交流变频调速电机设计论文
基于PLC的三相异步电机变频调速系统的设计毕业论文
高等教育自学考试本科毕业论文基于PLC的三相异步电机变频调速系统的设计高等教育自学考试本科毕业论文基于PLC的三相异步电机变频调速系统的设计摘要随着科技的进步，电机的运用已经深入到各行各业的各个领域。
而现今也是一个资源高度消耗造成能源匮乏的时代，在这个时候考虑如何让其在高可靠性的同时又有效的节约能源耗费提高自身的效率，这不仅可以使企业的生产成本降低，而且对于社会的可持续发展有着重要的意义。
本文所讨论的是利用PLC控制的三相异步电机变频调速的基本原理与实现方法。
三相异步电机一般的调速方法有：降压调速，转子回路串电阻调速，变极调速，串极调速，变频调速等。
但是这些调速方法都有着各自的缺点，降压调速的调速范围很小，没有多大的实用价值；转子回路串电阻调速不利于空载或轻载调速，效率低，经济性差；变极调速调速的平滑性差；串极调速的控制设备复杂，成本高，控制困难。
所以调速性能至少需从两方面考虑。
第一，应从节能和提高效率的角度考虑，应将损耗在转子附加电阻上的能量吸收，转化成别的有用的能量或反馈到电网，以提高传动系统的效率。
第二，应从高性能调速要求考虑，应用控制理论，将其组成闭环调速控制系统，满足调速精度、动态响应等各项指标的要求。
综上所述，利用PLC控制的变频调速系统，是使三相异步电动机实现高性能高效率调速的有效办法。
通过改变定子绕组的供电频率f来实现，当转差率s一定时，电动机的转速n基本上正比于f。
很明显，只要有输出频率可以平滑调节的变频电源，就能平滑的调节异步电动机的转速。
关键词：变频调速，PLC，异步电机The three-phase asynchronous motor variable frequency speed regulation system based on PLC designAbstractHuman being is seriously threatened by exhausting mineral fuel, such as coal and fossil oil. As a kind of new type of energy sources, solar energy has the advantages of unlimited reserves, existing everywhere,using clean and economical .But it also has disadvantages ,such as low density,intermission,change of space distributing and so on. These make that the current series of solar energy equipment for the utilization of solar energy is not high. In order to keep the energy exchange part to plumb up the solar beam,it must track the movement of solar.In this paper, the solar tracking system of the mechanical part and control system part are designed.Mechanical structure mainly includes the main spindle, stepping motors, gears and gear ring, and so on. When the sun's rays has a deviation, small gear are rotated by stepper motor according to the control signal from MCU. And the large gear and main spindle is rotated by small gear in order to track to achieve the level direction.At the same time, another small gear is rotated by another stepper motor according to the control signal.And the large gear and the solar panels are rotated by the small gear in order to track to achieve the vertical direction. Solar is tracked by the two stepper motors together.Control system mainly includes the sensors part, stepper motor, MCU system