交流调速技术
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姓名李子奇学号7024131251010
西安电子科技大学网络与继续教育学院
2015学年上学期
《交流调速技术》期末考试试题
（综合大作业）
考试说明：
1、大作业于2015年4月3日公布，2015年5月9日前在线提交；
2、考试必须独立完成，如发现抄袭、雷同、拷贝均按零分计。
一、名词解释（每小题2分，共10分）
1、矢量控制方法
答：矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。简单的说，矢量控制就是将磁链与转矩解耦，有利于分别设计两者的调节器，以实现对交流电机的高性能调速。
2、异步电动机
答：异步电动机又称感应电动机，是由气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩，从而实现机电能量转换为机械能量的一种交流电机。异步电动机按照转子结构分为两种形式:有鼠笼式)、绕线式异步电动机。
3、SPWM
答：SPWM法就是以该结论为理论基础，用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆变电路中开关器件的通断，使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等，通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值。
4、IGBT
答：IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。
5、VVVF
答：VVVF，是Variable Voltage and Variable Frequency的缩写，意为：可变电压、可变频率，也就是变频调速系统。 VVVF控制的逆变器连接电机，通过同时改变频率和电压，达到磁通恒定（可以用反电势/频率近似表征）和控制电机转速（和频率成正比）的目的，所以多应用在变频器中，属于工业自动化领域。
二、选择题（每小题2分，共20分）
1、以下_____ C ____不是异步电动机的交流调速方法。
A．变极调速B．变频调速C．带换向器脉宽调速系统D．改变转差率调速
2、以下不是同步电机主要特点的是___ D _________。
A．一种常用的交流电机。
B．转子转速和电网频率间有不变的关系n=60f/p。
C．若电网的频率不变，同步电机的转速恒为常数。
D．转差率可调。
3、限止电流冲击的最简单方法是采用____ B ______。
A．转速微分负反馈B．电流截止负反馈
C．电压负反馈D．带电流正反馈的电压负反馈
4、交流电机定、转子的极对数要求_ B _____。
A．不等B．相等C．不可确定D．可变
5、将交流电能转换成直流电能的变换器为___ A ______。
A．整流器B．逆变器C．斩波器D．交交变频器
6、正弦波脉冲宽度调制英文缩写是____ C _____。
A．PWM B．PAM C．SPWM D．SPAM
7、对电动机从基本频率向上的变频调速属于____ D ______调速。
A．恒功率B．恒转矩C．恒磁通D．恒转差率
8、一台额定运行的三相异步电动机，当电网电压降低10%时，电动机的转速将__ B ____。
A．上升．降低C．不变D．停止转动
9、在晶闸管触发电路中，改变__ B _____的大小，则输出脉冲产生相位移动，达到移相控制的目的。
A．同步电压B．控制电压C．脉冲变压器变比D．导通角
10、改变三相异步电动机转向的方法是_ C ______。
A．改变电源频率B．改变电源电压
C．改变定子绕组中电流相序D．改变电机工作方式
三、填空题（每小题2分，共20分）
1、随着电力电子技术的发展，使得采用电力电子变换器的交流拖动系统得以实现，特别是大规模集成电路和计算机控制的实现，高性能交流调速系统产生。
2、交流电机调速技术发展十分迅速，继矢量控制技术后，又出现了直接转矩控制，解耦控制等方法。
3、对于异步电机的变压变频调速，必须具备能够同时控制电压幅值和频率
的交流电源，而电网提供的是恒压恒频的电源，因此应该配置变压变频器，又称VVVF（Variable V oltage Variable Frequency）装置。
4、自控变频调速系统是用电动机本身轴上所带转子位置检测器或电动机
反电动势波形提供的转子位置信号来控制变压变频装置换相时刻的系统。
5、根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM调制方式分为异
步调制和同步调制。
6、脉宽调制（PWM）的目的是使变压变频器输出的电压波形尽量接近正弦
波，减少谐波，以满足交流电机的需要。
7、交流电动机需要输入三相正弦电流的最终目的是在电动机空间形成圆形旋转磁场，从而产生恒定的电磁转矩。
8、电动机的串级调速系统的起动方式通常有间接启动和直接启动两种。
9、串级调速装置是指整个串级调速系统中除异步电动机以外为实现串级调速而附加的所有功率部件，包括三部分，即就是转子整流器、逆变器和逆变变压器。
10、调速控制系统是通过对电动机的控制，将电能转换成机械能，并且控制工作机械按给定的运动规律运行的装置。
四、简答题（每小题4分，共20分）
1、简述负载类型和变频器的选择的关系。
答：变频器不是在任何情况下都能正常使用的，因此用户有必要对负载、环境要求和变频器有更多的了解，电动机所带动负载不一样，对变频器的要求也不一样，长期低速运转，由于电动机发热量较高，风扇冷却能力降低，因此必须采用减速比的方法或者改用6级电机，使电机运转在较高频率附近。
2、简述调速系统中变频器的一般分类。
答：按照主电路工作方式分类，可以分为电压型变频器和电流型变频器；按照开关方式分类，可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器；按照工作原理分类，可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等；按照用途分类，可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。
3、简述变频器的定义和作用。
