交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的研究-wenkub.com
2025-06-24 17:43 本頁面
【正文】 工業(yè)上大量使用風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等，其用電量約占工業(yè)用電量的50%；如果采用變頻電源調(diào)速技術(shù)，既可大大提高其效率，又可減少10%的電能消耗。其中，變頻調(diào)速最具優(yōu)勢。 ?。?）易于實(shí)現(xiàn)過程自動(dòng)化。低速時(shí)，特性靜關(guān)率較高，相對穩(wěn)定性好。例如：鍋爐上水泵、鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)實(shí)行了變頻調(diào)速控制，不僅省去了伺服放大器、電動(dòng)操作器、電動(dòng)執(zhí)行器和給水閥門（或擋風(fēng)板），而且使得整個(gè)鍋爐鍋爐控制系統(tǒng)得到了快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)、高的控制精度和穩(wěn)定性。如：包裝機(jī)傳送系統(tǒng)，根據(jù)不同品種的產(chǎn)品，需要改變系統(tǒng)傳送速度，使用變頻調(diào)速可使調(diào)速控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，控制準(zhǔn)確，并易于實(shí)現(xiàn)程序控制?！ ?) 電機(jī)總是保持在低轉(zhuǎn)差率運(yùn)行狀態(tài)，減小轉(zhuǎn)子損耗。 變頻電源的優(yōu)勢和應(yīng)用交流變頻電源調(diào)速技術(shù)在工業(yè)發(fā)達(dá)國已得到廣泛應(yīng)用。一個(gè)輸出變壓器三組繞組，一組變流器，IGBT使用數(shù)量僅6個(gè)； 三個(gè)獨(dú)立輸出變壓器，三組變流器，IGBT使用數(shù)量高達(dá) 12 個(gè)； 這個(gè)就是雙斜率。 PWM相關(guān)概念占空比：就是輸出的PWM中，高電平保持的時(shí)間 與 該P(yáng)WM的時(shí)鐘周期的時(shí)間之比，如：一個(gè)PWM的頻率是1000Hz，那么它的時(shí)鐘周期就是1ms，就是1000us，如果高電平出現(xiàn)的時(shí)間是200us，那么低電平的時(shí)間肯定是800us，那么占空比就是200：1000，也就是說PWM的占空比就是1：5。SPWM波形——脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形。脈沖越窄，各i(t)響應(yīng)波形的差異也越小。低頻段非常接近，僅在高頻段略有差異?！ ?啟動(dòng)功率一般為額定功率的57倍) 第六章 PWM電壓源型交流調(diào)速系統(tǒng) PWM電壓源型交流調(diào)速系統(tǒng)的工作原理PWM控制技術(shù)在逆變電路中應(yīng)用最廣，應(yīng)用的逆變電路絕大部分是PWM型，PWM控制技術(shù)正是有賴于在逆變電路中的應(yīng)用，才確定了它在電力電子技術(shù)中的重要地位。阻性： 電源容量 = 負(fù)載功率變頻電源十分接近于理想交流電源，因此，先進(jìn)發(fā)達(dá)國家越來越多地將變頻電源用作標(biāo)準(zhǔn)供電電源，以便為用電器提供最優(yōu)良的供電環(huán)境，便于客觀考核用電器的技術(shù)性能。變頻電源主要有二大種類：線性放大型和SPWM開關(guān)型。 第五章 常見的變頻電源及簡單原理變頻電源是將市電中的交流電經(jīng)過AC→DC→AC變換, 輸出為純凈的正弦波，輸出頻率和電壓 一定范圍內(nèi)可調(diào)。變頻調(diào)速已成為現(xiàn)代電力傳動(dòng)的一個(gè)主要方向,它將必然地替代大部分傳統(tǒng)的傳動(dòng)裝置,變頻調(diào)速技術(shù)目前已在發(fā)達(dá)國家中普及推廣。雖然工作穩(wěn)定，但難以獲得高質(zhì)量加工效果。上述的兩次變換可簡化為AC－DC－AC（交－直－交）變頻方式。但是，為了保持在調(diào)速時(shí)電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩不變，必須維持電機(jī)的磁通量恒定，因此定子的供電電壓也要作相應(yīng)調(diào)節(jié)?？梢姶艠O對數(shù)p越多，轉(zhuǎn)速n1越慢。 圖6三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 圖7籠型電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn) 當(dāng)在定子繞組上接入三相交流電時(shí)，在定子與轉(zhuǎn)子之間的空氣隙內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場，它與轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電勢，出現(xiàn)感應(yīng)電流，此電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來。