绕线式异步电动机双闭环串级调速系统设计任务书
第二章--绕线式异步电动机串级调速系统
b.起动控制：控制逆变角，使在起动开始的瞬间，Ud与Uβ的差值能产生 足够大的 Id ，以满足所需的电磁转矩，但又不超过允许的电流值，这样电动 机就可在一定的动态转矩下加速起动。
随着转速的增高，相应地增大角以减小值 Uβ ，从而维持加速过程中动态 转矩基本恒定 。
30
（2）调速
a.调速原理：通过改 变角的大小调节电动机 的转速。
由于电机在 低于同步转速 下工作，故称 为次同步转速 的电动运行。
sn
0 n1
~
P1 Pm
(1-s)Pm
CU
sPm
10
次同步速度电动运行状态
sPm
Te
12
不断加大+Eadd， s n
就可提高电机的转 速。当接近额定转
1
2n1
SP
速时，如继续加大
+Eadd，电机将加
P
速到s<0的新的稳
Pm
态下工作，即电机
转子电流 I2 的增大，会引起交流电动机
拖动转矩的增大，设原来电机拖动转矩与负载 相等，处于平衡状态，串入附加电势引起电 动机升速，在升速的过程中，随着速度增加， 转差率S减小，分子中sE2减小，电流也减小， 使拖动转矩减小后再次与负载平衡，降速过程 最后会在某一个较高的速度下重新稳定运行。
* 这种向上调速的情况称为高于同步速的串级调速。（超同步串调） 9
一.串级调速的原理 二.串级调速的基本运行状态及功率关系 三.附加电动势的实现 四.次同步串级调速主电路
2
一. 串级调速的原理
转子串电阻调速方法有什么缺点？
我们知道，对于绕线转子异步电动机，可以在其 转子回路串入电阻来减小电流，增大转差率，从而改 变转速。这种方法就是转子串电阻调速方法。
6.2双闭环三相异步电动机串级调速系统
6.2 双闭环三相异步电动机串级调速系统一．实验目的1．熟悉双闭环三相异步电动机串级调速系统的组成及工作原理。
2．掌握串级调速系统的调试步骤及方法。
3．了解串级调速系统的静态与动态特性。
二．实验内容1．控制单元及系统调试2．测定开环串级调速系统的静特性。
3．测定双闭环串级调速系统的静特性。
4．测定双闭环串级调速系统的动态特性。
三．实验系统组成及工作原理绕线式异步电动机串级调速，即在转子回路中引入附加电动势进行调速。
通常使用的方法是将转子三相电动势经二极管三相桥式不控整流得到一个直流电压，再由晶闸管有源逆变电路代替电动势，从而方便地实现调速，并将能量回馈至电网，这是一种比较经济的调速方法。
本系统为晶闸管亚同步闭环串级调速系统。
控制系统由速度调节器ASR，电流调节器ACR，触发装置GT，脉冲放大器MF，速度变换器FBS，电流变换器FBC等组成，其系统主回路原理图如图1-2所示，控制回路原理图可参考图1-1b所示。
四．实验设备和仪器1．电源控制屏（NMCL-32）；2．低压控制电路及仪表（NMCL-31）；3．触发电路和晶闸管主回路（NMCL—33）；4．可调电阻（NMEL—03）；5．直流调速控制单元（NMCL—18）；6．电机导轨及测速发电机（或光电编码器）；7．直流发电机M03；8．线绕电动机M09；9．双踪示波器；10．万用表；五．注意事项1．本实验是利用串调装置直接起动电机，不再另外附加设备，所以在电动机起动时，必须使晶闸管逆变角β处于βmin位置。
然后才能加大β角，使逆变器的逆变电压缓慢减少，电机平稳加速。
2．本实验中，α角的移相范围为90°～150°，注意不可使α＜90°，否则易造成短路事故。
3．接线时，注意绕线电机的转子有4个引出端，其中1个为公共端，不需接线。
4．接入ASR构成转速负反馈时，为了防止振荡，可预先把ASR的RP3电位器逆时针旋到底，使调节器放大倍数最小，同时，ASR的“5”、“6”端接入可调电容（预置7μF）。
双闭环控制的异步电动机串级调速系统的设计
摘要绕线式异步电动机的串级调速系统，属于改变转差功率的调速系统，在我国交流调速技术的发展中，它是结构简单、发展较快、应用较广的一种系统。
其基本原理是利用不可控的整流电路将转子交流电动势转成直流电动势，在利用工作的在逆变状态的三相可控整流电路来获得一个可调的直流电压作为附加电动势，以改变转差功率，以实现转速的调节。
串级调速完全克服了转子串电阻调速的缺点，它具有高效率、无级平滑调速、较硬的低速机械特性等优点。
本设计介绍了双闭环异步电动机串级调速方式的设计，主要设计方面包括调速方式的设计，主接线的设计，串级调速主电路的设计，保护电路的设计，触发器的选择，直接启动方式。
