《微机控制的交直交变频调速系统设计》-毕业论文（设计）.doc

微机控制的交直交变频调速系统设计 PAGE 2 1绪论 1.1交流电机变频调速概述 在调速传动系统中使用交流电动机具有更大的吸引力，这是因为交流电动机与直流电机相比具有一系列显著的优点： （1）交流电机不存在换向器圆周速度的限制，也不存在电枢元件中电抗电势数值的限制。 （2）其转速可以设计得比相同功率直流电机的转速更高，因而单位功率重量指标更低。 （3）交流电机的电枢电压和电流的数值都不受换向器的限制，因而，其单机功率可比直流电的单机功率更大。由于以上两点，在要求增大电机单机功率、减轻重量并且安装位置受到严格限制的场合。 （4）由于交流电机的结构简单，没有换向墨那种复杂、精密、耗费制造工时的部件又由于成单位功率重量指标较低，因而其制造成本低廉。 （5）直流电机在高速范围运行时，由于电抗电势数值的限制，一般不能发挥其额定功率，即使是有补偿绕组的直流电动机，就是在最高速时的输出功率也仅能达到额定功率的80%，对于无补偿绕组的直流电机就更低。而交流电动机没有这种限制，高速时仍可发挥较大的功率，甚至能以额定功率作恒功率运行。 （6）交流电机没有换向器之类需要经常保养、维护的部件，在安装场地受限制、不易接近的场合也能使用。在环境恶劣的条件下，在不允许有火花的情况下也能可靠的工作。维修费用低廉。 电动机作为把电能转换为机械能的主要设备，在实际应用中，一是要使电动机具有较高的机电能量转换效率；二是根据生产机械的工艺要求控制和调节电动机的旋转速度。电动机的调速性能好坏对提高产品质量、提高劳动生产率和节省电能有着直接的决定性影响。电动机和控制装置一起合成电力传动自动控制系统。以直流电动机作为控制对象的电力传动自动控制系统称之为直流调速系统；以交流电动机作为控制对象的电力传动自动控制系统称之为交流调速系统。根据交流电机的类型，相应有同步电动机调速系统和异步电动机调速系统。 异步电动机调速系统种类很多，常见的有：①降电压调速；②电磁转差离合器调速；③绕线转子异步电机转子串电阻调速；④绕线转子异步电机串级调速；⑤变极对数调速；⑥变频调速等等。 按照交流异步电动机的基本原理，从定子传入转子的电磁功率，可分为两部分：一部分，是拖动负载的有效部分，另一部分是转差功率，与转差率成正比。从能量转换的角度来看，转差功率是否增大，是消耗掉还是回收，显然是评价调速系统效率高低的一种标志。从这点出发，可以把异步电动机调速系统分为三大类： （1）转差功率消耗型调速系统——全部转差功率都转换成热能的形式消耗掉。上述的①②③三种调速方法都属于这一类。在三类之中，第一类调速系统的效率最低，而且它是以增加转差率的消耗来换取转速的降低(恒转矩负载时)，越向下调速效率越低。 （2）转差功率回馈型调速系统——转差功率的一部分消耗掉，大部分则通过变流装置回馈电网或者转化为机械能予以利用。转速越低时回收的功率越多，上述第四种调速方法串级调速属于这一类。这类调速系统的效率显然比第一类高，但增设的变流装置总要多消耗一部分功率，因此还不是很理想。 （3）转差功率不变型调速系统——转差功率中转子铜损部分的消耗是不可避免的，但在这类系统中无论转速高低，转差功率的消耗基本不变，因此效率最高。上述的第⑤⑥两种调速方法属于此类。变极对数调速是有级调速，应用场合有限。只有变频调速应用最广，可以构成高动态性能的交流调速系统，取代直流调速，最有发展前途[1-2]。 1.2本课题研究背景 在工业、农业、交通运输业和国防事业的许多部门中，要求许多的电力传动系统能够进行精确灵活而连续的速度控制，并能稳定的运行。为了满足这些要求，以往一直主要使用直流电动机。调节直流电动机的电枢端电压或励磁电流就可方便的获得调速特性。但是，在调速传动系统中使用交流电动机具有更大的吸引力，这是因为交流电动机与直流电控机相比具有一系列显著的优点，虽然交流电机比直流电机具有以上的许多优点，可是，由于交流电机的调速一直比较困难，所以，长期以来，交流电机只能作恒速运行，而在要求精度、灵活、连续调速的传动系统中，直流电机调速一直占主要地位。 然而近年来，随着电力电子技术、微电子学、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，电力传动技术朝高性能，大功率，低谐波和宽调速范围等方向发展,电力传动领域正发生着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的革命。交流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，被国内公认为最有发展前途的调速方式，成为当今节电、改善工艺流程以及提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。从节能的观点要求把原来作恒速运行的交流电机传动系统改为调速传动。因而，在电力传动领域里正在日益重视发展交流电机的调速传动。自从能源问题引起世界各国的普遍注意以来，在电力传动系统中如何节能也成为重要的课