【正文】 定額為 mD IwtdII 31)(360112002 ?? ? ??湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 NDU =（ 2～ 3） mU =（ 2～ 3） ? 3802? =（ 1074～ 1612） V 而 370000?cdK ， ?rdK ， ?OI ， dII ?? 所以 FFC ?? 348192350 2 ?????? ?????? 13 2R 2C 選擇 400? F 的 CZJ 系列低價電容， 2R 選擇 15? 的 RJ 系列金屬電阻。 濾波電容的選擇 取 FC ?44000 ? ，其耐壓 VU 9316 2 ? 。根據(jù)以上要求，選擇 Y315S10 籠型三相異步電動機。由速度負(fù)反饋構(gòu)成閉環(huán)控制及軟件 PID 調(diào)節(jié)，可以改善調(diào)壓調(diào)速特性。 交流調(diào)壓調(diào)速控制主回路設(shè)計 圖 調(diào)壓調(diào)速控制主回路的線路原理圖。只要控制角 A 由 0～ 150176?？梢苑治龀?，當(dāng) A=150176。由以上波形分析可以看出， A= 0176。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 線電壓的一半，所以輸出波形升高一塊，輸出電壓為圖中陰影 所包面積。區(qū)間， VT6 關(guān)斷，負(fù)載上電壓為 A、 C 相 (b) A=30186。時， VT2 觸發(fā)導(dǎo)通，負(fù)載又得到電源相電壓。因而 A 相負(fù)載上的電壓為 A、 B 相電源線電壓的一半，所以電壓波形出現(xiàn)缺口。但在 Xt=60～ 90176。時， VT1 觸發(fā)導(dǎo)通。 圖 三相交流調(diào)壓電路輸出波形 波形中 Xt=0～ 30176。時 ， 見圖 b，每個 VT 的導(dǎo)通都滯后 30176。圖中電壓波形與觸發(fā)信號之間的數(shù)字是表示虛線區(qū)間導(dǎo)通的 VT 號?？梢?A= 0176。依次觸發(fā) VT2， VT3， ?， VT6， VT1 循環(huán)下去。若以相電壓湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 起點， A=0176。 如圖 a 電路，要求以電源頻率和周期確定的電角度依次觸發(fā) VT1,VT2, ?， VT6， 互相間隔為 60176。的寬脈沖(也可以是脈沖列或雙脈沖 )的觸發(fā)電路。為使三相電流形成通路，在一相 VT 導(dǎo)通時，須有一個相鄰的反向 VT 導(dǎo)通。算起，相隔的電角度用 A 表示， A 稱為控制角， A 的范圍為 0～ 180176。 三相接入反并聯(lián)之晶閘管 VT(1,2,?,6)，負(fù)載可以是 Y 接 ， 也可以是Δ接 ， 圖示 為 Y 接。 為了獲得可以調(diào)壓的三相交流電源 ， 必須加上調(diào)壓器。 3 M1L2L3L 圖 交流調(diào)壓裝置主框圖 主電路原理 一般使用的異步電動機都是 三相電機 。 n T n 0 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 第三章 交流調(diào)壓主電路設(shè)計 主電路及其工作原理 主電路裝置 需要調(diào)壓調(diào)速的電動機可以利用三相自耦變壓器供電，也可以采用晶閘管進行交流調(diào)壓，但使用三相自耦變壓器供電不利于實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)電壓。 調(diào)壓調(diào)速也稱為降壓調(diào)速，因為異步電動機的工作電壓不允許超過額定值，調(diào)節(jié)電壓需在額定電壓以下進行。如果用于普通的籠型異步電動機，則必須在低速時欠載運行，或短時工作。 由于低速時消耗轉(zhuǎn)子電路的功率很大，電動機發(fā)熱嚴(yán)重。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 A S RP LG + UR P可 控 硅 整 流 裝 置轉(zhuǎn) 速 調(diào) 節(jié) 器負(fù) 載電 磁 轉(zhuǎn) 差 離 合器光 電 編 碼 器+Un ctU*nU 圖 轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)控制的交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)原理圖 在閉環(huán)系統(tǒng)中，如能平滑的改變定子電壓，就能平滑調(diào)節(jié)異步電動機的轉(zhuǎn)速；低速的特性較硬，調(diào)整范圍可較寬。開環(huán) 控制很難解決這個矛盾。應(yīng)為這種電動機的轉(zhuǎn)子繞組電阻 2r 很大，這樣就增加了交流異步電動機的臨界轉(zhuǎn)差率 mS ，mS 有時甚至接近 1， 采用交流力矩電動機進行調(diào)壓調(diào)速 ， 擴大了調(diào)速范圍，交流力矩電動機的機械特性如下圖所示。 在調(diào) 1U 時，交流異步電動機的臨界轉(zhuǎn)差率 mS 和同步轉(zhuǎn)速 1n 多不變，使電動機在 恒定負(fù)載下的調(diào)速范圍旨在 0 至 ms 之間，如下圖所示。 在其他參數(shù)恒定的情況下，電磁轉(zhuǎn)矩 eT 于定子相電壓 1U 平方成正比。2r 、 39。()39。 以上三種調(diào)速方案，變極對數(shù) P調(diào)速 和變頻調(diào)速屬 于改變同步轉(zhuǎn)速 n0的調(diào)速方案，在調(diào)速過程中，轉(zhuǎn)差率 s 是一定的，故系統(tǒng)效率不會因調(diào)速而降低， 而變轉(zhuǎn)差率調(diào)速屬于不改變同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方案，存在著調(diào)速范圍愈寬，系統(tǒng)效率η愈低的問題，經(jīng)濟性較差。