首先根据设计要求确定调速方案和主电路的结构型式，主电路和闭环系统确定下来后，重在对电路各元件参数的计算和器件的选型，包括整流变压器、整流元件、平波电抗器、保护电路以及电流和转速调节器的参数计算，从而达到设计要求，其中有绘制完整的双闭环控制的异步电动机串级调速系统图，主接线图，控制电路图，最后采用了MATLAB建模与仿真证明了该系统。
关键字：串级调速；主电路；调速范围；转差率IAbstractThe wound rotor asynchronous motor cascade speed regulation system, is to use change slip power control speed regulation system. In the development of ac speed regulation technology in China. It is a system of simple structure, rapid development, wider application. Its basic principle is to put the rotor AC electromotive force into DC emfs by Uncontrolled rectifier circuit. Taking advantage of working in a state of three-phase inverter controlled rectifier circuit for an adjustable DC voltage as additional electromotive force, to change the slip power, in order to realize speed regulation. Cascade speed regulation completely overcomes the drawback of rotor series resistance speed control, it has high efficiency, stepless smooth speed regulation, a hard low mechanical properties etc.the design of the double closed loop of asynchronous motor cascade speed control mode，It mainly includes the design of speed control mode, main wiring ,the main circuit, protective circuit , the choice of the trigger and direct startup mode。
双闭环三相异步电机串级调速系统毕业设计(可编辑修改word版)
摘要本毕业论文所研究的是双闭环三相异步电动机的串级调速的基本原理与实现方法。
对于绕线式异步电动机来说，由于改变其转子绕组控制变量以实现调速，转子侧的控制变量有电流、电动势、电阻等。
通常转子电流随负载的大小决定，不能任意调节；而转子回路阻抗的调节属于耗能型调速，缺点较多，所以转子侧的控制变量只能是电动势，这也是本文所要研究的重点之一。
利用串级调速系统，就是使绕线式异步电动机实现高性能调速的有效办法。
用转子串反电动势来代替电阻，吸收转差功率；用双闭环控制提高系统的静、动态性能。
把这种用附加电动势的方法将转差功率回收利用的调速称为双闭环串级调速。
这是本文所必须研究的，也是本文的核心所在。
并通过利用MATLAB 软件对双闭环串级调速系统进行仿真，仿真结果表明通过双闭环串级调速系统能及时地对给定速度进行反馈，提高调速的准确性。
关键词：双闭环；串级；调速；MATLAB.AbstractThe graduation thesis studies three-phase asynchronous motor is double loop bunch_rank speed-control of the basic principle and implement method. With wound rotor series, asynchronous motors can adjust speeds through control variables, which include electric