交直交变频调速系统原理

交直交变频调速系统的仿真研究

摘 要

近些年来，随着现代电力电子技术、计算机技术和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。变频调速技术的迅速发展被越来越多的应用于电机控制领域中，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，以及广泛的适用范围和调速时因转差功率不变而无附加能量损失等优点而被国内外公认为是最有发展前途的高效调速方式。所以，对交直交变频调速系统的基本工作原理和特性的研究是十分有积极意义的。

本文主要研究了变频调速系统的基本组成部分，主要包括三部分：一是将工频电源变换为直流电源的整流模块电路；二是由整流模块和逆变模块回路产生的电压脉动的滤波回路，也称储能回路；三是将直流电源变换为交流电源的逆变模块电路。以Matlab/Simulink为仿真工具，搭建交直交变频调速系统的各部分的.仿真模型，并对仿真结果进行分析研究。了解交直交变频调速系统的基本工作原理、特性以及分析谐波对交直交变频调速系统的影响。

郑州大学毕业（设计）论文 摘要

随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，交流变频调速技术得到了迅速发展，其显著的节能效益，高精确的调速精度，宽泛的调速范围，完善的保护功能，以及易于实现的自动通信功能，得到了广大用户的认可，在运行的安全可靠、安装使用、维修维护等方面，也给使用者带来了极大的便利。因此，研究交—直—交变频调速系统的基本工作原理和作用特性意义十分重大。

本文研究了变频调速系统的基本组成部分，主回路主要有三部分组成：将工频电源变换为直流电源的“整流器”；吸收由整流器和逆变器回路产生的电压脉动的“滤波回路”，也是储能回路；将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。使用Matlab/Simulink搭建交—直—交变频调速系统的仿真模型，通过试验对该交—直—交变频调速系统的基本工作原理、工作特性及作用有更深的认识，也对谐波对于交—直—交变频调速系统的影响有了一定的了解。

关键词 ：交—直—交变频，整流，逆变，谐波，仿真。

I

Abstract

With power electronic technology, computer technology, automatic control tech-nology is

摘要

摘要

电梯是一种用于电力拖动的特殊升降设备，是现代城市生活中必不可少且应用最广泛的垂直交通运输工具。随着社会的不断发展，电梯从手柄开关操纵电梯、按钮控制电梯发展到了现在的群控电梯，为高层运输做出了不可磨灭的贡献。

随着电力电子技术和计算机控制技术的飞速发展，交流变频调速技术的发展十分迅速。变频调速电梯使用了先进的PWM技术，明显改善了电梯运行质量和性能；调速范围广、控制精度高、动态性能好，舒适、安静、快捷，几乎可与直流电机相互媲美。同时也明显改善了电动机供电电源的质量，减少了谐波，提高了效率和功率因数，节能显著。

本设计在采用PLC和变频器相互结合而实现电梯常规控制的基础上，通过对变频器和PLC芯片的合理选择和设计，大大提高了电梯的控制水平，并改善了电梯运行的舒适感，使电梯达到了较为理想的控制和运行效果。

关键词：电梯，PWM控制，变频调速

I

ABSTRACT

ABSTRACT

Summary elevator is a special electric traction e

变频调速的方法及节能原理

变频调速的方法

变频调速就是通过改变输入到交流电机的电源频率，从而达到调节交流电动机的输出转速的目的。

交流异步电动机的输出转速由下式确定： n=60f(1—S)/p （1）

式中 n——电动机的输出转速； f——输入的电源频率； S——电动机的转差率； p——电机的极对数。

由公式(1)可知，电动机的输出转速与输入的电源频率、转差率、电机的极对数有关系，因而交流电动机的直接调速方式主要有变极调速(调整p)、转子串电阻调速或串级调速或内反馈电机(调整S)和变频调速(调整f)等。

变频调速器从电网接收工频50Hz的交流电，经过恰当的强制变换方法，将输入的工频交流电变换成为频率和幅值都可调节的交流电输出到交流电动机，实现交流电动机的变速运行。

将工频交流电变换成为可变频的交流电输出的变换方法主要有两种：一种称为直接变换方式，又称为交—交变频方式，它是通过可控整流和可控逆变的方式，将输入的工频电直接强制成为需要频率的交流输出，因而称其为交流—交流的变频方式。另一种称为间接变换方式，又称为交-直-交变频方式，它是先将输入的工频交流电通过全控/半控/不控整流变换为

SPWM变频调速系统

摘要：变频调速是交流调速中的发展方向。变频调速也有多种方法，本文对目前研究领域相当活跃的正弦波脉宽调制技术(SPWM)的变频调速作了一定的研究，并进行了实践。异步电动机的调速原理是研究控制算法的基石，因文首先介绍了异步电动机的调速特性，从而展开介绍SPWM变频调速的理论基础.包括变频调速控制思想的由来，控制方法的可行性。变频调速的控制算法也有许多，本文对目前大部分通用变频器所采用的控制算法——恒压频比控制，给出了完整的硬件电路设计和软件程序流程设计。本文采用了Intel8OC196MC十六位单片机作为控制电路的CPU，采用该单片机的控制系统是本设计的硬件核心部分。因此本文先简单的介绍此单片机与该设计相关的特性，继而介绍本系统的硬件设计和软件设计。

关键词:变频器;恒压频比控制;正弦波脉宽调制:8OC196MC单片机。

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Abstract：Variable- speed drive system is the direction of AC Variable-speedd rive system.There are many modes for frequency-varied speed -regulated. I