答：变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流\/过压\/过载保护等功能。变频器功能作用主要有：变频节能、功率因数补偿节能、软启动节能。
从理论上讲，变频器可以用在所有带有电动机的机械设备中，电动机在启动时，电流会比额定高5-6倍的，不但会影响电机的使用寿命而且消耗较多的电量.系统在设计时在电机选型上会留有一定的余量，电机的速度是固定不变，但在实际使用过程中，有时要以较低或者较高的速度运行，因此进行变频改造是非常有必要的。变频器可实现电机软启动、补偿功率因素、通过改变设备输入电压频率达到节能调速的目的，而且能给设备提供过流、过压、过载等保护功能。
4、简单说明直接转矩控制的优点。
答：（1）在定子坐标系下分析交流机的数学模型，直接控制磁链和转矩，不需与直流机做比较、等效、转化等，省去了复杂的计算。
（2）直接转矩控制以定子磁场定向，只需定子参数，而不需随转速变化的，难以测定的转子参数，大大减少了参数变化对系统性能的影响。
（3）采用电压矢量和六边形磁链轨迹，直接控制转矩
（4）转矩和磁链都采用两点调节器（带滞环的band-band 控制），把误差限制在容许的范围内，控制直接又简化。
（5）控制信号的物理概念明确，转矩响应迅速，而且无超调，具有较高的动静态性能。
5、简述交流调速技术的现状和发展趋势。
答：进入21世纪以后，交流调速系统取代直流调速系统已成为不争的事实。目前，交流调速系统的应用领域主要有以下三个方面：1一般性能调速和节能调速；2高性能的交流调速系统和伺服系统；3特大容量、极高转速的交流调速。交流电动机有异步电动机和同步电动机两大类，而两类电动机又有不同类型的调速方式。
1进行新型开关原件和储能元件的研制；2最新控制思想和方法不断运用于交流调速产品；3控制装置可靠性越来越高性能，不断解决瞬时停电后的装置安全及恢复正常问题；4微型计算机产品在现代交流调速装置不断运用；5进行大容量和特大容量等级的新型交流调速装置不断运用，同时也进行结构精巧的高性能高精度交流控制电机技术研究。
五、综合应用题（每小题15分，共30分）
1、试划出现代调速系统的一般框图：
（要求画出结构图形，并对其中各部分进行解释）
答：图中展现一个变频调速系统，这是一个交-直-交典雅型变频调速系统的一个组成框图。
电源部分一般是横頻电源，经整流稳压和逆变模块变换为可变频变压的交流电，驱动电动机进行变频调速。控制装置可用单片机、DSP或者PLC等承担；传感器用于检测电动机的转速或者转子位置等。
2、三相异步电动机p=3，电源f1=50Hz，电机额定转速n=960r/min。求：转差率s，转子电动势的频率f2。
答：
同步转速：n0=60f1/p=60×50÷3=1000r/min
转速率s=(n0－n)/n0=(1000－960) ÷1000=0.04
转子电动势的频率f2=sf1=0.04×50=2HZ
交流调速技术模拟试题5答案
西电网院《交流调速技术》模拟试题5 考试时间_90_分钟闭卷试卷编号____________ 姓名_________ 学号____________ 班级____________ 一、判断题(10分每题1分) （对√、错×） ( × )1. PWM脉宽调制型变频，是靠改变脉冲频率来控制输出电压。 ( √ )2. 起重机属于恒转矩类负载。 ( √ )3. 变频器矢量控制模式下，一只变频器只能带一台电动机。 ( √ )4. 直接转矩控制是直接分析交流电动机的模型，控制电动机的磁链和转矩。 ( √ )5. 变频器基准频率也叫基本频率 ( √ )6. 起动频率是指电动机开始起动的频率。 ( √ )7. PID控制是闭环控制中的一种常见形式。 ( √ )8.变频器内部装有冷却风扇上下左右与相邻的物品和挡板必须保持足够的空间。 ( × )9.变频器与电动机之间的连接线越长越好。 ( √ )10.风机变频调速参数设置，上限频率不应超过额定频率。 二、选择题（共10题，每题2分，共20分） 1. 9、对电动机从基本频率向上的变频调速属于（A）调速。 A：恒功率B：恒转矩 C：恒磁通D：恒转差率 2．下列哪种制动方式不适用于变频调速系统（ C ）。 A：直流制动B：回馈制动 C：反接制动D：能耗制动 3．变频器种类很多，其中按滤波方式可分为电压型和（A）型。 A：电流B：电阻 C：电感D：电容 4．目前，在中小型变频器中普遍采用的电力电子器件是（D ）。 A：SCR B：GTO C：MOSFET D：IGBT 5．变频器常用的转矩补偿方法有：线性补偿、分段补偿和（ B ）补偿。 A：平方根 B ：平方率 C：立方根D：立方率 6．变频调速过程中，为了保持磁通恒定，必须保持（ C ）。 A：输出电压U不变B：频率f不变 C：U/F不变D：U·f不变 7. 对电动机从基本频率向上的变频调速属于（ A ）调速。 A.恒功率 B.恒转矩 C.恒磁通 D.恒转差率 8．三相异步电动机的转速除了与电源频率、转差率有关，还与（ B ）有关系。
基于单片机控制的交流调速系统设计 (1)
基于单片机转差频率控制的交流调速系统设计 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。由于设计中电动机功率不大，所以整流器采用不可控电路，电容器滤波；逆变器采用电力晶体管三相逆变器。系统的总体结构主要由主回路，驱动电路，光电隔离电路，SA8282大规模集成电路，保护电路，AT89C51单片机， 8255可编程接口芯片，I/O接口芯片，测速发电机等组成。回路中有了检测保护电路就可以使整个系统运行的可靠性有了保障。 关键词:AT89C51单片机；SA8282；转差频率；交流调速；三相异步电动机
目录 前言 (1) 第1章交流调速系统的概述 (4) 1.1交流调速的基本原理 (4) 1.2 交流调速的特点 (5) 第2章交流调速系统的硬件设计 (7) 2. 1 转差频率控制原理： (7) 2. 2 系统设计的参数 (7) 2.3 用单片机控制的电机交流调速系统设计 (7) 2.3.1调速系统总体方案设计 (7) 2.3.2 元器件的选用 (9) 2.3.3 系统主回路的设计以及参数计算 (12) 2.3.4 SPWM控制信号的产生 (15) 2.3.5 光电隔离及驱动电路设计 (17) 2.3.6 故障检测及保护电路设计 (18) 2.3.7 模拟量输入通道的设计 (18) 第3章系统软件的设计 (19) 3.1 主程序的设计 (19) 3.2 转速调节程序 (19) 3.3 增量式PI运算子程序 (20) 3.4故障处理程序 (21) 3.5 部分子程序 (22) 3.5.1 AD0809的编程 (22) 3.5.2 8255的编程 (23) 结论 (23) 参考文献 (23)