current, electromotive force and resistance, etc. on the rotor side. Typically, the rotor current is determined by the load and cannot be adjusted freely. In contrast, adjusting rotor’s return circuit impedance tends to consume more power along with other disadvantages. Therefore, electromotive force should be the only control variable on the rotor side, which is also one of the major points research in this paper.In summary, concatenation control system is one effective means to realize high control ability in series-wound asynchronous motors. Specifically, it is used to replace resistance with rotor’s electromotive force and absorb slip power; and to enhance the static and dynamic capabilities of the system using double closed loop. We refer to this method of utilizing additional electromotive force to recycle slip power as concatenation control with double close loop, which is also the focus of this paper. And through the use of MATLAB software on the double closed loop bunch_rank speed- control system, and simulation draw simulation diagram,the results show that by double closed loop bunch_rank speed-control system can timely given speed feedback, to improve the accuracy of speedKeywords: double-loop；cascade；governor；MATLAB.目录摘要 (I)Abstract (II)1绪论 (1)2串级调速的原理 (3)2.1异步电动机转子附加电动势时的工作情况 (3)2.2串级调速的功率传递关系 (4)2.3串级调速系统及其附加电动势的获得 (5)3双闭环三相异步电机的静态特性和动态特性 (9)3.1三相异步电动机串级调速开环工作机械特性 (9)3.2三相异步电动机单闭环ASR 系统静特性 (11)3.3双闭环调速系统的静态和动态特性 (13)4总体设计方案 (17)4.1双闭环三相异步电机串级调速各个模块的功能 (17)4.2串级调速系统设计 (23)4.3双闭环系统设计 (24)4.4总电路图的设计 (25)5系统仿真 (27)5.1仿真软件的简介 (27)5.2具体的软件仿真设计 (27)5.3系统的仿真、仿真结果的输出及结果分析 (36)总结 (37)参考文献 (38)致谢 (39)1绪论电力传动自动控制系统是把电能转换成机械能的装置。
【精品】绕线型异步电动机串级调速
【精品】绕线型异步电动机串级调速摘要：绕线式异步电动机晶闸管串级调速，是在绕线式异步电动机的转子回路中串联晶闸管逆变器，借以引入附加可调电势，从而控制电机转速的一种调速方法。
由于它具有良好的调速特性，并能将电动机的转差功率回馈电网，效率较高，价格较低，因此在风机和泵类负载方面获得广泛应用，在只要求电机运行在第一象限的生产机械中也获得普遍应用。
绕线式异步电动机晶闸管串级调速系统主回路接线原理图如图所示。
