调速的静、动态性能分析； （2）系统组成与工作原理； （3）主电路与控制电路设计； （4）元器件选型及参数计算； （5）软件设计； （6）系统应用与调试说明。 二、进度安排及完成时间： （1）第一至第三周：查阅资料,撰写文献综述和开题报告。 （2）第四周至第五周：毕业实习。 （3）第六周至第七周：交流调压调速的原理和调压调速的静、动态性能分析。 （4）第八周至第九周：系统组成与工作原理；主电路与控制电路设计。
（5）第十周至第十二周：元器件选型及参数计算；软件设计；系统应用与调试说明。 （6）第十三周至第十五周：撰写毕业设计论文。 （7）第十六周：毕业设计答辩 目录 摘 要 .................................................................. .... I ABSTRACT ............................................................ ..... II 第1章绪 论 (1) 1.1 变频调速技术简介 ................................................. 1 1.2 变频器的发展现状和趋 势 (2) 1.2.1 变频器的发展现状 ............................................. 2 1.2.2 变频器技术的发展趋势 ......................................... 2 1.2 研究的目的与意义 ................................................. 3 1.3 本次设计方案简 介 (4) 1.3.1 变频器主电路方案的选定 ....................................... 4 1.3.2 系统原理框图及各部分简介 ..................................... 5 1.3.3 选用电动机原始参数 ........................................... 6 第2章交流异步电动机变频调速原理及方 法 (7)
三相异步电动机调速系统仿真剖析
实验报告 课程名称：数字调速 实验项目：三相异步电机恒压频比调速系统仿真专业班级：自动化1303班 姓名：任永健学号：130302307 实验室号：实验组号： 实验时间：批阅时间： 指导教师：成绩：
沈阳工业大学实验报告 （适用计算机程序设计类） 专业班级：自动化1303班学号：130302307 姓名：任永健 实验名称：三相异步电机恒压频比调速系统仿真 1.实验目的： 熟悉SIMULINK环境。 建立三相异步电机恒压频比调速系统模型并仿真分析。 2.实验内容： 设计并在simulinnk下搭建三相异步电机恒压频比环调速系统 3. 实验方案（程序设计说明） 异步电机的调速有多种方法，转速开环恒压频比控制是交流电动机变频调速最基本的一种控制转速方式，在一般的变频调速装置里面都嵌入有这项功能，工作方式为恒压频比的调速方式能满足大多数场合交流电动机调速控制的要求，使用起来也相对方便，是通用变频器的基本模式。但在低压时候需要一定的补偿电压，采用恒压频比控制，在基频以下的调速过程中的转差率会保持不变，电动机的所以会机械特性会相对较硬，电动机有较好的调速性能。 正选脉冲宽度调制三相逆变电路，是一种以三角波做载波的应用冲量等效原理而获得理想交流电源的电路装置，在调制比与载波比一定的条件下，通过调节外加直流电源的大小就可以获得在额定频率下产生额定电压的正选电压波，通过调节正弦波的频率就可以得到理想的电压频率波，而且调节输入正弦波的频率能得到线性的输出电压幅值。MATLAB在电气领域中的运用随处可见，在这里可以运用MATLAB里的Simulink仿真出具体的模型，通过示波器来观察具体的波形，从而进行进一步的分析。 4. 实验原理（系统的实现方案分析） 首先采用三相双极性SPWM逆变电路产生三相交流电源，全控型器件可以选用IGBT，这样通过调节外加直流电源的大小便可获的理想的输出交流电压源幅值，然后通过改变给定的频率信号来改变异步电机的转速，基本模型如下图所示
三相异步电动机变频调速的课程设计
课程报告 课程名称：三相异步电动机变频调速的实现学生姓名：刘佐威王一哲王宇洋赵馨雨专业班级： 12级电气一班 2016 年 1月 4日