交流调速技术：学习指导(第二章)
学习指导 第2章变频调速技术 2.1 交-直-交变频器的基本电路 概述 1、交-直-交变频器的作用及组成 2、分类 一、交直交电压型变频器 1、电路：交-直-交电压型变频器的构成见图2-1所示。 图2-1 交-直-交电压型变频器主电路 2、逆变器部分电路工作原理 （见难点详解） 3、电压型变频器及电压调节方式 （1）电压型变频器 A、不可再生制动：最简单的电压型变频器由可控整流器和电 压型逆变器组成，用可控整流器调压，逆变器 调频，如图2-6所示。 图中，逆变电路使用的功率开关为晶闸管。 由图可知，因中间直流电路并联着大电容C d， 直流极性无法改变。这就是说，从可控整流器 到C d之间的直流电流I d的方向和直流电压U d的极性不能改变。因此，功率只能从交流电网输送到直流电路，反之不行。这种变频器由于能量只能单方向传送，不能适应再生制动运行，应用场所受到限制。 B、可再生制动：为适应再生制动运行，可在图2-6电路的基础上，增加附加
电路。 一种方法是，在中间直流电路中设法将再生能量处理掉，即在电容C d的两端并联一条由耗能电阻R与功率开关(可以是晶闸管或自关断器件)相串联的电路，如图2-7所示。 当再生电能经逆变器的续流二极管反馈到直流电路时，将使电容电压升高，触发导通与耗能电阻串联的功率开关，再生能量便消耗在电阻上。此法适用于小容量系统。 图2-7 并联耗能电阻的电压型变频器 另一种方法是，在整流电路中设置再生反馈通路—反并联一组逆变桥，如图2-8所示。 此时，U d的极性仍然不变，但I d可以借助于反并联三相桥(工作在有源逆变状态)改变方向，使再生电能回馈到交流电网。此法可用于大容量系统。 图2-8 反并联逆变桥的电压型变频器 （2）电压调节方式 为适应变频调速的需要，变频电源必须在变频的同时，实现变压。对于前述输出矩形波的变频器而言，除了在逆变器输出端利用变压器进行调压或移相调节外，在逆变器输入端调节电压主要有两种方式。 A、采用可控整流器整流：通过对触发脉冲的相位控制直接得到可调直流电压，已如前述，见图2-6。此法电路简单，但电网侧功率因数低，特别是低电压时，
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)
交流调速系统概述
交流调速系统概述 1.1、交流调速系统的特点 对于可调速的电力拖动系统，工程上往往把它分为直流调速系统和交流调速系统两类,这主要是根据采用什么电流制型式的电动机来进行电能与机械能的转换而划分的。所谓交流调速系统，就是以交流电动机作为电能—机械能的转换装置，并对其进行控制以产生所需要的转速。相比于直流电动机，交流电动机具有结构简单，制造成本低，坚固耐用，运行可靠，维护方便，惯性小，动态响应好，以及易于向高压、高速和大功率方向发展等优点。 随着电力电子技术，大规模集成电路和计算机控制技术的迅速发展，交流可调传动得到了广泛的发展，诸如交流电动机的串级调速、各种类型的变频调速，特别是矢量控制技术的应用，使得交流调速系统逐步具备了宽的调速范围、较高的稳速精度、快速的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能。现在从数百瓦的伺服系统到数百千瓦的特大功率高速传动系统，从一般要求的小范围调速传动到高精度、快响应、大范围的调速传动，从单机传动到多机协调运转，已几乎都可采用交流调速传动。 1.2交流调速系统的应用 由于交流调速系统的优越性，其已经普遍应用于现代工业中，主要由以下几个方面：（1）、风机、水泵、压缩机耗能占工业用电的40%，进行变频、串级调速，可以节能。 （2）、对电梯等垂直升降装置调速实现无级调速，运行平稳、档次提高。 （3）、纺织、造纸、印刷、烟草等各种生产机械，采用交流无级变速，提高产品的质量和效率。 （4）、钢铁企业在轧钢、输料、通风等多种电气传动设备上使用交流变频传动。 （5）、有色冶金行业如冶炼厂对回转炉、培烧炉、球磨机、给料等进行变频无级调速控制。 （6）、油田利用变频器拖动输油泵控制输油管线输油。此外，在炼油行业变频器还被应用于锅炉引风、送风、输煤等控制系统。 （7）、变频器用于供水企业、高层建筑的恒压供水。 （8）、变频器在食品、饮料、包装生产线上被广泛使用，提高调速性能和产品质量。 （9）、变频器在建材、陶瓷行业也获得大量应用。如水泥厂的回转窑、给料机、风机均可采用交流无级变速。 （10）、机械行业是企业最多、分布最广的基础行业。从电线电缆的制造到数控机床的制造。电线电缆的拉制需要大量的交流调速系统。一台高档数控机床上就需要多台交流调速甚至精确定位传动系统，主轴一般采用变频器调速（只调节转速）或交流伺服主轴系统（既无级变速又使刀具准确定位停止），各伺服轴均使用交流伺服系统，各轴联动完成指定坐标位置移动。
交流变频调速技术复习考试总结综述
1、交流电动机的变频交流调速技术：用半导体电力电子器件构成的变频器，把50或60Hz 的交流电变成频率可调的交流电，供给交流电动机，用以改变交流电动机的运转速度的技术。 2、转差率：同步转速n0与定子转速n之差称为转速差，转速差与同步转速的比值称为转差率S。额定状态下运行时，异步电动机的转差率sn在0.01~0.06之间；空载时，sn在0.05以下。 3、三相异步电动机的调速方法：调频调速、改变磁极对数、改变转差率。 4、三相异步电动机的机械特性：三个主要特征点①理想空载点（N0）：负载转矩T为零，异步电动机的转速n最大，达到同步转速n0。②启动点（S）：异步电动机接通电源瞬间，电动机的转速n为零，此时的和转矩为启动转矩Ts，称为堵转转矩。③临界点（K）：异步电动机的机械特性有一个拐点K，此时对应的转速为临界转速nk。 5、异步电动机负载的机械特性主要是指负载的阻转矩与转速的关系。常见的有恒转矩负载、恒功率负载和二次方率负载。恒转矩负载（负载功率与转速成正比）、恒功率负载（转速和转矩成反比）、二次方率负载（负载的阻转矩与转速的二次方成正比）。 6、变频器的分类：⑴按变换环节：①(间接变频)交-直-交变频器②(直接变频)交-交变频器 ⑵按电压的调制方式：①PAM(脉幅调制)②PWM(脉宽调制)⑶按滤波方式：①电压型变频器②电流型变频器⑷按输入电源的相数：①三进三出变频器②单进三出变频器⑸按控制方式：①v/f控制变频器②转差频率控制变频器③矢量控制变频器④直接转矩控制变频器⑹按用途：①通用变频器②高性能专用变频器③高频变频器⑺按变频器的供电电压的高低分类：①低压变频器②高压变频器 7、直流电动机的工作原理。为什么直流电动机有优越的调速特性！ 答：直流电动机有两个独立的绕组：定子和转子。定子绕组通入直流电，产生稳定磁场；转子绕组通入直流电，产生稳恒电流；定子的稳恒磁场和转子的电流相互作用，产生机械转矩，