转子在不同的转速下感应出转差频绕线式异步电动机晶闸管串级调速，是在绕线式异步电动机的转子回路中串联晶闸管逆变器，借以引入附加可调电势，从而控制电机转速的一种调速方法。
由于它具有良好的调速特性，并能将电动机的转差功率回馈电网，效率较高，价格较低，因此在风机和泵类负载方面获得广泛应用，在只要求电机运行在第一象限的生产机械中也获得普遍应用。
绕线式异步电动机晶闸管串级调速系统主回路接线原理图如图所示。
转子在不同的转速下感应出转差频率的电压，经一组不控的三
相桥式变流器变成直流电压，此电压再经一组全控桥式变流器实现有源逆变，把电能（转差功率）馈送回电网中去。
改变逆变角的大小，即可改变馈送回电网电能的多少，从而达到改变电机转速的目的。
双闭环串级调速系统设计
2.1串级调速系统设计全面比较单闭环和双闭环调速系统，把握系统要求实现的功能，选择最适合设计要求的虚拟控制电路。
根据系统实际，选择转速，电流双闭环调速系统。
对于交流异步电动机转差功率消耗型调速系统，当转速较低时转差功率消耗较大，从而限制了调速范围。
如果要设法回收转差功率，就需要在异步电动机的转子侧施加控制，此时可以采用绕线转子异步电动机。
常见的绕线转子异步电动机用转子回路串电阻调速，这种调速方法简单、操作方便且价格便宜，但在电阻上将消耗大量的能量，效率低，经济性差，同时由于转子回路附加电阻的容量大，可调的级数有限，不能实现平滑调速。
为了克服上述缺点，必须寻求一种效率较高、性能较好的绕线转子异步电动机转差功率同馈型调速方法，串级调速系统就是一个很好的解决方案。
串级调速是通过绕线式异步电动机的转子回路引入附加电势而产生的。
它属于变转差率来实现串级调速的。
与转子串电阻的方式不同，串级调速可以将异步电动机的转差功率加以应用（回馈电网或是转化为机械能送回到电动机轴上），因此效率高。
它能实现无级平滑调速，低速时机械特性也比较硬。
特别是晶闸管低同步串级调速系统，技术难度小，性能比较完善，因而获得了广泛的应用。
根据串级调速原理及资料查询，设计出串级调速系统主电路（如图2-1）图2-12.2双闭环系统设计说到双闭环系统的调速，我们得首先来简要认识一下单闭环系统调速，单闭环调速系统是指只有一个转速负反馈构成的闭环控制系统。
在电动机轴上装一台直流测速发电机TG，引出与转速成正比的电压U f，与给定电压U gd比较后，得偏差电压ΔU，经过放大器FD，产生触发装置CF的控制电压U k，用以控制电动机的转速。
因为这里只有一个环，所以成为单闭环系统。
采用PI调节器的单闭环调速系统，既保证了动态稳定性，又能做到无静差，很好地解决了系统中动、静态之间的矛盾。
然而系统中只靠电流截止环节来限制启动和升速的冲击电流，其性能仍然不能令人满意。
第7章 绕线转子异步电动机双馈调速系统
4. 电动机在超同步转速下作电 动运行
电动机轴上输出机械功率由定子侧与转子 侧两部分输入电功率合成，电动机处于定、 转子双输入状态，式（7-4）可改写成 ：
Pm s Pm (1 s) Pm
（式中s本身为负值）。 其功率流程示于图7-2d。
5．电动机在次同步转速下作回 馈制动运行
1.电动机在次同步转速下作电动运行
异步电动机定子接交流电网，转子短路， 转子轴上带有反抗性的恒值额定负载（对 应的转子电流为 I rN ），此时电动机在固有 机械特性上以额定转差率 s N 运行。若在转 子侧每相加上附加电动势 Eadd （与 sEr 0反 E 相， add sEr 0 ），根据式（7-3），转子 电流将减小，从而使电动机减速，转子电 流回升，最终进入新的稳态运行。
7.1.2 绕线转子异步电动机 双馈调速的五种工况
在绕线型异步电动机转子侧引入一个可控 的附加电动势并改变其幅值，就可以实现 对电动机转速的调节。 可控附加电动势的引入必然在转子侧形成 功率的传送，可以把转子侧的转差功率传 输到与之相连的交流电源或外电路中去， 也可以是从外面吸收功率到转子中来。从 功率传送的角度看，可以认为是用控制异 步电动机转子中转差功率的大小与流向来 实现对电动机转速的调节。
超同步转速下作回馈制动运行
此时电动机的运转方向和上坡时一样，但 运行状态却变成回馈制动，转速超过其同 步转速 n1 ，转差率 s 0 ，转子电动势 sE r 0 和转子电流 I 的相位都与电动运行时 r 相反。
若处于发电状态运行的电动机转子回路再
串入一个与转子电动势 sE r 0 反相的附加电 动势 Eadd 。根据式（7-3），
图7-1
异步电机串级调速系统方案