and the corresponding external circuit, and so on. Photoelectric detection system is used to track solar. Sensors use photosensitive resistance. The two same photosensitive resistances were placed in east and west direction of the bottom edge .When the two photosensitive resistances received different light at the same time, the signal from comparison circuit is sent to MCU in order to rotate stepping motors.Keywords: Frequency control, PLC, asynchronous motor目录中文摘要 (II)英文摘要 ........................................................................................ 错误！未定义书签。
交流异步电动机变频调速系统设计报告
交流异步电动机变频调速系统设计报告一、引言异步电动机在工业生产中具有广泛的应用，通过变频调速系统可以实现对异步电动机的精确控制，提高生产效率和控制精度。
本文将详细介绍异步电动机变频调速系统设计的原理和过程。
二、系统设计原理异步电动机通过变频器驱动，实现调速功能。
变频器将交流电源转换为直流电源，通过PWM技术将直流电转换为交流电，进而控制电机的转速。
变频器的主要组成部分包括整流器、中间环节直流母线、逆变器和控制电路。
整流器将交流电源转换为直流电源，并通过滤波电路削波，保持直流电的稳定性。
中间环节直流母线存储电能，为逆变器提供稳定的电源。
逆变器将直流电源转换为交流电源，并通过PWM调制技术调整交流电的频率和幅值，从而控制电机的转速。
控制电路通过传感器采集电机的运行状态，并通过对逆变器的控制信号实现控制目标。
三、系统设计步骤1.确定系统需求：根据应用场景和任务要求，确定对异步电动机的调速要求，包括速度范围、控制精度等。
2.选择电机和变频器：根据系统需求，选择适合的异步电动机和变频器，确保其参数和性能满足需求。
3.设计电路连接：根据电机和变频器的技术规格，设计电机与变频器的连线方式和电路连接，确保信号传输畅通。
4.设计控制系统：根据系统需求，设计控制系统包括传感器、控制电路和控制算法等，确保对电机的精确控制。
5.实施系统调试：将设计好的电路和控制系统进行组装和调试，确保系统能够正常工作。
6.测试系统性能：对系统进行性能测试，包括速度响应、负载变化等测试，验证系统的设计目标是否达到。
7.优化系统性能：根据测试结果，对系统进行调整和优化，提高系统的性能和稳定性。
8.编写设计报告：整理系统设计过程、实施步骤和测试结果，撰写设计报告。
四、系统设计考虑因素1.变频器和电机的匹配性：选择变频器时需要考虑其输出能力是否足够满足电机的需求，包括最大输出功率、额定电流等。
2.控制系统的精确性：设计控制系统时需要考虑传感器的精度、控制器的计算性能等因素，确保控制系统能够精确控制电机的转速。
交流异步电动机变压变频调速系统设计与仿真
交流异步电动机变压变频调速系统设计与仿真异步电动机变压变频调速系统是一种常见的电动机调速系统，可以实现电动机转速的精确控制和调节。
本文将介绍异步电动机变压变频调速系统的设计和仿真。
首先，异步电动机的调速原理简要介绍。
异步电动机是一种常用的交流电动机，其转速通常由额定电压和频率决定。
通过改变电动机的电压和频率，可以实现对电动机的调速。
变压变频调速系统通过调节电压和频率的大小，改变电动机的转速。
在设计异步电动机变压变频调速系统之前，首先要确定电动机的参数。
电动机的参数包括额定功率、额定电压、额定电流等，这些参数可以从电动机的标牌上获取。
另外，还需要确定变压变频器的参数，包括额定电压范围、频率范围等。
这些参数将决定整个系统的性能。
设计异步电动机变压变频调速系统的关键是选取合适的变压变频器。
变压变频器是将电网的交流电转换为可调频率和可调电压的交流电的装置。
根据电动机的额定电压和变压变频器的额定电压范围，选取合适的变压变频器，以满足调速系统的要求。
设计异步电动机变压变频调速系统的下一步是进行系统的电路设计。
电路设计包括电动机的接线和变压变频器的接线。
电动机的接线要根据电动机的型号和相数来进行，确保电机的正常运行。
变压变频器的接线要根据变压变频器的接线图进行，确保变压变频器与电动机的连接正确。
完成电路设计后，还需要进行系统的控制设计。
控制设计包括电机的启动和停止控制、电机的转速控制等。
启动和停止控制一般采用按钮控制或者遥控控制，可以通过按钮或者遥控装置来启动和停止电动机。