第一讲 交流调速概述及电力电子技术
交流调速系统 第一讲交流调速概述及现代电力电子 主讲人：讲课时间：2007年9月10日 主要内容 ?第一章交流调速概述 ?1.1 电气传动控制系统 ?1.2 交流电动机的调速方法 ?1.3 三相异步电动机的六种调速方式 ?1.4 交流调速的基本类型 第一章交流调速概述 直流电动机拖动和交流电动机拖动先后诞生与19世纪，距今已有100多年的历史，并已成为动力机械的主要驱动装置。 但是，由于技术上的原因，在很长一段时期内，占整个电力拖动系统80%左右的不变速拖动系统中采用的是交流电动机（包括异步电动机和同步电动机），而在需要进行调速控制的高性能拖动系统中则基本上采用的直流电动机。 由于结构上的原因，直流电动机存在以下缺点： （1）需要定期更换电刷和换向器，维护保养困难，寿命较短； （2）由于直流电动机存在换向火花，难以应用于存在易燃易爆气体的恶劣环境； （3）结构复杂，难以制造出大容量、高转速和高电压的直流电动机。 与直流电动机相比，交流电动机则具有以下优点： （1）结构坚固，工作可靠，易于维修保养； （2）不存在换向火花，可以应用于存在易燃易爆气体的恶劣环境； （3）容易制造出大容量、高转速和高电压的交流电动机。 因此，很久以来，人们希望在许多场合下能够用可调速的交流电动机来代替直流电动机，并在交流电动机的调速控制方面进行了大量的研究开发工作。 直至20世纪70年代，交流调速系统的研究开发方面一直未能得到真正能够令人满意的成果，也因此限制了交流调速系统的推广应用。 也正是因为这个原因，在工业生产中大量使用的诸如风机、水泵等需要进行调速控制的电力拖动系统中不得不采用挡板和阀门来调节风速和流量。 这种做法不但增加了系统的复杂性，也造成了能源的浪费。 经历了20世纪70年代中期的第2次石油危机之后，人们充分认识到了节能工作的重要性，并进一步重视和加强了对交流调速技术的研究开发工作。 随着电力电子技术、微电子技术和控制理论的发展，电力半导体器件和微处理器的性能的不断提高，变频驱动技术也得到了显著的发展。 随着各种复杂控制技术在变频器技术中的应用，变频器的性能不断提高，而且应用范围也越来越广。 １
现代交流调速系统总结 期末重点
第一章异步电动机变压变频调速理论基础 1.交流电动机的优点有哪些？ 直流电机的优点：⑴调速优良，易于控制，静态性能好动态响应快 ⑵数学模型简单：线性2阶＋1阶 ⑶易于控制：电枢和励磁线圈可以独立调节 ⑷天然解耦：Ia与Φm线性无关是解耦的 直流电机的缺点：a）结构上存在的机械换向器和电刷 b）体积大 c）维护困难，使用环境受限 d）寿命短 e）在容量发展上受限制 ⊙⊥⊙交流的电动机的优点：(1)结构简单，体积小、转动惯量、小重量轻 (2)坚固耐用 ⑶动态响应好 ⑷价格低廉 交流的电动机的缺点：⑴难于控制，调速性能先天不足 ⑵多变量耦合 ⑶强非线性（自己写：） ⑷高阶次：至少是7阶 2.根据转差功率的去向，交流异步电机的调速方法可分为哪几类？各有哪些方法？ 按电动机的调速方法分类，常见的交流调速方法有： ①降电压调速 ②转差离合器调速 ③转子串电阻调速 ④绕线转子电动机串级调速和双馈电动机调速 ⑤变极对数调速 ⑥变压变频调速等 ⑴转差功率消耗型调速系统①、②、③都属于这种，效率最低，低速时以增加转差功 率的消耗来换取转速的降低的（恒转矩负载时）；结构简单，设备成本最低。 ⑵转差功率馈送型调速系统④大部分转差功率在转子侧通过变流装置馈出或馈入，转 速越低，能馈送的功率越多，效率较高。 ⑶转差功率不变型调速系统⑤、⑥转差功率只有转子铜损，转速高低，转差功率基本 不变，效率更高。分两种，变极对数调速是有级的，应用场合有限；变压变频调速应用最广，可以构成高动态性能的交流调速系统，但定子电路中须配备与电动机容量相当的变压变频器，成本最高。 3.画出异步电动机在调压调速时的机械特性，并说明其特点。 ⑴n0不变（起点） ⑵Te(包括Tst)正比于u1的平方（极值） ⑶Sm不变（极值轴心）
三相异步电动机变频调速系统设计及仿真
天津职业技术师范大学 课程设计说明书题目：三相异步电动机变频调速系统设计及仿真 指导老师： 班级：机检1112班 组员
天津工程师范学院 课程设计任务书 机械工程学院机检1112 班学生 课程设计课题： 三相异步电动机变频调速系统设计及仿真 一、课程设计工作日自 2015 年 1 月 12 日至 2015 年 1 月 23 日 二、同组学生： 三、课程设计任务要求（包括课题来源、类型、目的和意义、基本要求、完成时 间、主要参考资料等）： 1、目的和意义 交流调速是一门重要的专业必修课，它具有很强的实践性。为了加深对所学课程（模拟电子技术、数字电子技术、电机与拖动、电力电子变流技术等）的理解以及灵活应用所学知识去解决实际问题，培养学生设计实际系统的能力，特开设为期一周的课程设计。 2、具体内容 写出设计说明书，内容包括： （1）各主要环节的工作原理； （2）整个系统的工作原理（包括启动、制动以及逻辑切换过程）； （3）调节器参数的计算过程。 2．画出一张详细的电气原理图； 3．采用Matlab中的Simulink软件对整个调速系统进行仿真研究，对计算得到的调节 器参数进行校正，验证设计结果的正确性。将Simulink仿真模型，以及启动过程中的电流、转速波形图附在设计说明书中。 4、考核方式 1．周五采用口试方式进行考核（以小组为单位），成绩按百分制评定。其中小组分数占60%，个人成绩占40%（包括口试情况和上交材料内容）； 2．每天上午8:30--11:30在综合楼226房间答疑。 五、参考文献 1、陈伯时．电力拖动自动控制系统----运动控制系统（第3版）．机械工业出版社，2003 指导教师签字：教研室主任签字：
