交流异步电动机调压调速节能

安徽理工大学毕业设计(论文)

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相关技术的研究己成为现代电气传动领域的一个重要课题,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展，交流变频调速技术还将会取得巨大进步。

本文对变频调速理论，逆变技术，SPWM产生原理进行了研究，在此基础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，同时采用EXB840构成IGBT的驱动电路，整流电路采用二极管，可使功率因数接近1，并且只用一级可控的功率环节，电路结构比较简单。

本文在控制上采用恒Vf控制，同时，软件程序使得参数的输入和变频器运行方式

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。

关键字:变频调速，正弦脉宽调制，Vf控制，SA4828波形发生器

i

安徽理工大学毕业设计(论文)

AC INDUCTION MOTOR SPEED-ADJUSTED SYSTEM DESIGN

ABSTRACT

Recently, th

目 录

摘 要............................................................... I

1概述 .............................................................. 1

1.1三相异步电动机的调速方法..................................... 2 1.2调压调速的简介............................................... 2 1.3课程设计的要求............................................... 3

2三相异步电动机调压调速系统的组成 .................................. 4 3三相异步电动机调压调速系统的设计和实现 ............................ 7

3.1三相异步电动机调压调速系统的电路............................. 7 3.2三相异步电动机在不同电压的机械特性........................... 8 3.

三相异步电动机晶闸管调压调速仿真

***

(陕西西安710054 )

摘要：利用Matlab建立异步电动机晶闸管调压调速模型，通过调节反并联晶闸管的触发角可以对异步电动机定子电压进行控制，对开环和闭环系统进行仿真比较，不断调整寻找最佳的控制参数，最终得到闭环系统的最佳模型，并给以扰动测试该系统。

关键词：晶闸管调压调速闭环控制参数

0 引言

随着电力电子器件的发展，电动机调速发展迅速，目前应用较为广泛的分别是变频调速（VVVF）、直接转矩调速（DTC）和调压调速（VV），其中传统的调压调速是各种调速方法中较简单，且易于实现的的一种调速方法，在一些转速转矩要求不高的场合仍有大量应用。

1 调压调速

调压调速的基本特征是电动机同步转速保持为额定值不变，而气隙磁通

?Usm?4.44f1NskNs

随着定子电压????的降低而减小，属于弱磁调速。三相异步电动机调压调速的机械特性表达式如下：

????可调，电磁转矩与定子电压的平方成正比，机械特性如图1所示

图1调压调速机械特性图

带恒转矩负载工作时，普通笼型异步电机变电压时的稳定工作点为 A、B、C，转差率 s 的变化范围不超过 0 ~ sm，调速范围有限。如果带风机类负载运行，则工作点

异步电动机节能控制系统

摘 要

异步电动机因其结构简单、运行可靠、维修方便、价格便宜等优点而广泛应 用于各行各业。众所周知电机直接起动有着诸多的弊端；电机轻载运行时，功率 损耗增大，效率和功率因数都将大大降低。因此对异步电动机实施有效的控制， 保证电机的节能运行，避免电机对电网造成冲击，使之安全经济运行具有十分重 要的意义。

本文首先进行了异步电动机的功耗分析，通过电路分析和数学推导建立了异 步电动机的数学模型及等效电路。对于恒转矩和变转矩两种不同性质的负载，分 别讨论了损耗与定子端电压的关系，论证了两种不同负载情况下降压节能的依据。 在分析电机功率因数角的变化规律及功率因数角对晶闸管输出电压的影响的基础 上，提出了异步电动机在轻载或空载运行时通过检测功率因数并经过一定规则降 低定子端电压来达到提高功率因数目的的模糊控制方法，完成了异步电动机节能 运行控制系统的软硬件设计，并进行了系统的仿真研究与实验研究。仿真结果及 实验结果表明该节能控制器能完成软起动及轻载调压节能的功能。

文中还对异步电动机节能控制器的一些技术难点和关键问题提出了有效的解 决方法。本文研制了一种通过检测晶闸管的导通与关断，以及检测电网电压同步 信号，由87C196KC实现

