交流异步电动机变频调速系统设计
起重机交流异步电动机变频调速系统的设计
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机 械 工 业 出 版 社 ，０ ３ ２ ０ （ 任 编辑 责 李 洋 ）
系统 中采 用 了转 速徽 分 负 反馈 技 术 ，而这 一 功
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（ 文 部 分 下转 第 ９ 英 ２页 ） 科撞 创葡与生产力 ｛
图 ２ 交 直 交 变 频 器 电 路
核 心 的单 片机 应 用 系统 。笔者 通过 软 硬 件相 结 合 实 现 起重 机异 步 电动 机 Ｓ ＷＭ 变频 调 速 ，不 仅使 硬件 Ｐ 简 单 降低 了产 品成本 ，而且 软 件代 码 较 少 ，从 而大 大 缩短 了开 发 时 间。
参考文献 ：
图 ３ ＡＳＲ 电 路 图
路 ，改 变 微分 反 馈 环 节 参 数 Ｃ ｘ ｄ便 可 按 要 求 抑 ｄＲ
制 突 加给 定启 动 时转 速 的超 调 量 ．经 调试 微 分 时 间
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Ｓ ＷＭ 调 制波 的 载波 比越 高 。所 含 的低 次 谐 波 Ｐ 的 分 量越 小 、５ ｚ 波 所 占的 份 额越 大 ．逆 变 器 ０Ｈ 基 的效 率 就提 高 、同时 逆变 器 所需 的滤 波器 的尺 寸也
异步电动机的变频调速系统的设计与仿真word
异步电动机变频调速系统的设计与仿真异步电机数学模型异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。
基于稳态数学模型的异步电机调速系统虽然能够在一定范围内实现平滑调速，要实现高动态性能的系统，必须首先认真研究异步电机的动态数学模型。
假设条件：（1）忽略空间谐波，设三相绕组对称，在空间互差120°电角度，所产生的磁动势沿气隙周围按正弦规律分布；（2）忽略磁路饱和，各绕组的自感和互感都是恒定的；（3）忽略铁心损耗；（4）不考虑频率变化和温度变化对绕组电阻的影响。
这时，异步电机的数学模型由下述电压方程、磁链方程、转矩方程和运动方程组成。
电压方程将电压方程写成矩阵形式，并以微分算子 p 代替微分符号 d /d tA A A sB B B sC C C s a a a r b b b r c c c r 000000000000000000000000000u i R u i R u i R p u i R u i R u i R ψψψψψψ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥=+⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦可改写为： u Ri ψ=+p 磁链方程每个绕组的磁链是它本身的自感磁链和其它绕组对它的互感磁链之和，因此，六个绕组的磁链可表达为：⎥⎥⎥⎥⎤⎢⎢⎢⎢⎡⎥⎥⎥⎥⎤⎢⎢⎢⎢⎡=⎥⎥⎥⎥⎤⎢⎢⎢⎢⎡C B A Cc Cb Ca CC CBCA Bc Bb Ba BC BB BA Ac Ab Aa AC AB AA C B A i i i i L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L ψψψψ ABCu A u Bu Cω1ωu au b u ca bcθ可改写为： Li ψ=由于折算后定、转子绕组匝数相等，且各绕组间互感磁通都通过气隙，磁阻相同，故可认为：Lms Lmr =对于每一相绕组来说，它所交链的磁通是互感磁通与漏感磁通之和，因此，定子各相自感为转子各相自感为可得完整的磁链方程：sssr s s rsrr r r LL i L L i ψψ⎡⎤⎡⎤⎡⎤=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦ 转矩方程根据机电能量转换原理，在多绕组电机中，在线性电感的条件下，磁场的储能和磁共能为：'m m 1122T T W W i i L ψ===而电磁转矩等于机械角位移变化时磁共能的变化率 （电流约束为常值），且机械角位移 θm = θ / n p ，于是：''rssr mme pp r s s r mconst.const.12T T i i L L W W T n n i i i i θθθθ==∂∂∂∂⎡⎤===⋅+⋅⎢⎥∂∂∂∂⎣⎦异步电机数学模型的过程中可以看出，这个数学模型之所以复杂，关键是因为有一个复杂的 6⨯6 电感矩阵，它体现了影响磁链和受磁链影响的复杂关系。
(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。
实验二 三相交流异步电动机变频调速实验
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。
「异步电动机变频调速系统的设计与仿真」
「异步电动机变频调速系统的设计与仿真」异步电动机变频调速系统是一种常见的电力传动系统，具有调速范围广、动态响应好、控制精度高等优点。
本文将介绍异步电动机变频调速系统的设计与仿真，包括系统的结构、控制方案以及仿真结果评估。
首先，异步电动机变频调速系统由变频器、电机、传动装置以及控制系统组成。
变频器作为系统的核心，通过改变输入电压的频率和幅值，控制电机的转速。
电机是系统的执行器，通过转动输出机械功。
传动装置用于将电机的转动传递到负载物体上。
控制系统则根据系统的反馈信号来调节变频器的输出，实现对电机转速的精确控制。
在控制方案的设计中，可以采用电流矢量控制算法。
该算法通过测量电机的转子电流和转速，根据电机的模型推算出合适的电压矢量，以实现对电机转速的控制。
具体的控制步骤包括电机速度测量、电机参数辨识、电机模型预测、电压矢量计算和电压输出等。
为了评估异步电动机变频调速系统的性能，需要进行仿真实验。
仿真实验可以通过模拟各种状态和故障条件，得到系统的输出结果，并评估控制方案的有效性和性能。
在进行仿真实验时，可以设定电机的负载变化、输入电压变化等参数，并根据实际应用需求设定系统的性能指标。
通过对系统的输出结果进行分析和比较，可以评估系统的控制性能和稳定性，并进行相应的调整和优化。
总之，异步电动机变频调速系统的设计与仿真是一个复杂的过程，需要考虑到电机的特性、负载情况以及控制系统的性能指标。
通过合理的设计和仿真实验，可以得到一个性能优越的调速系统，满足实际应用需求。
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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 .................................................11.2 变频器的发展现状和趋势 (2)1.2.1 变频器的发展现状 .............................................21.2.2 变频器技术的发展趋势 .........................................21.2 研究的目的与意义 .................................................31.3 本次设计方案简介 (4)1.3.1 变频器主电路方案的选定 .......................................41.3.2 系统原理框图及各部分简介 .....................................51.3.3 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)2.1 三相异步电机工作的基本原理 (7)2.1.1 异步电机的等效电路 ..........................................72.1.2 异步电动机的转矩 ............................................92.1.3 异步电动机的机械特性 ........................................92.1.4 异步电机变频调速原理 .......................................102.2 变频调速的控制方式及选定 ........................................112.2.1 压频比恒定控制 .............................................112.2.2 其它控制方式 ...............................................16第3章变频器主电路设计 (18)3.1 主电路的工作原理 .................................................183.1.1 主电路各部分的设计 ..........................................183.1.2 变频器主电路设计的基本工作原理 ..............................203.2 主电路参数计算 ...................................................223.3 IGBT及驱动模块介绍 ...............................................223.3.1 IGBT简介及驱动要求 (22)3.3.2 EXB840的内部结构 (24)3.3.3 采用EXB840的IGBT驱动电路 (26)第4章控制回路设计 (27)4.1 驱动电路设计 .....................................................274.1.1 SPWM调制技术简介 (27)4.1.2 SPWM波生成芯片特点和引脚功能 (29)4.1.3 SA4828内部结构及工作原理 (30)4.2 保护电路 .........................................................324.2.1 过、欠压保护电路设计 (32)4.2.2 过流保护设计 ................................................344.3 控制系统的实现 ...................................................34第5章变频器软件设计 (37)5.1 流程图 ...........................................................375.2 SA4828的编程 .....................................................385.2.1 初始化寄存器编程 ............................................385.2.2 控制寄存器编程 ..............................................40第6章系统应用与调试说明 (49)6.1交流电动机模型与MATLAB实现 .......................................496.1.1交流电动机与交流调速系统介绍 (49)6.1.2交流电动机调速原理 (49)6.1.3交流电动机模型在Malab中的实现 (49)6.2异步电机调压调速系统与MATLAB 实现 ................................536.2.1异步电机调压调速原理 (53)6.2.2异步电机调压调速的闭环控制系统 (54)6.2.3 基于转速负反馈控制异步电机调压调速系统的MATLAB 实现 (54)6.3异步电动机变频调速系统与MATLAB 实现 ..............................556.3.1异步电动机变频调速系统介绍 (55)6.3.2变频调速控制方式 (55)6.3.3 矢量控制变频调速仿真 ........................................56结论 .................................................................. (60)参考文献 (61)致谢 .................................................................. (62)湖南工程学院毕业设计（论文）交流异步电动机变频调速系统设计交流电机变频调速及其相关技术的研究己成为现代电气传动领域的一个近年来,摘要：并且随着新的电力电子器件和微处理器的推出以及交流电机控制理论的发重要课题,展，交流变频调速技术还将会取得巨大进步。
产生原理进行了研究，在此基础上设计了一本文对变频调速理论，逆变技术，SPWM为控制核心，SA4828SPWM变频调速系统，以8051控制专用集成芯片种新型数字化三相整流电路采用二极管，的驱动电路，EXB840构成IGBTIGBT采用作为主功率器件，同时采用可使功率因数接近1，并且只用一级可控的功率环节，电路结构比较简单。
V恒控制，同时，软件程序使得参数的输入和变频器运本文在控制上采用f 行方式的改变极为方便，新型集成元件的采用也使得它的开发周期短。
另外，本文对SA4828三相SPWM波发生器的使用和编程进行了详细介绍，完成了整个系统控制部分的软硬件设计。
V控制；SA4828波形发生器变频调速；正弦脉宽调制；关键字:fI湖南工程学院毕业设计（论文）AC INDUCTION MOTOR SPEED-ADJUSTED SYSTEM DESIGN Recently, the research of variable frequency speed variation of AC motor and ：ABSTRACTthe with in electrical drive field, relevant technology has become an important issueappearance of new power electron apparatus and microprocessor and the development of themore improve speed variation will control theory, the technology of variable frequencyrapidly.This thesis has a research on these technologies: Variable V oltage Variable Frequency motor drive, inverter, and the creation principle of SPWM, Based on the results of the study, Iuses system. It drive digital three phases VVVF motor of designed a system a new IGBT as power device, controlled by 8051 as main controlling core, it usesASIC-SA4828power makes converting circuit unit, which as and uses EXB840 as drive. It uses diodesfactor close to 1. Because I only need to control inverter, the whole circuit is very simple.V operation. At the same time, it of I adopt the means linear is very convenient to finput parameters or change the drive's operating mode due to the software procedure. Moreover, owing to the advantages of the new integrated parts, it costs less time to developthis motor drive.This thesis has also detail introduced the method of the usage and the programs of the three phases SPWM wave generator SA4828. The software and the hardware of the controlpart in system have been completed.V ，，Sine Pulse Width Modulation (SPWM) variable frequency speedcontrol Keywords:foperation; SA4828 Wave GeneratorII交流异步电动机变频调速系统设计第1章绪论1.1 变频调速技术简介变频调速技术是一种以改变交流电动机的供电频率来达到交流电动机调速目的的技术。