交流调速系统的现状及发展趋势
交流调速系统的现状及发展趋势 摘要随着电力电子器件的发展，以及对效率的追求，交流调速得到快速发展，加上新技术、新理论不断渗透到交流调速之中，使其不断呈现新的面貌。 关键词交流调速；脉宽调制；智能化 0 引言 近年来，随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，交流传动与控制技术成为目前发展最为迅速的技术之一，电气传动技术面临着一场历史革命，即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。电机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速和起制动性能，高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。深入了解交流传动与控制技术 的走向，具有十分积极的意义。 1 交流调速系统的发展及现状 长期以来,直流电动机由于调速性能优越而掩盖了结构复杂等缺点广泛的应用于工程过程中。直流电动机在额定转速以下运行时,保持励磁电流恒定,可用改变电枢电压的方法实现恒定转矩调速;在额定转速以上运行时,保持电枢电压恒定,可用改变励磁的方法实现恒功率调速。采用转速、电流双闭环直流调速系统可获得优良的静、动态调速特性。因此,20世纪80年代以前,在变速传动领域中,直流调速一直占据主导地位。交流变频调速[1]的优越性早在20世纪20年代被人们所认识。但受当时电力电子器件的限制而未能广泛应用。 从电力拖动的发展过程来看，交、直流两大调速系统一直并存于各个工业领域，虽然由于各个时期科学技术的发展使得它们所处的地位有所不同，但它们始终是随着工业技术的发展，特别是随着电力电子元器件的发展而在相互竞争。随着电力电子器件，单片机的迅速发展，以及现代控制理论向交流电气传动领域的渗透，为交流调速系统的开发研究进一步创造了有利的条件。 1.1 电力电子器件是交流调速装置的支柱 电力电子器件是现代交流调速装置的支柱,其发展直接决定和影响交流调速技术的发展。迄今为止,电力电子器件的发展经历了分立换流关断器件(第一代) →自关断器件(第二代) →功率集成电路PIC (第三代) →智能模块IPM (第四代) 四个阶段。 20世纪80年代中期以前,变频装置功率回路主要采用晶闸管元件。装置的效率、可靠性、成本、体积均无法与同容量的直流调速装置相比。20世纪80年代中期以后用第二代电力电子器件GTR、GTO 、VDMOS-IGBT 等创造的变频装置在性能与价格比上可以与直流调速装置相媲美。随着向大电流、高电压、高频化、集成化、模块化方向继续发展，第三代电力电子器件是20世纪90年代制造变频器的主流产品, 中、小功率的变频调速装置(1—100kw)主要是采用IGBT , 中、大功率的变频调速装置(1000 —10000kw) 采用GTO 器件。20 世纪90 年代至今,电力电子器件的发展进入了第四代。主要实用的第四代器件为:(1) 高压IGBT器件, (2) IGCT 由于GTR 、GTO 器件本身存在的不可克服的缺陷,功率器件进入第三代以来, GTR 器件已被淘汰不再使用。进入第四代后,GTO器件也将被逐步淘汰。第四代电力电子器件模块化更为成熟。如智能化模块IPM 、专用功率器件模块ASPM 等。模块化功率器件将是21 世纪主宰器件。
交流变频调速技术发展的现状及趋势
交流变频调速技术发展的现状及趋势 概述 交流电动机变频调速技术是在近几十年来迅猛发展起来的电力拖动先进技术，其应用领域十分广泛。为了适应科技的发展，将先进技术推广到生产实践中去，交流变频调速技术已成为应用型本科、高职高专电类专业的必修或选修课程。 变频调速技术概述，常用电力电子器件原理及选择，变频调速原理，变频器的选择，变频调速拖动系统的构建，变频技术应用概述，变频器的安装、维护与调试和变频器的操作实验。 在理论上以必需、够用为原则；精心选材，努力贯彻少而精、启发式的教学思想； 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。大家知道，从大范围来分，电动机有直流电动机和交流电动机。由于直流电动机调速容易实现，性能好，因此，过去生产机械的调速多用直流电动机。但直流电动机固有的缺点是，由于采用直流电源，它的滑环和碳刷要经常拆换，故费时费工，成本高，给人们带来不少的麻烦。因此人们希望，让简单可靠价廉的笼式交流电动机也能像直流电动机那样调速。这样就出现了定子调速、变极调速、滑差调速、转子串电阻调速和串极调速等交流调速方式；由此出现了滑差电机、绕线式电机、同步式交流电机。但其调速性能都无法和直流电动机相比。直到20世纪80年代，由于电力电子技术、微电子技术和信息技术的发展，才出现了变频调速技术。它的出现就以其优异的性能逐步取代其他交流电动机调速方式，乃至直流电动机调速系统，而成为电气传动的中枢。 要学习交流电动机的变频调速技术，必须有电力拖动系统的知识。因此，先温习电力拖动系统的基础知识。电力拖动系统由电动机、负载和传动装置三部分组成。描写电力拖动系统的物理量主要是转速，n和转矩T（有时也用电流，因转矩和电动机的电枢电流成正比）。两者之间的关系式称为机械特性。 交流电动机是电力拖动系统中重要的能量转换装置,用来实现将电能转换为机械能。长期以来人们一直在寻求对电动机转速进行调节和控制的方法,起初由于直流调速系统的调速性能优于交流调速系统,直流调速系统在调速领域内长期占居主导地位。 变频调速是通过变频器来实现的，对于变频器的容量确定至关重要。合理的容量选择本身就是一种节能降耗措施。根据现有资料和经验，比较简便的方法有三 种 对于可调速的电力拖动系统，工程上往往根据电动机电流形式分为直流调速系统和交流调速系统两类。它们最大的不同之出主要在于交流电力拖动免除了改变直流电机电流流向变化的机械向器——整流子。 20世纪70年代后，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，使得交流电力拖动系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速范围、高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美。在交流调速技术中，变频调速具有绝对优
