交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的研究(參考版)
2025-06-30 17:43本頁(yè)面
【正文】 參考文獻(xiàn)[1] ：機(jī)械工業(yè)出版社，[2] 黃真，胡雄輝，2004年第2期，第24卷.[3] 紀(jì)永春，2005年，第27卷.[4] 王振法. ，1999年。在交流調(diào)速系統(tǒng)中，選用電機(jī)時(shí)往往留有一定余量，電機(jī)又不總是在最大負(fù)荷情況下運(yùn)行；如果利用變頻電源調(diào)速技術(shù)，輕載時(shí)，通過(guò)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，就能達(dá)到節(jié)電的目的。這里僅就交流變頻調(diào)速系統(tǒng)與直流調(diào)速系統(tǒng)做一比較。 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有三種：變極調(diào)速、改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速和變頻調(diào)速。 ?。?）必須有專用的變頻電源|穩(wěn)壓器，目前造價(jià)較高?！ 。?）變頻電源體積小，便于安裝、調(diào)試、維修簡(jiǎn)便?！ 。?）調(diào)速范圍較大，精度高。（1）調(diào)速時(shí)平滑性好，效率高?！ ?0世紀(jì)70年代后，大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，以及現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用，使得交流電力拖動(dòng)系統(tǒng)逐步具備了寬的調(diào)速范圍、高的穩(wěn)速范圍、高的穩(wěn)速精度、快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)以及在四象限作可逆運(yùn)行等良好的技術(shù)性能，在調(diào)速性能方面可以與直流電力拖動(dòng)媲美?！ 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。 F用變頻調(diào)速代替機(jī)械變速。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： F根據(jù)工藝要求，生產(chǎn)線或單臺(tái)設(shè)備需要按程序或按要求調(diào)整電機(jī)速度的?！ ?) 可實(shí)現(xiàn)軟啟、制動(dòng)功能，減小啟動(dòng)電流沖擊。它主要基于下面幾個(gè)因素： 1) 變頻調(diào)速系統(tǒng)自身?yè)p耗小，工作效率高。美國(guó)有60% 65%的發(fā)電量用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)，由于有效地利用了變頻調(diào)速技術(shù)，僅工業(yè)傳動(dòng)用電就節(jié)約了15% 20%的電量。三相由完整的單相集成連結(jié)而成，可單相使用(使用任意一相) 或三相使用； 適用于三相平衡及不平衡(100%不平衡)負(fù)載，僅能制作于一機(jī)箱。僅能供三相負(fù)載使用(無(wú)法各相單獨(dú)取用)，不適合三相不平衡負(fù)載； 結(jié)構(gòu)圖： 圖13特點(diǎn)： 三組變流器亦可共用一組整流器； 結(jié)構(gòu)圖：圖12特點(diǎn)： 可見(jiàn)，雙斜率的計(jì)數(shù)時(shí)間多了一倍，所以輸出的PWM頻率就慢了一半，但是分辨率卻是1：(80+80) ＝1：160，就是提高了一倍。 這個(gè)就是單斜率。雙斜率 / 單斜率假設(shè)一個(gè)PWM從0計(jì)數(shù)到80，之后又從0計(jì)數(shù)到80.......分辨率也就是占空比最小能達(dá)到多少，如8位的PWM，理論的分辨率就是1：255(單斜率)， 16位的的PWM理論就是1：65535(單斜率)?！ WM波形可等效的各種波形： 直流斬波電路：等效直流波形 SPWM波：等效正弦波形，還可以等效成其他所需波形，如等效所需非正弦交流波形等，其基本原理和SPWM控制相同，也基于等效面積原理。圖11 用PWM波代替正弦半波要改變等效輸出正弦波幅值，按同一比例改變各脈沖寬度即可。圖10 沖量相同的各種窄脈沖的響應(yīng)波形用一系列等幅不等寬的脈沖來(lái)代替一個(gè)正弦半波，正弦半波N等分，看成N個(gè)相連的脈沖序列，寬度相等，但幅值不等；用矩形脈沖代替，等幅，不等寬，中點(diǎn)重合，面積（沖量）相等，寬度按正弦規(guī)律變化。如果周期性地施加上述脈沖，則響應(yīng)i(t)也是周期性的。從波形可以看出，在i(t)的上升段，i(t)的形狀也略有不同，但其下降段則幾乎完全相同。 