⏹第7 章⏹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⏹内容提要⏹引言⏹异步电机双馈调速工作原理⏹异步电机在次同步电动状态下的双馈系统——串级调速系统⏹异步电动机串级调速时的机械特性⏹串级调速系统的技术经济指标及其提高方案⏹双闭环控制的串级调速系统⏹*异步电机双馈调速系统⏹7.0 引言⏹转差功率问题转差功率始终是人们在研究异步电动机调速方法时所关心的问题，因为节约电能是异步电动机调速的主要目的之一，而如何处理转差功率又在很大程度上影响着调速系统的效率。
如第5章所述，交流调速系统按转差功率的处理方式可分为三种类型。
●交流调速系统按转差功率的分类（1）转差功率消耗型——异步电机采用调压控制等调速方式，转速越低时，转差功率的消耗越大，效率越低；但这类系统的结构简单，设备成本最低，所以还有一定的应用价值。
（2）转差功率不变型——变频调速方法转差功率很小，而且不随转速变化，效率较高；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。
●交流调速系统按转差功率的分类（续）（3）转差功率馈送型——控制绕线转子异步电动机的转子电压，利用其转差功率并达到调节转速的目的，这种调节方式具有良好的调速性能和效率；但要增加一些设备。
前两章已分别讨论了转差功率消耗型和不变型两种调速方法，本章将讨论转差功率馈送型调速方法。
⏹7.1 异步电机双馈调速工作原理本节提要⏹概述⏹异步电机转子附加电动势的作用⏹异步电机双馈调速的五种工况●转差功率的利用众所周知，作为异步电动机，必然有转差功率，要提高调速系统的效率，除了尽量减小转差功率外，还可以考虑如何去利用它。
但要利用转差功率，就必须使异步电动机的转子绕组有与外界实现电气联接的条件，显然笼型电动机难以胜任，只有绕线转子电动机才能做到。
●绕线转子异步电动机●绕线转子异步电动机转子串电阻调速根据电机理论，改变转子电路的串接电阻，可以改变电机的转速。
转子串电阻调速的原理如图所示，调速过程中，转差功率完全消耗在转子电阻上。
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绕线式异步电动机双闭环串级调速系统设计任务书（8-9人）
一、设计任务和要求
1．题目：绕线式异步电动机双闭环串级调速系统的设计
2．要求
设计一个转速、电流双闭环低（次）同步串级调速系统，绕线式异步电动机转子回路中的二极管整流器和晶闸管逆变器均采用三相桥式电路。
已知
（1）电动机：P N = 630 kW，n N = 370 r/min，定子额定电压U1N = 6000 V，定子额
=943 V，转子额定电流I2N =413 定电流I1N =84 A，转子开路线电压U20
20
A，电流过载倍数 =1.5，折算到转子侧的电动机每相漏抗（s=1时）X D0=0.23Ω，折算到转子侧的电动机每相等效电阻R D=0.025Ω，折算到转子侧的电动机每相漏感L D=0.8mH。
（2）逆变变压器：折算到副边的逆变变压器每相等效电阻R T=0.01Ω、电感L T=0.2mH，电抗X T=0.18Ω。
（3）平波电抗器：电感L=5mH，电阻R L=0.004Ω。
（4）系统总的飞轮惯量：GD2 = 7848 N m2。
（5）转速调节器和电流调节器的输出限幅电压均为8V。
3．内容
（1）完成系统理论与仿真分析
1）进行系统参数计算，采用工程设计方法完成转速、电流调节器的设计；
2）利用Matlab/Simulink建立系统的仿真模型，并进行系统的稳态和动态性能的仿真分析。
（2）完成系统电气原理图的设计（包括电路原理图设计、参数计算、元器件选型）
1）主电路的设计；
2）触发电路的设计；
3）转速、电流调节器及其限幅电路的设计；
4）转速、电流检测电路的设计；
5）保护电路的设计；
6）辅助电源电路的设计。
（3）PCB板的设计、制作与调试（根据时间选做）
二、设计报告要求
1．写出设计说明书，内容和顺序如下：
（1）中文摘要
（2）英文摘要
（3）正文
1）设计题目和任务要求
2）整个系统的组成及其工作原理
3）详细阐述自己的具体设计内容，可以是
①电路原理图设计、参数计算、元器件选型方法
②基于Matlab/Simulink的系统仿真建模与仿真分析
③PCB板的设计、制作与调试过程及结果分析
4）总结
（4）参考文献
（5）附录（较大的图，如系统整体电气原理图可以放在附录中）
2．要求文理通顺，总字数不少于5000 字，按规范要求书写、排版、装订成册。