异步电动机节能控制系统

摘 要

异步电动机因其结构简单、运行可靠、维修方便、价格便宜等优点而广泛应 用于各行各业。众所周知电机直接起动有着诸多的弊端；电机轻载运行时，功率 损耗增大，效率和功率因数都将大大降低。因此对异步电动机实施有效的控制， 保证电机的节能运行，避免电机对电网造成冲击，使之安全经济运行具有十分重 要的意义。

本文首先进行了异步电动机的功耗分析，通过电路分析和数学推导建立了异 步电动机的数学模型及等效电路。对于恒转矩和变转矩两种不同性质的负载，分 别讨论了损耗与定子端电压的关系，论证了两种不同负载情况下降压节能的依据。 在分析电机功率因数角的变化规律及功率因数角对晶闸管输出电压的影响的基础 上，提出了异步电动机在轻载或空载运行时通过检测功率因数并经过一定规则降 低定子端电压来达到提高功率因数目的的模糊控制方法，完成了异步电动机节能 运行控制系统的软硬件设计，并进行了系统的仿真研究与实验研究。仿真结果及 实验结果表明该节能控制器能完成软起动及轻载调压节能的功能。

文中还对异步电动机节能控制器的一些技术难点和关键问题提出了有效的解 决方法。本文研制了一种通过检测晶闸管的导通与关断，以及检测电网电压同步 信号，由87C196KC实现

异步电动机节能控制系统

摘 要

异步电动机因其结构简单、运行可靠、维修方便、价格便宜等优点而广泛应 用于各行各业。众所周知电机直接起动有着诸多的弊端；电机轻载运行时，功率 损耗增大，效率和功率因数都将大大降低。因此对异步电动机实施有效的控制， 保证电机的节能运行，避免电机对电网造成冲击，使之安全经济运行具有十分重 要的意义。

本文首先进行了异步电动机的功耗分析，通过电路分析和数学推导建立了异 步电动机的数学模型及等效电路。对于恒转矩和变转矩两种不同性质的负载，分 别讨论了损耗与定子端电压的关系，论证了两种不同负载情况下降压节能的依据。 在分析电机功率因数角的变化规律及功率因数角对晶闸管输出电压的影响的基础 上，提出了异步电动机在轻载或空载运行时通过检测功率因数并经过一定规则降 低定子端电压来达到提高功率因数目的的模糊控制方法，完成了异步电动机节能 运行控制系统的软硬件设计，并进行了系统的仿真研究与实验研究。仿真结果及 实验结果表明该节能控制器能完成软起动及轻载调压节能的功能。

文中还对异步电动机节能控制器的一些技术难点和关键问题提出了有效的解 决方法。本文研制了一种通过检测晶闸管的导通与关断，以及检测电网电压同步 信号，由87C196KC实现

实验四 双闭环三相异步电动机调压调速系统（验证性）

一．实验目的

1．熟悉相位控制交流调压调速系统的组成与工作。

2．了解双闭环三相异步电动机调压调速系统的原理及组成。

3．通过测定系统的静特性和动态特性进一步理解交流调压系统中电流环和转速环的作用。

二．实验内容

1．测定绕线式异步电动机转子串电阻时的人为机械特性。 2．测定双闭环交流调压调速系统的静特性。 3．测定双闭环交流调压调速系统的动态特性。

三．实验系统组成及工作原理

双闭环三相异步电动机调压调速系统的主电路为三相晶闸管交流调压器及三相绕线式异步电动机（转子回路串电阻）。控制系统由电流调节器(ACR)，速度调节器(ASR)，电流变换器(FBC)，速度变换器(FBS)，触发器(GT)，一组桥脉冲放大器等组成。其系统原理图如图7-1所示。

整个调速系统采用了速度，电流两个反馈控制环。这里的速度环作用基本上与直流调速系统相同而电流环的作用则有所不同。在稳定运行情况下，电流环对电网波动仍有较大的抗扰作用，但在起动过程中电流环仅起限制最大电流的作用，不会出现最佳起动的恒流特性，也不可能是恒转矩起动。

异步电机调压调速系统结构简单，采用双闭环系统时静差率较小，且比较容易实现正，反转，反接和能

实验报告

课程名称：数字调速

实验项目：三相异步电机恒压频比调速系统仿真专业班级：自动化1303班

姓名：任永健学号：130302307 实验室号：实验组号：

实验时间：批阅时间：

指导教师：成绩：

..