在紡織工業(yè)方面，用于織布機(jī)、毛紡機(jī)等，本文以地毯背涂機(jī)為例敘述在地毯制造業(yè)上的應(yīng)用。目前在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用，是自動(dòng)化電力傳動(dòng)的發(fā)展方向。完全可以達(dá)到甚至超過直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的性能指標(biāo)。這項(xiàng)工作在我國已經(jīng)取得較好的效果。節(jié)約電能節(jié)約電能是變頻調(diào)速技術(shù)最典型的例子，其中以風(fēng)機(jī)和泵類機(jī)械的節(jié)電效果為最顯著，風(fēng)機(jī)水泵在生兩種調(diào)節(jié)流量方法相比，當(dāng)Qe下降到80%時(shí)或下降到50%Qe時(shí)轉(zhuǎn)速控制法比人工調(diào)節(jié)風(fēng)門擋板或閥門分別多節(jié)電49%%。因?yàn)槿M單相交一交變頻電路的輸出聯(lián)結(jié)在一起，其電源進(jìn)線必須隔離，因此，三組單相交一交變頻器分別用三個(gè)變壓器供電。－交變頻電路它由三組輸出電壓相位各差120176。交－交變頻電路也稱周波變流器，它是把電網(wǎng)頻率的交流電直接變換成可調(diào)頻率的交流電的變流電路，因?yàn)闆]有中間直流環(huán)節(jié)，屬于直接變頻電路。我們以開關(guān)代替晶閘管，電路如下圖，圖中51一54是橋式電路的4個(gè)臂，它們由電力電子器件及其輔助電路組成。處觸發(fā)VTI與VT4，在tlz處于負(fù)半周時(shí)，在觸發(fā)角。交一直一交方式通過整流先把交流電變?yōu)橹绷麟?，再把直流逆變成另一種頻率或可變頻率的交流電?？刂茊卧拖到y(tǒng)從分力元件向著大規(guī)模集成電路微型化和數(shù)字化方向發(fā)展,從而使可控硅變頻調(diào)速裝置的可靠性及經(jīng)濟(jì)性不斷提高。它的想法是模擬直流電及得控制特點(diǎn)來進(jìn)行交流機(jī)的控制。因而異步電機(jī)得調(diào)速方法可以有改變轉(zhuǎn)差率,改變磁極對數(shù)及變頻三種。（2）直流電機(jī)在高速范圍運(yùn)行時(shí),也是由于電抗電勢數(shù)值限制,其輸出功率嚴(yán)重下降,而交流電機(jī)高速時(shí)仍能輸出較大的功率,幾乎可以以穩(wěn)定功率運(yùn)行。直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)應(yīng)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。交流電機(jī)功率的覆蓋范圍很大，從幾瓦到幾十萬千瓦、甚至上百萬千瓦。在過去的幾十年里,用于大功率傳送帶、機(jī)械手、橋式吊車、所有這些應(yīng)用都需要使用直流電機(jī)傳動(dòng)，交流電機(jī)由于其固有的以同步或幾乎同步于電源的頻率運(yùn)行，直流傳動(dòng)存在的諸如運(yùn)行中產(chǎn)生火花、對環(huán)境要求叫高、電刷易于磨損、交流傳動(dòng)與相當(dāng)?shù)闹绷鱾鲃?dòng)相比通常有價(jià)格方面的優(yōu)勢，而且具有較少維護(hù)、而且它們的應(yīng)用主要局限在風(fēng)機(jī)、泵和壓風(fēng)機(jī)等應(yīng)用方面，、高速電梯、測功器、礦井提升機(jī)等的傳動(dòng)裝置，有更加復(fù)雜的要求，而且必須提供允許調(diào)節(jié)多個(gè)變量的靈活性，例如速度、位置、%的調(diào)速精度和至少20：1的寬調(diào)速范圍，以及高于50rad/，這樣的傳動(dòng)裝置幾乎全部是直流電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域，采用適當(dāng)控制的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)在高性能應(yīng)用上已勝過直流傳動(dòng)，并且交流傳動(dòng)更加廣泛的應(yīng)用于計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備的傳動(dòng)、機(jī)床和電動(dòng)工具、機(jī)器人和自動(dòng)裝置的傳動(dòng)、電動(dòng)汽車和電器火車傳動(dòng)等等。目前，國外先進(jìn)國家的變頻技術(shù)正向小型化、高可靠性、抗公害、多功能、高性能等方向發(fā)展，我國也在加快發(fā)展步伐。（3）用變頻調(diào)速代替用閘門或擋板調(diào)整流量適于風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等。如果僅從工藝要求、節(jié)約效益考慮，下面幾種情況選用變頻調(diào)速較有利：（1）根據(jù)工藝要求，生產(chǎn)線或單臺設(shè)備
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