摘要 变频调速是一种典型的交流电动机调速方法,交流电动机采用变频调速技术不仅能够实现无级调速,而且可以根据负载的不同,通过适当调节电压和频率的关系,使电机始终在高效率区运行,并且保证良好的动态性能,因而被广泛使用。 目前,世界上有60%左右的发电量是通过电动机消耗的。据统计,我国各类电动机的装机容量已超过4亿kW,其中异步电动机约占90%,拖动风机、水泵及压缩机类机械的电动机约1.3亿kW。在目前4亿kW的电动机负载中,约有50%的负载是变动的,其中的30%可以使用电动机调速。虽然,有专门为变频调速系统而设计的变频调速电机,但是由于变频调速电机价格较贵,所以在大多数有调速要求的系统中都是变频器和普通交流异步电机组成的调速系统[4]。但是,在实际生产中,还只是凭借经验确定交流异步电机运行的频率范围,而对普通交流异步电机在频率改变时,电机的各项性能指标的大小和变化情况还没有定量研究。在本文中,我们以Y100L1-4普通三相交流异步电机和松下VF-8X变频器组成的变频调速系统为测试对象,测试普通交流异步电机在频率改变时的各项性能指标,以这些实验数据为依据,进而分析确定普通交流异步电机变频调速的最佳调速范围。在测试中所有的实验均按照国标中三相异步电机型式实验的相关规定进行。 课程目的 笼式三相异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的应用，其主要缺点是调速困难。正由于此，通过此课程设计，实现三相异步电动机的变频调速控制与应用。 课程意义 这次课程设计可以使我们在学校学的理论知识用到实践中，使我们在学习中起到主导地位，是我们在实践中掌握相关知识，能够培养我们的职业技能，课程设计是以任务引领，以工作过程为导向，以活动为载体，给我们提供了一个真实的过程，通过设计和运行，反复调试、训练、便于我们掌握规范系统的电机方面的知识，同时也提高了我们的动手能力。 课程内容 在这次课程设计中，我们的主要工作在于 1. 电机的结构与工作原理 2. 变频器的结构与原理 3. 变频器的调速方法及工作过程
异步电动机变频调速系统的探讨与分析
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/693534956.html, 异步电动机变频调速系统的探讨与分析 作者：肖萍 来源：《数字化用户》2013年第15期 【摘要】随着现代电力电子技术的不断发展，变频调速系统具有调速范围宽，精度高等优点而被广泛的应用于各行各业。但在其变频调速的过程中也会出现实际运行中所不允许的现象出现，如何更好的避免出现这种状态，本文并通过具体适用的过程对其中的问题进行探讨。 【关键词】变频转速问题 变频调速的引入：由电机学理论可知，异步电动机的转速公式为：式中?1异步电动机的供电频率，p为极对数，S为转差率。根据上式我们可以得知异步电动机的调速原理可分为变频，变极，变转差率。由于变极调速只是有级的调速。转差率的调速是损耗功率，因此在这三种调速，变频调速适用效率高。这就是变频调速的提出。那么在变频调速的过程中我们又会碰到一些什么问题呢？ 在一些电动机铭牌上我们都可以看到各项额定值如：供电电源频率、额定工作电压，额定工作电流、额定输出功率、额定输出转速以及满载时的功率因数等一些重要参数。这些参数都是被作为电动机正常运行时的重要依据。如只改变变频调速状态时，电动机铭牌上参数就会发生变化。电动机也就不能正常运行。为什么会这样啊？下面就来分析一下吧： 首先分析工作频率向下调的情况，若?1↓，由式则可知道Фm↑，这样就会引起主磁路上磁通饱和，励磁电流则急剧升高，使得定子铁心损耗急剧加大。这样就会使电动机动的输出功率下降，这样调频后输出功率也就不是额定功率值了，按照铭牌值所选择的机械负载也就达不到其应用的要求了。这是问题之一。 第二分析工作频率向上调的情况，若?1↑，则Фm↓，则TE下降，这样电动机的负载能力也降低，对一定的负载会因拖不动而堵转。而电动机一些铭牌值也发生了变化。这又是问题之二。这两种情况在实际运行中是都所不允许的。 由此可知，如只改变频率也不能正常调速，而在许多情况下，在调节定子频率的同时也调节定子电压，通过改变电压和频率配合，而实现不同类型的调频调速。 上面对变频调速原理所出现的问题过程状态进行了分析研究。而在具体的应用上变频调速也会碰到一些实际的情况。 具资料了解到有一类型的风机基本参数点为：转速为1170r/min，升压为39.2KPa，流量为99.5m3/min，厂家给本风机配套电动机功率为4极90KW，传动方式为皮带传动。实际使用中，用户需要对风机流量进行调节控制，就采用了变频调速控制，把转速变化范围规定在800—1170 r/min之间，传动方式相应的改为直联传动方式。用户按样本自配的电动机功率仍然
交流异步电动机变频调速系统
摘要 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。本设计采用恒压变频调速并在MTALAB运行环境下进行仿真设计并运行仿真模型得出结论。 关键词:交流调速系统, 异步电动机, PWM技术MATLAB.....