转速控制一般采用PID控制器进行，通过调节变压变频器的输出电压和频率，来实现对电动机转速的控制和调节。
完成设计后，可以使用仿真软件进行系统的仿真。
常用的仿真软件有MATLAB/Simulink、PSIM等。
通过仿真可以验证系统的设计是否正确，并进行性能评估。
仿真结果可以用来优化系统的设计，提高系统的性能。
综上所述，异步电动机变压变频调速系统的设计和仿真是一个系统工程，需要从确定电动机和变压变频器的参数开始，进行电路设计和控制设计，最后进行仿真验证。
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。
基于PLC的变频调速控制系统设计毕业论文.doc
摘要现代科学是一个以自动化设备控制系统为核心的工业科学。
工业自动化技术对工业生产过程实现测量、控制、优化和决策，使企业实现“好、省、多、快”，提升企业的市场竞争力.因此“国家中长期科技发展规划”已明确规定,工业自动化技术是21世纪现代装备制造业中最重要的科学工业技术之一,而PLC占据主导地位。
PLC是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置，它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
本次基于CompactLogix风动模型控制器的设计，主要内容是对PLC进行了研究，通过搭建DeviceNet网络，通过对CompactLogix 可编程逻辑控制器编程，控制PowerFlex变频器来驱动风机模型，风机转动改变模型箱的压强，从而使小球运动并悬浮于某一设定位置。
通过模型中小球的运动趋势来展现了抽象的运动控制，使得能够更直观的看到运动控制的功效.关键词:CompactLogix、变频控制、自动化、风机summaryModern science is a scientific industry as the core of automation equipment control system. Industrial automation technology achieves measurement, control，optimization and decision for industrial producing process. And makes enterprises realize ”good, province, much and fast"，and improve enterprises' market competitiveness。
变频电机设计及调速系统研究-外文文献及翻译
本科生毕业设计（论文）外文翻译毕业设计（论文）题目：变频电机设计及调速系统研究外文题目：Performance Analysis of Z-source Inverter Fed Induction Motor Drive 译文题目：Z源逆变器的驱动性能分析学生姓名：专业：电气工程及其自动化指导教师姓名：评阅日期：Z源逆变器的驱动性能分析摘要：本篇论文提出了三次谐波输入逆变器时最大恒定升压控制的仿真及其性能分析，该方法可在固定的调制指数下获得最大的电压升压。
Z源逆变器是一种全新的电力转换概念，其主要应用于燃料电池汽车。
相比较于传统的逆变器，Z源逆变器有着明显的优势，它可以应用于所有的交/直流转换。
并且所有传统PWM 调制法都可以应用于Z源逆变器的控制。
最大升压控制法通过保持固定的直通占空比消除了电感电流和电容电压的低频脉动，同时减少了开关器件的电磁应力。
最大升压法仅适用于相对较高的输出频率，然而最大恒定升压控制法中的Z 源网络的设计仅取决于开关频率，而与输出频率无关。
在本文中Z源逆变器的升压系数、输出直流线电压、电容电压、输出交流电压、电压增益等参数由调制指数固定的最大升压控制法所确定，并由仿真和实验验证。
关键词传统逆变器，Z源逆变器，升压系数，PWM，三次谐波，电压增益。
1.引言逆变器是直流/交流的转换设备。
以直流形式输入的电压或电流被转换为交流电压输出。
改变直流输入或改变逆变器增益都可以对输出电压进行控制。
传统逆变器广泛应用于工业中的变速驱动及其他场合，根据其输入的不同可分为两种：a电压源逆变器。
b电流源逆变器。
脉冲宽度调制可以控制逆变器的增益，不同的PWM技术就是用来控制此类逆变器。
PWM控制技术还降低了输出信号的谐波失真并且提高了逆变器的性能。
三次谐波输入PWM的方法消除了输出波形中的三次谐波分量，而且提供了比常规PWM技术更大范围的调制指数。
这些PWM 波形可以通过使用带无源和有源元件的模拟电路产生，也可以由微处理器和微控制器产生[4]。
单片机控制的交流异步电机变频调速
单片机控制的交流异步电机变频调速摘要：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。
本文用MCS-51系列的8051单片微型计算机和SA4828三相SPWM 产生器及少量的扩展外围芯片构成，充分发挥其控制电路简单、控制方式灵活、输出波形优点多的特点，实现三相异步电机变频调速的目的。