用单片机控制的电机交流调速系统设计
用单片机控制的电机交流调速系统设计 文摘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。由于设计中电动机功率不大，所以整流器采用不可控电路，电容器滤波；逆变器采用电力晶体管三相逆变器。系统的总体结构主要由主回路，驱动电路，光电隔离电路，HEF4752大规模集成电路，保护电路，Intel系列单片机，Intel8253定时/记数器，Intel8255可编程接口芯片，Intel8279通用键盘/显示器，I/O接口芯片，CD4527比例分频器和测速发电机等组成。回路中有了检测保护电路就可以使整个系统运行的可靠性有了保障。 关键词MCS-51单片机；HEF4752；8253定时器；晶闸管；整流器；三相异步电动机
Exchange the speed of adjusting to design systematically with the electrical machinery that the one-chip computer controls Zhoumingqiang information and Electrical Engineering School, panzhihua university, Panzhihua 617000 Abstract Frequency conversion that one-chip computer control transfer speed systematic design philosophy with transfer to difference frequency control. Achieve the goal of controlling rotational speed through changing the procedure . Because the motor is not big in power in the design, the rectifier can not adopt controlledly the circuit, the condenser strains waves; Going against the becoming device adopts three phases of the electric transistor to go against the becoming device. The systematic ensemble architecture is by the main return circuit mainly, drive the circuit, the photo electricity isolates the circuit, HEF4752 large scale integrated circuit, protects the circuit, the Intel series one-chip computer, Intel8253 timing /count device of,Intel8255 programmable interface chip,Intel8279 keyboard not in common use / display, I/O interface chip, CD4527 proportion frequency division device and tests the speed such composition as the generator ,etc.. Have the dependability that can make the whole system operate of measuring and protecting the circuit to have guarantee in the return circuit [keywords] MCS-51；HEF4752；time/counter of l8253；selenium；rectifier；three phase eletromotor of asynchronism
《交流调速系统》课后习题答案
《交流调速系统》课后习题答案 第5章闭环控制得异步电动机变压调速系统 5-1异步电动机从定子传入转子得电磁功率中，有一部分就是与转差成正比得转差功率根据对处理方式得不同，可把交流调速系统分成哪几类？并举例说明。 答:从能量转换得角度上瞧，转差功率就是否增大，就是消耗掉还就是得到回收，就是评价调速系统效率高低得标志。从这点出发，可以把异步电机得调速系统分成三类。 1）转差功率消耗型调速系统：这种类型得全部转差功率都转换成热能消耗在转子回路中降电压调速、转差离合器调速、转子串电阻调速都属于这一类。在三类异步电机调速系统中，这类系统得效率最低，而且越到低速时效率越低，它就是以增加转差功率得消耗来换取转速 得降低得（恒转矩负载时）。可就是这类系统结构简单，设备成本最低，所以还有一定得应用价值。 2）转差功率馈送型调速系统：在这类系统中，除转子铜损外，大部分转差功率在转子侧通过变流装置馈出或馈入，转速越低，能馈送得功率越多，绕线电机串级调速或双馈电机调速属于这一类。无论就是馈出还就是馈入得转差功率，扣除变流装置本身得损耗后，最终都转化成有用得功率，因此这类系统得效率较高，但要增加一些设备。 3）转差功率不变型调速系统：在这类系统中，转差功率只有转子铜损，而且无论转速高低 转差功率基本不变，因此效率更高，变极对数调速、变压变频调速属于此类。其中变极对数调速就是有级得，应用场合有限。只有变压变频调速应用最广，可以构成高动态性能得交流调速系统,取代直流调速；但在定子电路中须配备与电动机容量相当得变压变频器，相比之下,设 备成本最高。 5-2有一台三相四极异步电动机，其额定容量为5、5kW,频率为50Hz,在某一情况下运行自定子方面输入得功率为6、32kW,定子铜损耗为341W,转子铜损耗为237、5W,铁心损耗为167、5W,机械损耗为45W,附加损耗为29W试绘出该电动机得功率流程图，注明各项功率或损耗得值，并计算在这一运行情况下该电动机得效率、转差率与转速。 解:，因为, 由已知条件得电磁功率为，所以有 所以