目录 摘要................................ 错误！未定义书签。第一章前言.......................... 错误！未定义书签。 1.1 设计的目的和意义................. 错误！未定义书签。 1.2变频器调速运行的节能原理......... 错误！未定义书签。第二章交流异步电动机............... 错误！未定义书签。 2.1交流异步电动机变频调速基本原理 ... 错误！未定义书签。 2.2变频变压（VVVF）调速时电动机的机械特性 (6) 2.3变压变频运行时机械特性分折 (7) 第三章变频技术简介和控制方法 (11) 3.1 变频调速技术简介 (11) 3.2变频器工作原理及分类 (12) 3.3 交流调速的基本控制方法 (18) 3.4脉冲宽度调制（PWM）技术 (21) 第四章异步电动机变频调速系统设计的仿真和实现 (24) 4.1 MATLAB的编程环境 (24) 4.2仿真结果 (29) 结论 (30) 致谢.............................. 错误！未定义书签。参考文献............................ 错误！未定义书签。
YZP、YZPF起重专用变频调速三相异步电动机
YZP、YZPF系列起重专用变频调速三相异步电动机 一、概述 YZP、YZPF系列起重专用变频调速三相异步电动机是本公司总结YZPB、YZPBF系列冶金及起重用变频调速三相异步电动机的成功经验而开发的起重机专用变频调速三相异步电动机。充分吸收了近年来国内外变频调速方面的先进技术，特别适用于起重机高起动转矩和频繁起动的要求。能与国内外各种变频装置配套，构成交流调速系统，具有较高的精度和高的动态性能。电动机基本技术要求符合IEC34-1和GB755国际和国家标准要求，安装尺寸符合IEC72国际标准。 二、型号说明 异步电动机极数 起重用铁芯长度代号 变频调速机座长度代号 强迫风冷中心高(㎜) 三、使用条件 海拔小于1000M，环境温度小于40℃，相对湿度小于90%，对不同环境温度及安装海拔高度按下表选取电机功率。
四、电机的工作制、冷却方式、防护等级及安装型式 1．YZP系列电机的基准工作制为S3，负载持续率为40%；YZPF系列电机的工作制为S3，负载持续率为60%。 不同工作制下功率折算表 YZP系列电机 YZPF系列电机 2．YZP系列冷却方式为IC411(全封闭、自带风扇冷却)；YZPF系列冷却方式为IC416(全封闭，轴向风冷却)。 3．电机的防护等级为IP54，也可根据用户要求制成IP55、IP56。
五、电动机结构及安装型式 电动机的结构及安装型式为IMB3、IMB6、IMB7、IMB8、IMV5、IMV6、IMB5、IMV1、IMV3、IMB35、IMV15、IMV36，并按下表的规定制造。 六、产品性能 1．电动机额定电压为380V，变频范围1～100Hz，其中1～50Hz为恒转矩调速，50～100Hz为恒功率调速。 2．电动机的绝缘等级为F级，也可根据用户要求制成H级。 3．电机的低速性能好，低频运行时转矩平滑，无爬行现象。 4．过载能力强，额定电压、额定频率时，能承受2倍额定转矩历时1min。 5．电动机接线方式，280及以下机座号为Y接，315及以上机座号为△接。 6．低速起动性能好，低频时起动转矩可达到额定转矩的150%。 7．根据用户要求可带各种高分辩率的传感器(光电编码器，测速发电机，超速开关等)可带电磁制动器，齿轮减速器等附件。