关键词：单片机；三相异步电机；变频调速1、交流三相异步电动机和变频调速技术介绍1.1 三相异步电动机 交流电动机，尤其是感应异步电动机，具有结构简单、价格低廉、坚固耐用、维护方便，可工作在恶劣的环境中等优点，在伺服驱动系统中越来越受到人们的关注。
1.2 变频调速技术 三相异步电动机的调速方法有三种：变极调速、改变转差率调速、变频调速。
其中变频调速具有很大优势，效率最高、性能最好、应用最广泛的是变频调速，它可以构成高动态性能的交流调速系统来取代直流调速系统，并且是交流调速的主要发展方向。
它的调速性能与可靠性不断完善，价格不断降低，特别是变频调速节能效果明显，而且易于实现自动化控制，所以交流电动机的变频调速刚反应用于工业行业。
目前变频器不但在传统的电力拖动系统中得到了广泛的应用，而且已扩展到了工业生产的所有领域，以及空调器、洗衣机、电冰箱等家电中。
2、三相异步电机的变频调速原理异步电动机的转速是取决于同步转速的：)1(0s n n -=式中： n ——电动机的转速，m/min0n ——电动机的同步转速，r/mins ——电动机的转差率 s=(n 1-n/)=△n/ n 1而同步转速则主要取决于频率p fn 60=式中：f——输入频率，Hzp——电动机的磁极对数由以上两式可知变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：p sf n) 1(60-=由上式可知，在电动机磁极对数不变的情况下，通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。
当改变电动机定子电源的频率时，电动机的同步转速将随频率正比变化，于是转子转速将随之而变化，这种通过改变电源频率实现的速度调节称为变频调速。
《电机的自动运行控制系统设计与实现5000字》
电机的自动运行控制系统设计与实现一、前言 (2)（一）研究意义 (2)（二）研究任务 (2)二、异步电机变频调速原理及时间控制方法 (3)（一）三相异步电机工作的基本原理 (3)（二）异步电机变频调速原理 (3)（三）时间控制模快 (4)三、电机的自动运行控制硬件设计 (5)（一）变频器的选用 (5)（二）电机模快 (5)1、比恒定控制方法 (6)2、驱动电路设计 (6)3、IGBT及驱动模块 (6)（三）时间系统部分 (7)（四）主控机选用设计 (8)1、单片机的选用 (8)2、复位电路 (8)3、晶振电路 (9)四、系统软件设计 (10)（一）软件编辑语言 (10)（二）主流程程序设计 (10)（三）定时循环的程序设计 (11)（四）系统调试 (12)结论 (14)参考文献 (15)附录 (16)一、前言（一）研究意义由于交流调速不断显示其本身的优越性和巨大的社会效益。
20世纪60年代中期，随着普通晶闸管和小功率管的实际应用，出现了一种静态变频装置。
将三相频率电源转换为可调频率的交流电。
变频调速技术是一种交流电机来改变电源的频率来实现交流电机调速技术的目的，为了满足速度要求的基础上，利用转换器提高系统的整体效率，从而通过节约能源，缩短设备投资恢复期，为了提高经济效率。
（二）研究任务本文设计任务为电机自动运行时的控制：每一个电机通电后运行5分钟，后面的电机紧急着进入同一位置，这样连续运行实现自动控制。
设计就采用当前流行的单片机来对异步电机进行控制，从而使异步电机定位精度更高，具有更强的可靠性和运动性能等。
图1-1 模块功能图（1）对倒计时进行时间设定，可以精确到秒，最大定时时间为5。
（2）完成倒计时时间设定后，按下开始键就开始倒计时，时间为0后电机停止转动（3）液晶屏显示倒计时时间和电机转速与正反符号。
二、异步电机变频调速原理及时间控制方法（一）三相异步电机工作的基本原理非同步电动机转子能源是电磁感应来的。
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浅析交流变频调速电机设计
摘要：旨在讨论交流变频调速电机在绝缘结构、绕组、槽型等方面的设计，总结出了部分方法，供相关人员参考。
关键词：交流变频调速电机；绝缘结构；绕组；电磁；设计
abstract: aimed at the discussion in frequency control motor insulation structure, winding, groove type in design, summarizes some of the method for the relevant personnel reference.
key words: ac frequency conversion motor; insulation structure; winding; electromagnetic; design
中图分类号：u264.91+3.4文献标识码：a文章编号：
前言：近年，随着微机技术、现代电力电子技术的迅速发展，以及现代控制理论的不断进步，交流变频技术得到了不断的发展与完善，使其在家电、石油、炼钢、造纸等产业领域中得到了越来越广泛的应用。