交流调速系统的发展现状
交流调速系统的发展现状 摘要： 随着电力电子器件的发展，以及对效率的追求，交流调速得到快速发展，加上新技术、新理论不断渗透到交流调速之中，使其不断呈现新的面貌。 关键词：交流调速；脉宽调制; 引言 近年来，随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，交流传动与控制技术成为目前发展最为迅速的技术之一，电气传动技术面临着一场历 史革命，即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。电机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量 和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速和起制动性能，高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。深入了解交流传动与控制技术的走向，具有十分积极的意义。 1?现代交流调速技术的发展 现代交流调速的法阵可分为几个阶段20世纪60年代中期，德国的A Schonung等人率先提出了脉宽调制变频的思想，他们把通信系统中的调制技术推广应用于变频调速中，为现代交流调速技术的发展和实用化开辟了新的道路。从此，交流调速理论及应用技术大致沿下述四个方面发展。 （1）电力电子器件的蓬勃发展 电力电子器件是现代交流调速装置的支柱，其发展直接决定和影响交流调速技术的发展。迄今为止，电力电子器件的发展经历了分立换流关断器件（第一代）一自关断器件（第二代）-功率集成电路PIC（第三代）一智能模块IPM （第四代）四个阶段。 20世纪80年代中期以前，变频装置功率回路主要采用晶闸管元件。装置的效率、可靠性、成本、体积均无法与同容量的直流调速装置相比。20世纪80年代中期以后用第二代电力电子器件GTR（ Gia nt Tran sistor）、GTq Gate Turn
交流调速原理及应用(上传)
交流调速原理及应用 第一单元 交流调速的原理 ——异步电机变压变频调速系统（VVVF 系统） 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。 第一节 变压变频调速的基本控制方式 定子每相电动势 m N s 1g S 44.4Φk N f E = 只要控制好 E g 和 f 1 ，便可达到控制磁通Φm 的目的，对此，需要考虑基频（额定频率）以下和基频以上两种情况。 1、基频以下调速 要保持 Φm 不变，当频率 f 1 从额定值 f 1N 向下调节时，必须同时降低 E g ，使 常值=1 f E g 即采用恒值电动势频率比的控制方式。 然而，绕组中的感应电动势是难以直接控制的，当电动势值较高时，可以忽略定子绕组的漏磁阻抗压降，而认为定子相电压 U s ≈ E g ，则得 常值=1 f U s 这是恒压频比的控制方式。
但是，在低频时 U s 和 E g 都较小，定子阻抗压降所占的份量就比较显著，不再能忽略。这时，需要人为地把电压 U s 抬高一些，以便近似地补偿定子压降。 带定子压降补偿的恒压频比控制特性示于图1中的 b 线，无补偿的控制特性则为a 线。 2、基频以上调速 在基频以上调速时，频率应该从 f 1N 向上升高，但定子电压U s 却不可能超过额定电压U sN ，最多只能保持U s = U sN ，这将迫使磁通与频率成反比地降低，相当于直流电机弱磁升速的情况。 把基频以下和基频以上两种情况的控制特性画在一起，如图2所示。 如果电机在不同转速时所带的负载都能使电流达到额定值，即都能在允许温升下长期运行，则转矩基本上随磁通变化，按照电力拖动原理，在基频以下，磁通恒定时转矩也恒定，属于“恒转矩调速”性质，而在基频以上，转速升高时转矩降低，基本上属于“恒功率调速”。 第二节 异步电动机电压－频率协调控制时的机械特性 1、 恒压恒频正弦波供电时异步电动机的机械特性 当定子电压U s 和电源角频率w 1恒定时，异步电机在恒压恒频正弦波供电时的机械特性 方程式T e = f (s )如下：2'lr ls 2122'r s ' r 12 1s p e )()(3L L s R sR R s U n T +++??? ? ??=ωωω 当s 很小时，转矩近似与s 成正比，机械特性T e = f (s )是一段直线。当s 接近于1时， 转矩近似与s 成反比，机械特性T e = f (s )是一段双曲线。当s 为以上两段的中间数值时，机械特性从直线段逐渐过渡到双曲线段，如图3所示。
单片机控制的交流调速系统设计
目录 摘要 (2) 1引言 (3) 1.1交流调速系统的现状 (3) 1.2交流调速系统的特点 (4) 1.3交流调速系统原理 (5) 2交流调速系统的硬件设计 (6) 2.1交流调速系统控制回路设计 (6) 2.2交流调速系统参数设计 (7) 2.3元器件的选用 (11) 3交流调速系统软件设计 (23) 3.1主程序设计及说明 (23) 3.2子程序设计 (26) 4结论 (28) 5参考文献 (28) 6致谢 (29)
单片机控制的交流调速系统设计 摘要 交流变频调速具有调速范围宽，稳速精度高，动态响应快，运行可靠等技术性能，已逐步取代直流电动机调速系统。然而目前的变频器大部分都是线路复杂，价格昂贵，常用于大、中功率的电动机。本课题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。由于设计中电动机功率不大，所以整流器采用不可控电路，电容器滤波；逆变器采用电力晶体管三相逆变器。系统的总体结构主要由主回路，驱动电路，光电隔离电路，SA8282大规模集成电路，保护电路，AT89C51单片机， 8255可编程接口芯片，I/O接口芯片，测速发电机等组成。可以满足各种不同场合的应用，以达到调速节能的效果。 关键词:AT89C51单片机；SA8282；转差频率；交流调速；三相异步电动机