异步电动机变频调速
异步电动机变频调速 第一节异步电动机基本知识 1、概述 由于大功率电力电子技术（GTO、IGBT、IGCT等器件）和计算机技术的迅速发展，异步电动机也可象直流电动机一样，其速度可在大的速度范围内进行调节。因而，在工业电力拖动和铁道电力牵引等行业，大量采用异步电动机代替直流电动机，以降低设备的投资和维修成本。 2、异步电动机基本方程和特性 2.1、转速方程式 异步电动机的转速方程为：n=60f1/p(1-s)=n1(1-s) 式中：n-电动机转速(rpm) f1-定子供电频率(Hz) s-转差率 p-电动机极对数 n1-定子旋转磁场的同步速度(rpm) 2.2电压方程式 U1=E1+IZ U1≈E1=4.44 f1WK1Φ（V） U1-定子每相电压(V) E1-定子每相反电势(V) W-定子每相绕组匝数 K1-基波绕组系数 Φ-每极气隙磁通(韦伯) 2.3 等效电路图 异步电动机等效电路图如图1： 图1 异步电动机等效电路图 r1-定子绕组电阻x1-定子绕组漏抗 r m-定子激磁电阻x m-定子激磁电抗 r’2-转子绕组电阻（归算到定子側） x’2-转子绕组漏抗（归算到定子側） r2-负载等效电阻
2.4 机械特性 异步电动机转矩-转速特性如图2所示： 图2 异步电动机转矩-转速特性 第二节鼠笼式异步电动机的起动和调速 1、鼠笼式异步电动机传统的起动方法 在各种旋转电机中，鼠笼式异步电动机是最为简单的一种，它有很多的优点。 从使用的角度耒看，它价格低廉、构造简单、坚实可靠、维护容易；从性能上耒看，它漏磁通较小,功率因数较高,过载能力较大。其缺点是起动特性较差，即在额定电压下起动时，起动电流大，起动时的功率因数很低，起动时的转矩小。 为了降低在额定电压下起动时的起动电流,传统的方法有: 1)在定子线路中串联电抗器起动,如图3所示： 图3 串联电抗器起动 其缺点是如降低起动电流50%，则起动转矩将降低75%（与额定电压下起动
三相异步电动机变频调速的原理及发展
三相异步电动机变频调速的原理及发展 摘要：阐述了变频调速三相异步电动机的原理及其发展趋势。 关键词：异步电动机；变频调速；变频器 前言 实际的生产过程离不开电力传动。生产机械通过电动机的拖动来进行预定的生产方式。 直流电动机可方便地进行渊速，但直流电动机体积大、造价高，并且无节能效果。而交流体积小、价格低廉、运行性能优良、重量轻，因此对交流电动机的凋速具有重大的实用性。使用调速技术后，生产机械的控制精度可大为提高，并能够较大幅度地提高劳动生产率和产品质量，而且可对诸多生产过程实施自动控制。通过大量的理论研究和实验，人们逐渐认识到：对交流电动机进行调速控制，不仅能使电力拖动系统具有非常优秀的控制性能，而且在许多场合中，还具有非常显著的节能效果。鉴于多种调速方式中，交流变频调速具有系统体积小，重量轻、控制精度高、保护功能完善、工作安全可靠、操作过程简单，通用性强，使传动控制系统具有优良的性能，同时节能效果明显，产生的经济效益显著。尤其当与计算机通信相配合时，使得变频控制更加安全可靠，易于操作(由于计算机控制程序具有良好的人机交互功能)，变频技术必将在工业生产发挥巨大的作用，让工业自动化程度得到更大的提高。 1异步电动机调速的原理及方法 三相交流电动机定子绕组中的三相交流 电在定子隙圆周上产生一个旋转磁场，这个旋转磁场的转速称同步转速，记为n 实际电动机转速n要低于同步转速，故一般称这样的三相交流电动机为三相异步电动机。 