圖9 形狀不同而沖量相同的各種窄脈沖 面積等效原理： 分別將如圖1所示的電壓窄脈沖加在一階慣性環(huán)節(jié)（RL電路）上，如圖2a所示。效果基本相同，是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。 PWM控制的基本原理理論基礎(chǔ)： 沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同。混合型：請(qǐng)按照不同負(fù)載所占比例適當(dāng)選取注：對(duì)于冰箱、空調(diào)之類的感性負(fù)載，應(yīng)按照啟動(dòng)功率來(lái)選擇電源容量。感性：電源容量 =負(fù)載啟動(dòng)電流/負(fù)載額定電流負(fù)載功率 （1）負(fù)載性質(zhì)的種類：圖8 （2）電源容量選擇方法 變頻電源主要有二大種類：線性放大型和PWM開關(guān)型HY系列程控變頻電源，以微處理器為核心，以MPWM方式制作,用主動(dòng)元件IGBT模塊設(shè)計(jì)，采用了數(shù)字分頻、D/A轉(zhuǎn)換、瞬時(shí)值反饋、正弦脈寬調(diào)制等技術(shù), 使單機(jī)容量可達(dá)100kVA, 以隔離變壓器輸出來(lái)增加整機(jī)穩(wěn)定性, 具有負(fù)載適應(yīng)性強(qiáng)、輸出波形品質(zhì)好、操作簡(jiǎn)便、體積小、重量輕等特點(diǎn)，具有短路、過(guò)流、過(guò)載、過(guò)熱等保護(hù)功能，以保證電源可靠運(yùn)行。理想的交流電源的特點(diǎn)是頻率穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、內(nèi)阻等于零、電壓波形為純正弦波（無(wú)失真）。經(jīng)過(guò)AC→DC→AC變換的逆變電源稱為變頻電源，它有別于用于電機(jī)調(diào)速用的變頻調(diào)速控制器，也有別于普通交流穩(wěn)壓電源。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(guó)家越來(lái)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。它有別于用于電機(jī)調(diào)速用的變頻調(diào)速控制器，也有別于普通交流穩(wěn)壓電源。它具有效率高、容量大、體積小、重量輕、運(yùn)行可靠、維修簡(jiǎn)便,并能適應(yīng)各種環(huán)境條件下工作。我國(guó)在應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)上目前雖說(shuō)尚處于初級(jí)階段,但其發(fā)展速度逐年增長(zhǎng)較快,國(guó)家已將該項(xiàng)技術(shù)列為“八五”重點(diǎn)攻關(guān)和推廣項(xiàng)目。電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用和迅速發(fā)展,加速了對(duì)交流電機(jī)實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速的需要。 國(guó)外有的采用電液傳動(dòng)、滑差調(diào)速或直流調(diào)速等，但都有缺點(diǎn)，不能適應(yīng)環(huán)境條件（防火、防爆、絨毛粉塵等）要求，而采用變頻器及異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方式，既便宜，效果又好。地毯背涂機(jī)是地毯生產(chǎn)中常用的設(shè)備，目前國(guó)內(nèi)多數(shù)企業(yè)仍采用單臺(tái)異步電機(jī)作傳動(dòng)動(dòng)力源，由機(jī)械聯(lián)接方式運(yùn)行。利用變頻器可以根據(jù)電機(jī)負(fù)載的變化實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、平滑的增速或減速，基本保持異步電機(jī)固有特性轉(zhuǎn)差率小的特點(diǎn)，具有效率高、范圍寬、精度高且能無(wú)級(jí)變速的優(yōu)點(diǎn)，這對(duì)于水泵，風(fēng)機(jī)等設(shè)備是很適用的。變頻器的工作原理是把市電（380V、50Hz）通過(guò)整流器變成平滑直流，然后利用半導(dǎo)體器件（GTO、GTR或IGBT）組成的三相逆變器，將直流電變成可變電壓和可變頻率的交流電，由于采用微處理器編程的正弦脈寬調(diào)制（SPWM）方法，使輸出波形近似正弦波，用于驅(qū)動(dòng)異步電機(jī)，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。變頻器就是在調(diào)整頻率（VariableFrequency）的同時(shí)還要調(diào)整電壓（VariableVol
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