;. 沈阳工业大学实验报告（适用计算机程序设计类）

专业班级：自动化1303班学号：130302307 姓名：任永健

实验名称：三相异步电机恒压频比调速系统仿真

1.实验目的：

熟悉SIMULINK环境。

建立三相异步电机恒压频比调速系统模型并仿真分析。

2.实验内容：

设计并在simulinnk下搭建三相异步电机恒压频比环调速系统

3. 实验方案（程序设计说明）

异步电机的调速有多种方法，转速开环恒压频比控制是交流电动机变频调速最基本的一种控制转速方式，在一般的变频调速装置里面都嵌入有这项功能，工作方式为恒压频比的调速方式能满足大多数场合交流电动机调速控制的要求，使用起来也相对方便，是通用变频器的基本模式。但在低压时候需要一定的补偿电压，采用恒压频比控制，在基频以下的调速过程中的转差率会保持不变，电动机的所以会机械特性会相对较硬，电动机有较好的调速性能。

正选脉冲宽度调制三相逆变电路，是一种以三角波做载波的应用冲量等效原理而获得理想交流电源的电路装置，在调制比与载波比一定

实验报告

课程名称：数字调速

实验项目：三相异步电机恒压频比调速系统仿真专业班级：自动化1303班

姓名：任永健学号：130302307 实验室号：实验组号：

实验时间：批阅时间：

指导教师：成绩：

..

;. 沈阳工业大学实验报告（适用计算机程序设计类）

专业班级：自动化1303班学号：130302307 姓名：任永健

实验名称：三相异步电机恒压频比调速系统仿真

1.实验目的：

熟悉SIMULINK环境。

建立三相异步电机恒压频比调速系统模型并仿真分析。

2.实验内容：

设计并在simulinnk下搭建三相异步电机恒压频比环调速系统

3. 实验方案（程序设计说明）

异步电机的调速有多种方法，转速开环恒压频比控制是交流电动机变频调速最基本的一种控制转速方式，在一般的变频调速装置里面都嵌入有这项功能，工作方式为恒压频比的调速方式能满足大多数场合交流电动机调速控制的要求，使用起来也相对方便，是通用变频器的基本模式。但在低压时候需要一定的补偿电压，采用恒压频比控制，在基频以下的调速过程中的转差率会保持不变，电动机的所以会机械特性会相对较硬，电动机有较好的调速性能。

正选脉冲宽度调制三相逆变电路，是一种以三角波做载波的应用冲量等效原理而获得理想交流电源的电路装置，在调制比与载波比一定

异步电机分析

第一节异步电动机的工作原理

1..转差，转差率（为什么叫异步电动机？）

?切割磁力线是产生转子感应电流和电磁转矩的必要条件。

?转子必须与旋转磁场保持一定的速度差，才可能切割磁力线。

?旋转磁场的转速用nl表示，称为同步转速;转子的实际转速用n表示，转差An=nl-no

?转差率：旳

?转差率是异步电动机的一个基本变量，在分析异步电动机运行时有着重要的地位。

O起动瞬间，n二0, s二1

O理想空载运行时：n二nl,s二0

o作为电动机运行时，s的范围在0---1之间。

O转差率一般很小，如S二0.03。

o制动运行时，电磁转矩方向与转速方向相反，即nl与n反向，s>l

O发电运行时，n高于同步转速n 1, s<0.

?根据转差率可以区分异步电动机运行状态：

s>l s=l s=O s<0

.制动运彳；电动运行：~发电运行

2.电势平衡方程式

1、定子绕组电势平衡方程式

?定子绕组接到交流电源上，与电源电压相平衡的电势（压降）包括：

?主电势（感应电势）：

O定子绕组通入三相对称交流电流时，将会产生旋转的主磁通，同时被定子绕组和转子绕组切割，并在其中产生感应电势。

o定子绕组感应电势的有效值：耳=444加啓1札1

?漏磁电势（漏抗压降）

O定子漏磁通：