1．1工作原理 异步电动机的同步转速遵从电机学基本关系 n l=60f／p (1) 式中f一一电源交变频率 P一电机定子磁极对数 电机学中还常用转差率S参量，其定义为 s=(n l—n)／n l·100％(2) 电机的实际转速n=(60f／p)(1一s)(3) 1．2变频调速控制方式 式(3)可知，异步电动机变频调速的控制方式基本上有以下三种。 1．2．1电源频率低于工频范同调节，电源的工频频率在我国为50Hz。电机定子绕组内的感应电动势为 E1=4．44f1 K1 N1φ(4) 式中f1——定子绕组中感应电动势的频率，与电源频率f相等，Hz K1——电机定子绕组的绕组系数，其值取决于绕组结构，K1 <1 N1——电机定子绕组每相串联的线圈匝数 φ——电机每极磁通 定子电压U1与定子绕组感应电动势E1的关系为 U1=E1+I1Z1 (5) 式中Z1——定子绕组每组阻抗 I1——定子绕组相电流 若忽略定子瓜降I1 Z1，则U1≈ E =4．44f1K1N1φ(6)
第六章 交流异步电动机变压变频调速系统精讲
第六章 交流异步电动机变压变频调速系统 本章主要问题： 1． 在变频调速中变频时为什么要保持压频比恒定？ 2． 交-直-交电压源型变频器调压、调频的有哪几种电路结构,并说明各种电压结构的优缺点。 3． SPWM 控制的思想是什么? 4． 什么是1800导通型变频器？什么是1200导通型变频器？ 5． 电压、频率协调控制有几种控制方式，各有哪些特点？ 6． 在转速开环恒压频比控制系统中，绝对值单元GAB 的作用？函数发生器GFC 的作用？如 何控制转速正反转。 7． 总结恒11 ωU 、恒1ωg E 、恒1ωr E 三种控制方式的特点。 ———————————————————————————————————————— §6-1 交流调速的基本类型 要求：掌握交流调速哪几种基本类型有以及各种调速方法的特点。 目的：能根据不同应用场合选择出相应的调速方式。 重点、难点：变频调速时基频以下和基频以上调速的特点 主要内容（交流调速的基本类型、变频调速的基本要求） 思考： 1. 交流异步电动机调速的方式有哪几种？并写出各方式的优缺点？ 2. 在变频调速中变频时为什么要保持压频比恒定？ 教学设计：交流调速的基本类型采用多媒体课件讲授，用大量的实例，说明几种类型的应用场合。 复习感应电动机转速表达式： )1(60)1(1 0s n f s n n p -= -= 异步电动机调速方法：?? ?? ??? ?????? ? ??型变频调速：绕线式、笼：绕线式串级调速（转差电压）电磁转差离合器调转子电阻：绕线式、调压（定子电压）变转差率调速变极调速：笼型异步机异步电动机 §6-2 变频调速的构成及基本要求 目的、教学要求：掌握变频调速时基频以下和基频以上调速的特点 重点、难点：变频调速时基频以下和基频以上调速的特点 主要内容（变频调速的基本要求）
变频调速三相异步电动机型号
