异步电动机变频调速系统【参考】.docVIP

《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：交直交和交交。 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的交流电。由于中间不经过直流环节不需换流，1/3～1/2,所以不能高速运行。 .交直交型变频器交直交它根据直流部分电流、电压的不同形式，又可分为电压型和电流型两种由于电压型变频器是作为电压源向交流电动机提供交流电功率，它主要适用于中、小容量的交流传动系统。与之相比电流型变频器施加于负载上的电流值稳定不变，其特性类似于电流源交直交型变频器2交流异步电动机变频调速原理及方法 2.1 三相异步电机工作的基本原理 2.1.1 异步电机的等效电路 异步电动机的转子能量是通过电磁感应而得来的。定子和转子之间在电路上没有任何联系，其电路可用图2.1来表示[3]。 图2.1异步电动机的定、转子图 图2.1中：其有效值可计算如下： （2-1） 电动机的T形等效电路图，由于交流异步电动机三相对称，所以现只取A相进行计算分析。A相的T形等效电路如图2.2所示。 图2.2 电动机的T形等效电路图 2.1.4 异步电机变频调速原理 交流异步电动机是电气传动中使用最为广泛的电动机类型。我国异步电动机的使用容量约占拖动总容量的八成以上，因此了解异步电动机的调速原理十分重要。 交流调速是通过改变电定子绕组的供电的频率来达到调速的目的的，但定子绕组上接入三相交流电时，定子与转子之间的空气隙内产生一个旋转的磁场，它与转子绕组产生感应电动势，出现感应电流，此电流与旋转磁场相互作用，产生电磁转矩。使电动机转起来。电机磁场转速称为同步转速，用表示： （2-7） 式中：为三相交流电源频率，一般是50Hz；为磁极对数。当=1是，=3000r／min；=2时，=1500r／min。 由上式可知磁极对数越多，转速就越慢，转子的实际转速比磁场的同步转速要慢一点，所以称为异步电动机，这个差别用转差率表示： （2-8） 在加上电源转子尚未转动瞬间，=0，这时=1；启动后的极端情况=，则=0，即在0～1之间变化，一般异步电动机在额定负载下的 =1%～6%。综合（2-7）和（2-8）式可以得出： （2-9） 由式（2-9）可以看出，对于成品电机，其极对数已经确定，转差率的变化不大，则电机的转速与电源频率成正比，因此改变输入电源的频率就可以改变电机的同步转速，进而达到异步电机调速的目的。 3变频器主电路设计 3.1 主电路的工作原理 变频调速实际上是向交流异步电动机提供一个频率可控的电源。能实现这个功能的装置称为变频器。变频器由两部分组成：主电路和控制电路，其中主电路通常采用交-直-交方式，先将交流电转变为直流电，再将直流电转变为频率可调的交流电。。 图3.1 电压型交直交变频调速主电路 3.1.1 主电路各部分的设计 1.交直电路设计 选用整流管组成三相整流桥，对三相交流电进行全波整流。整流后的电压为==1.35×380V=513V。滤除整流后的电压波纹，并在负载变化时保持电压平稳。 的充电电流很大，过大的冲击电流可能会损坏三相整流