恒压变频比调速控制系统

余剑 201231006093

设计要求：

设计控制系统，根据控制磁通不变的方法，对恒压频比的系统设计方案进行论证。画出系统原理图，进行元器件的选择和相关参数的计算。

总体设计：

异步电动机变频调速系统

在电动机调速时，一个重要的因素是希望保持每级的磁通量?m为额定值不变，磁通太弱没有充分利用电机的铁心，是一种浪费，若要增大磁通，又会使铁心饱和。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。对于直流电机。励磁系统是独立的，只要对电枢反应的补偿合适，保持磁通?m不变是很容易做到的。在交流异步电机中，磁通是定子和转子磁势合成产生的。 我们知道，三相异步电机定子每相电动势的有效值是：

Eg?4.44f1N1kN1?m （1）

式中Eg——气隙磁通和定子每相中感应电动势有效值，单位为V；

f1——定子频率，单位为Hz；

N1——定子每相绕组内联匝数； kN1——基波绕组系数；

?m——每极气隙磁通量，单位为Wb；

由式（1-1）可知，只要控制好Eg和f1，便可达到控制磁通?m的目的，对

变频调速题库

一． 填空题

1．有电动机带动生产机械运行的系统叫做电力拖动系统；一般由电动机、传动机械、生产机械、控制设备等部分组成。 2．在电力拖动系统中，负载的类型主要有：恒转矩负载、恒功率负载、二次方律负载。 3．三相异步电动机的调速方法主要有：变极调速、变频调速、改变转差率S调速等。 4．三相异步电动机的制动方法主要有：再生制动、直流制动和反接制动。

5．变频器的分类方法有多种，按照主电路直流环节储能方式分类，可以分为电压型变频器和电流型变频器。 6．占空比按正弦规律变化的脉宽调制方法叫做正弦波脉宽调制（SPWM）。 7．变频器的控制模式主要有：V/F控制模式、矢量控制模式。

8．在交－直－交变频器中，其主电路基本由整流部分、逆变部分、制动部分等三部分组成。

9. 在低压交流电动机的变频传动控制中，应用最多的功率器件有GTO、GTR、IGBT以及智能模块IPM。

10．在交—直—交变频器的电路中，滤波电容CF的作用是对整流电压进行滤波，它是电压型变频器的主要标志，对电流型变频器来说滤波的元件是电感。

11．调频调压时，要维持U1/ f1＝常数，技术上有两种方法：脉幅调制（PAM）和脉宽调制（PWM）

12．把Ku=Kf时的U/f控制曲

SPWM变频调速系统

摘要：变频调速是交流调速中的发展方向。变频调速也有多种方法，本文对目前研究领域相当活跃的正弦波脉宽调制技术(SPWM)的变频调速作了一定的研究，并进行了实践。异步电动机的调速原理是研究控制算法的基石，因文首先介绍了异步电动机的调速特性，从而展开介绍SPWM变频调速的理论基础.包括变频调速控制思想的由来，控制方法的可行性。变频调速的控制算法也有许多，本文对目前大部分通用变频器所采用的控制算法——恒压频比控制，给出了完整的硬件电路设计和软件程序流程设计。本文采用了Intel8OC196MC十六位单片机作为控制电路的CPU，采用该单片机的控制系统是本设计的硬件核心部分。因此本文先简单的介绍此单片机与该设计相关的特性，继而介绍本系统的硬件设计和软件设计。

关键词:变频器;恒压频比控制;正弦波脉宽调制:8OC196MC单片

绪论

1.1.1引言 ................................... 3 1.1.2变频调速发展的条件 ...................... 4 1.1.3变频器的发展方向 ........................ 6

1.1研究的现状 .................

一、绪论

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势，并且它的调速性能与可靠性不断完善，价格不断降低，特别是变频调速节电效果明显，而且易于实现过程自动化，深受工业行业的青睐。

交流异步电动机的调速方式有多种，诸如调压调速、变级调速、串级调速、滑差调速等，而变频调速优于上述任何一种调速方式，是当今国际上广泛采用的效益高、性能好、应用广的新技术。它采用微机控制、电力电子技术及电机传动技术取得工业交流异步电机的无级调速功能。目前在国内外已广泛应用，是自动化电力传动的发展方向。

二、交流变频调速

2.1、交流变频调速的优异特性

1．调速时平滑性好，效率高。低速时，特性静关率较高，相对稳定性好。 2．调速范围较大，精度高。

3．起动电流低，对系统及电网无冲击，节电效果明显。 4．变频器体积小，便于安装、调试、维修简便。 5．易于实现过程自动化。

6．必须有专用的变频电源，目前造价较高。

7．在恒转矩

PLC应用

824 852

摘 要随着变频调速技术的应用日 益广泛,应用水平的不断提高,对变频调速控制系统的精度要求也越来越高.目许多变频调速装置属于开环控制方前,式,不能满足较高精度的要求.为提高调速系统的精度,一般都需要进行闭环控制.交流异步电机因其价格低廉,经久耐用,易于维修,适合在恶劣的环境中使用等优点已得到广泛的应用.但交流电机的数学模型和运算较为复

杂,制特性会受其控对象内参数变化的部影响,而用固定的因调节器去控制时,往往难以得到较理想的静动态特性.采取可靠的PC和变频器控制交流 L异步电机方法,把模糊控制算法引入到控制系统中,提高了系统的静动态特性.

本文结合异步电动机速度闭环控制, 提出了一种基于PC L的模糊逻辑控制实现方法.首先对模糊控制变频调速系统进行总体设计,然后重点进行 P C变频器与上位机通信程序设计.在此基础上,论述了 L,模糊控制器的原理和结构,用P C编程实现了模糊控制器的设计. L所开发的系统将模糊控制与P C相结合, L克服了传统的调节器超调大的缺点,充分发挥了PC控制灵活, L编程方便,适应性强的优点,提高了控制的精确度.实验结果表明,该系统能对电机转速实现精确控制,实用性强,具有一定的