变频调速三相异步电动机型号 YVP系列变频调速异步电动机是一种变更供电频率，达到电机调速的目的，它依据的原理（公式）：n=60f/p 式中：n-每分钟转速p-极对数 f-频率（我国电网标准为50Hz） 由上述公式看出，当电机级数（P）一定时，频率变更，电机每分钟转速（ n）必然变更（成正比），通过变频器一般频率变更在10－60Hz（赫兹）之间，但也可延伸至5－100Hz。变频电机必须与变频器配合使用。目前国际上普遍采用变频调速，因为变频调速有以下优点： 1、效率高、节能显著； 2、调速平滑能在5－100Hz范围内无级调速。 3、低频启动时力矩对负载冲击小； 4、启动电流小，不用附加启动设备； 5、体积小、重量轻、安装尺寸合Y系列相同； 6、在风罩内装有轴流风机，在各种转速下，均由良好的冷却效果； 7、应用范围广，在50Hz以下可作恒转矩运行，在50Hz以上可作恒功率运行； 8、较电磁调速电机结构简单，使用可靠，维修方便。 二、使用条件 1、环境温度不超过－15℃～＋40℃ 2、海拔不超过1000m 3、电机防护等级IP44 4、电源电压380（220）V±10% 频率50（60）Hz ± 2％ 三、主要性能指标 1、调频范围：5～50Hz恒转矩 2、工作制：连续（SI） 3、接法3KW及以下用Y接法，使变频器输出为三相220V时可改为△，4KW及以上为△接 4、启动转矩>125％ 5、绝缘等级：F级：电机内部最高耐温为110℃ 调速系统的特性
变频调速范围（标准系列）；5－50Hz（或6－60Hz）恒转矩调速。在矢量控制条件下，调速系统范围还可扩大。 1、额定转据 TH=9550 PH/Ns N.M 式中： PH－额定功率（KW） 2、系统运行时应选择比较合理的V－F特性。 3、用户要求大于1：10恒转合大于1：2恒功率变频电机时轻在订货时说明。 4、用户要求比三速电机变频调速时本单位亦能供货。
异步电动机的变频调速控制方式
异步电动机的变频调速控制方式
为了更好地在整体上对异步电动机的变频调速控制方式加以认识，本文简要介绍了异步电动机调速的基本方法。按时间顺序综述了异步电动机变频调速的经典控制方式的基本原理，分析了它们的优缺点，并给出了实际应用。对所述各种控制方式之间的内在联系和区别进行了归纳和总结。对未来异步电动机变频调速控制方式的发展做出了展望，为异步电动机变频调速控制方式的研究提供了参考。 1 引言 由电机理论[1]可知，异步电动机转速公式为： 60(1)f s n p -= （1） 其中：n —异步电动机的转速 f —电源频率 s —转差率 p —极对数 由式(1)知，异步电动机的调速可通过变频、变极对数和变转差率实现。本文只讨论异步电动机的变频调速策略。 自上个世纪90年代以来，近代交流调速步入以变频调速为主的发展阶段，其间，由于各种新型电力电子器件的支持，使变频调速在低压（380V ）中小容量（200KW 以下）方面取得了较大发展[2]。 通常，为了充分发挥电动机的性能，应保持定子磁链幅值为额定值。由电机学的知识可知，异步电机气隙磁通在定子绕组中的感应电势有效值：
4.44s s s m E fN K φ= （2） 其中: s E —气隙磁通在定子绕组中的感应电势; s f —定子电流频率; m φ—每极气隙磁通; s N —绕组匝数; s K —系数 可见，只要控制s E 和s f ，即可控制磁通。 由定子电压平衡关系（式中只表示大小）： 1111()s U I r jX E =++ （3） 其中： 1U —电动机的端电压 1I —定子电流; 1r —定子电阻; 1X —定子漏抗; 当定子电流频率s f 较高时，感应电势s E 的有效值就较大，可以认 为定子相电压有效值1U ＝s E 。由此，可以通过控制使/U f 恒定，使磁 通恒定。要恒U/f 控制，就必须使频率和输出电压同时改变，这就是变压变频，即VVVF(Variable Voltage Variable Frequency)调速技术。