1引言 1.1交流调速系统的现状 电气传动从总体上分为调速和不调速两大类。按照电动机的类型不同，电气传动又分为直流和化大生产的不断发展，生产技术越来越复杂，对生产工艺的要求也越来越高，这就要求生产交流两大类，直流电动机在19世纪先后诞生，但当时的电气传动系统是不调速系统，随着社会机械能够在工作速度，快速启动和制动，正反转等方面具有较好的运行性能。从而推动了电动机的调速不断向前发展，自从1834年直流电动机出现以后，直流电动机作为调速电动机的代表，在工业中得到了广泛的应用。它的优点主要在于调速范围广，静差小，稳定性能好以及具有良好的动态性能，晶闸管变流装置的应用使直流拖动发展到了一个很高的水平，在可逆，可调速与高精度的拖动技术领域中相当长时间内几乎都采用直流拖动系统。尽管如此，直流调速系统却解决不了直流电动机本身的换向问题和在恶劣环境下的不适应问题，同时，制造大容量，高转速以及高电压直流电动机也十分困难，这就限制了直流传动系统的进一步发展。 交流电动机在1885年出现后，由于一直没有理想的调速方案，只被应用于恒速拖动系统，从本世纪30年代起，不少国家才开始提出各种交流调速的原始方案，晶闸管的出现使交流电动调速的发展出现了一个质的飞跃，使得半导体变流技术的交流调速得以实现，国际上在60 年代后期解决了交流电动机调速方案中的关键问题，70年代开始就实现了产品的高压，大容量，小型化，且已经逐渐取代了大部分传统的直流电动机的应用领域。交流调速系统发展迅速的很大一部分原因在于交流电动机本身的优点：没有电刷和换向器，结构简单，寿命长。近年以来大功率半导体器件，大规模集成电路，电子计算机技术的发展，加上交流电动机本身的优越特性，为交流调速提供了广泛的应用前景。目前交流电力拖
基于单片机控制的交流调速系统设计-(1)
基于单片机控制的交流调速系统设计 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。由于设计中电动机功率不大，所以整流器采用不可控电路，电容器滤波；逆变器采用电力晶体管三相逆变器。系统的总体结构主要由主回路，驱动电路，光电隔离电路，SA8282大规模集成电路，保护电路，AT89C51单片机， 8255可编程接口芯片，I/O接口芯片，测速发电机等组成。回路中有了检测保护电路就可以使整个系统运行的可靠性有了保障。 关键词:AT89C51单片机；SA8282；转差频率；交流调速；三相异步电动机
目录 前言 (1) 第1章交流调速系统的概述 (4) 1.1交流调速的基本原理 (4) 1.2 交流调速的特点 (5) 第2章交流调速系统的硬件设计 (7) 2. 1 转差频率控制原理： (7) 2. 2 系统设计的参数 (7) 2.3 用单片机控制的电机交流调速系统设计 (7) 2.3.1调速系统总体方案设计 (7) 2.3.2 元器件的选用 (9) 2.3.3 系统主回路的设计以及参数计算 (12) 2.3.4 SPWM控制信号的产生 (15) 2.3.5 光电隔离及驱动电路设计 (17) 2.3.6 故障检测及保护电路设计 (18) 2.3.7 模拟量输入通道的设计 (18) 第3章系统软件的设计 (19) 3.1 主程序的设计 (19) 3.2 转速调节程序 (19) 3.3 增量式PI运算子程序 (20) 3.4故障处理程序 (21) 3.5 部分子程序 (22) 3.5.1 AD0809的编程 (22) 3.5.2 8255的编程 (23) 结论 (23) 参考文献 (23)
现代交流调速技术的发展与现状
1 现代交流调速技术的发展 20 世纪60 年代中期,德国的A Schonung 等人率先提出了脉宽调制变 频的思想,他们把通信系统中的调制技术推广应用于变频调速中,为现 代交流调速技术的发展和实用化开辟了新的道路。从此,交流调速理 论及应用技术大致沿下述四个方面发展。 1. 1 电力电子器件的蓬勃发展 电力电子器件是现代交流调速装置的支柱,其发展直接决定和影响交 流调速技术的发展。迄今为止,电力电子器件的发展经历了分立换流 关断器件(第一代) →自关断器件(第二代) →功率集成电路PIC(第三代) →智能模块IPM(第四代) 四个阶段。20 世纪80 年代中期以前,变 频装置功率回路主要采用晶闸管元件。装置的效率、可靠性、成本、体积均无法与同容量的直流调速装置相比。20 世纪80 年代中期以后 用第二代电力电子器件GTR ( Giant Transistor) 、GTO ( Gate TurnOff thyistor) 、VDMOS - IGBT( Insulated Gate Bipolar Transis2tor) 等创造 的变频装置在性能与价格比上可以与直流调速装置相媲美。随着向 大电流、高电压、高频化、集成化、模块化方向继续发展,第三代电 力电子器件是20 世纪90 年代制造变频器的主流产品, 中、小功率的 变频调速装置( 1 —100kw) 主要是采用IGBT , 中、大功率的变频调 速装置(1000 —10000kw) 采用GTO 器件。20 世纪90 年代至今,电力
电子器件的发展进入了第四代。主要实用的第四代器件为: (1) 高压IGBT 器件, (2) IGCT( Insulated Gate ControlledTransistor) 器件, (3) IEGT ( Injection Enhanced Gate Transis2tor) 器件, (4) SGCT(Symmetrical Gate Commutated Thyristor)器件。由于GTR、 GTO 器件本身存在的不可克服的缺陷,功率器件进入第三代以来, GTR 器件已被淘汰不再使用。进入第四代后,GTO 器件也将被逐步 淘汰。第四代电力电子器件模块化更为成熟。如智能化模块IPM、 专用功率器件模块ASPM 等。模块化功率器件将是21 世纪主宰器件。需要指出的是,以上所述的全控型开关功率器件主要应用于异步电动 机变频调速系统中,其原因众所周知。但是目前同步电动机变频调速 系统中仍采用晶闸管,其原因也是众所周知的。一代电力电子器件带 来一代变频调速装置,性价比一代高过一代。在人类社会进入信息化 时代后,电力电子技术连同电力传动控制与计算机技术一起仍是21 世 纪最重要的两大技术。 1. 2 脉宽调制(PWM) 技术 脉宽调制(PWM) 技术的发展和应用优化了变频装置的性能,变频调速系统采用PWM 技术不仅能够及时准确地实现变压变频控制要求,而 且更重要的意义是抑制逆变器输出电压或电流中的谐波分量,从而降 低或消除了变频调速时电机的转矩脉动,提高了电机的工作效率,扩大