交流变频调速系统的广泛应用，也对与其相配套的交流变频电机的设计和制造提出了更高的要求，从而使其能够更好的符合传动系统的要求。
1.绝缘结构设计
1.1 在变频器供电时绝缘破坏的原因
一般用途的电动机绕组的绝缘耐电压水平是相对正常运行电压而言的。
在变频电源的作用下，由脉宽调制(pwm)变频器产生的矩形斩波冲击电压，从而叠加在电动机运行的电压上，出现浪涌电压
与电晕现象，有时线圈匝间绝缘所承受的电压要比正常的电压高出数十倍，因此在设计变频电机时，须特别考虑绝缘问题，从而防止绕组产生有害的电晕电压，避免因反复的施加脉冲电压而引起绝缘的老化，影响电机的使用寿命。
1.2 改进措施
（1）变频电机选用耐电晕的专用漆包线与绕包线，选用耐电晕且易被绝缘漆浸透的绝缘材料与低挥发性的聚酯型无溶剂树脂。
（2）为了获得无气隙绝缘，在选用绝缘材料时，应该注意选用易被放到电机绝缘结构中的各个部位，并且能充分的填充到绕组间空隙的绝缘材料。
采用真空压力沉浸的工艺，使得浸渍树脂能够渗透到各个部位。
（3）在使用过程中，如果耐电晕线拉伸或者受力，抗电晕的性能就会大幅下降。
所以，对于绑扎、绕线、嵌线等加工工艺，必须进行严加的管理，尤其是在绕线、嵌线过程中要防止损伤到导线。
嵌线应要保证层间绝缘、槽绝缘、相间绝缘放到位，线圈的端部应绑扎牢固，从而确保端部成为一个整体。
2.绕组与槽形设计
对于用电压型逆变器供电的电机，为了增加漏电抗，一般情况下，把定子槽形设计成窄而深形，也可将轴向的通沟放在槽口部分从而增加槽深。
此外，还可采用磁性槽楔来增加槽的漏抗。
相反，对于用电流型逆变器供电的电机，为了减小槽的漏抗，通常采用宽而浅的定子槽，采用开口槽并不采用磁性槽楔。
为了减小基波与谐波电流的铜损耗。
无论是用电压型还是用电流型逆变器供电的异步电动机，都希望定绕组的电阻越小越好，并且尽可能的减小定子绕组的集肤效应。
如：采用扁平导体进行平放布置，或者采用多根互相绝缘的导体进行并联等。
转子槽形的设计情况比较复杂。
从提高最大转矩角度出发，无论是用电压型还是用电流型逆变器供电的电机，都希望能够减小基波的漏电抗。
对于用电压型逆变器供电的电机来说，减小转子的漏电抗却对限制高次谐波的电流不利。
实际上，由于转子导条的尺寸较大，因此对高次谐波频率下的集肤效应影响较大，不管转子基波的漏电抗大小如何，高次谐波的漏电抗总是较小。
减小转子基波的漏电抗的方法：在转子齿磁通密度允许的条件下，采用半开口槽，尽可能把转子的槽形设计的浅而宽。
若在减小转子基波漏电抗的同时，又要适当的增加谐波的漏电抗，就可采用梯形槽。
由于槽口部分的磁导不受集肤效应的影响，适当的增加槽高与减小槽的宽度，对提高转子谐波的漏电抗、抑制高次谐波有明显的作用。
为了避免因扭斜漏磁通而产生谐波损耗，一般情况下，转子不采用斜槽。
因为采用变频起动，可不必担心谐波转矩对起动会产生不利的影响。
同时，由于变频调速电机的起动转矩较大，电流却较小，因此不需要采用加大转子电阻的方法限制起动电流与增大起动转矩。
相反，为了减小转子基波与谐波电流的铜损耗，应尽可能的减小转子的电阻。
因此，在转子齿磁通密度允许条件下，除了尽可能的加大转子导尺寸外，还可选用电阻率较小的导条与端环材料。
3.电磁设计
对于用恒频恒压供电的普通异步电机来说，在电磁设计中，主要考虑的性能参数是过载的能力、起动的性能、效率与功率因数。
但在使用变频变压调速的异步电动机中，由于临界转差率与电源频率成反比，因此只要适当选择转子电阻与转子的漏抗就可降低频率，在临界转差率接近于1时就能直接起动。
所以，不再需要过多的考虑过载能力与起动特性，而要解决的关键问题是如何改善、提高电动机对非正弦波电源波形的适应能力。
因此，应考虑采取：（1）尽可能的减小定子与转子的电阻。
减少定子的电阻既可以降低基波的铜耗，用于弥补高次谐波所引起的铜耗增加，又可以减小在低速时所引起的定子电阻的压降，使得最大转矩有所上升。
调频电机需通过采用较大的电阻值来获得足够的起动转矩。
所以，降低转子的电阻不仅可以减少由基波与高次谐波所产生的转子铜耗，还可以在一定程度上抑制在低速时的转矩脉动。
（2）为抑制电流中的高次谐波，需要适当的增加电动机的电感。
但是转子槽的漏抗较大的转子槽形其集肤效应也较大，高次谐波的铜耗也会增大。
具有较大转子电感的电动机，在恒功率的调速区域，最大转矩将随着电源频率的增加而降低，有可能会使电动机难以维持恒功率运行。
所以，电动机漏抗的大小要兼顾在整个调速范围内阻抗匹配的合理性。
（3）变频调速的异步电动机的主磁路，一般应设计成为不饱合的状态。
一方面：考虑高次谐波会加深磁路的饱合，另一方面：考
虑在低频时，为了提高输出转矩而适当的提高变频器的输出电压。
结束语：
变频调速电动机为电机的一个新领域，变频调速电机将在电机调速范畴中占据主导地位。
本文讨论了交流变频调速电机在绝缘结构、绕组、槽型等方面的设计，供相关人员参考。
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