在不計定子繞組銅耗條件下， η 變轉(zhuǎn)差率調(diào)速系統(tǒng)最大可能的效率η定義為輸出機械功率 P1和輸入電功率 PS之比。前兩種方法適合于籠型異步電動機，后者適合于燒線式異步電動機。其缺點是必須有專用的變頻電源， 在恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速時，低段電動機的過載倍數(shù)大為下降，甚至不能帶 動負(fù)載。當(dāng)轉(zhuǎn)差率 s 一定時，電動機轉(zhuǎn)速 n 基本上正比 f1，很明顯，只要有輸出頻率可平滑調(diào)節(jié)的變預(yù)電源，就能平滑、無級地 調(diào)節(jié)異步電動機的轉(zhuǎn)速。變極調(diào)速是改變異步電動機的同步轉(zhuǎn)速 n=60f1/P，故一般稱變極調(diào)速的電動機為多速異步電動機 ， 變極調(diào)速的優(yōu)點是投資較少。這一方法適用與不需要平滑調(diào)速的場合。另外，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，變極電機的效率比常規(guī)的通用電機要稍低一些。只能實現(xiàn)有級調(diào)節(jié) （一般有兩個速度）， 如電機由兩 極切換到四極，速度就會由大約 3000 轉(zhuǎn) /分降到大約 1500 轉(zhuǎn) /分。 變級調(diào)速 變極調(diào)速變換異步電動機的繞組極數(shù) ， 從而改變其同步轉(zhuǎn)速進行調(diào)速的方法稱為變極調(diào) 速 。交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展還受到控制策略、高頻、大容量等方面的因素限制，這些方面都將是現(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù)需要深入研究的熱點問題 . 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 第二章 三相異步電動機交流調(diào)速 交流調(diào)速方案 由電機學(xué)已知，異步電動機的轉(zhuǎn)速為 ? ?160 1nspf?? （ 2－ 1） 上述式中，1f— 異步電動機定子電壓供電頻率 ， p — 異步電動機的磁極對數(shù) ， s— 異步電動機的轉(zhuǎn)差率 。隨著電力電子變換器的日益普及，諧波和無功電流給電網(wǎng)帶來電力公害，越來越值得重視。電力電子器件的價格 ， 正是由于現(xiàn)代交流調(diào)速技 術(shù)發(fā)展的要求 ， 促使電力電子器件從不可控到可控， 必然會產(chǎn)生越來越多新型的電力電子器件以適應(yīng)系統(tǒng)的集成化、高頻化、數(shù)字化、智能化等一系列 要求 。 DSP 芯片在全數(shù)字化的高性能交流調(diào)速系統(tǒng)中找到了施展身手的舞臺，將來更加集成化智能化的數(shù)字芯片必將越來越多地運用到交流調(diào)速系統(tǒng)當(dāng)中，使得交流調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡單、功能更加 強大、運行更加穩(wěn)定。 (2)DSP 等數(shù)字化控制系統(tǒng)：隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，人們對數(shù)字化信息的依賴程度越來越高，計算機網(wǎng)絡(luò)和調(diào)速技術(shù)的完美結(jié)合是現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展方向。如 matlab湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 軟件已經(jīng)能夠在計算機中全過程地仿真交流調(diào)速系統(tǒng)的整個過程， matlab 語言非常適合于交流調(diào)速領(lǐng)域內(nèi)的仿真及研究，能夠為某些問題的解決帶來極大的方便并能顯著提高工作效率。傳統(tǒng)的計算機仿真軟件包用微分，方程和差分方程建模，其直觀性、靈活性差 、 編程量大 、 操作不便?，F(xiàn)代控制理論的發(fā)展和計算機技術(shù)的應(yīng)用，變頻技術(shù)日新月異，新的控制策略不斷涌現(xiàn)，使得現(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù)得到迅猛發(fā)展。但是變頻調(diào)速需要一套輸出電壓和頻率能在較寬的范圍內(nèi)連續(xù)協(xié)的諧波磁場對氣隙比較小的異步電動機來講，往往會引起損耗增加，產(chǎn)生振動和噪聲等許多不良的影響。目前變頻調(diào)速的主要方案有：交 交變頻調(diào)速、交 直 交變頻調(diào)速、同步電動機自控式變頻調(diào)速系統(tǒng)、正弦波脈寬 調(diào)制 (SPWM)變頻調(diào)速、矢量控制變頻調(diào)速等。 (4)變頻調(diào)速系統(tǒng) ： 變頻調(diào)速具有高效率，寬調(diào)速范圍和高精度等特點，是運用最廣最有發(fā)展前途的調(diào)速方式交流。在 20 世紀(jì) 50 年代以前，一般采用串飽和電抗器來進行調(diào)速，但近年來隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，多采用雙向晶閘管來實現(xiàn)交流調(diào)壓，用雙向晶閘管調(diào)壓的方法有兩種：一種是相控技術(shù)，一種是斬波調(diào)壓，采用整周波斬波控制方法可能調(diào)速不夠平滑，所以在異步電機的調(diào)壓控制中多用相控技術(shù)。 (3)調(diào)壓調(diào)速 系統(tǒng)：異步電動機電機轉(zhuǎn)矩與輸入電壓基波的平方成正比， 所以改變電機端電壓 (基波 )可以改變異步電動機的機械特性以及它和負(fù)載特性的交點，從而實現(xiàn)調(diào)速。這種方法簡單方便，但調(diào)速是有級的不平滑，并且轉(zhuǎn)差功率消耗在電阻發(fā)熱上效率低，自大功率電力電子器件問世后，采用在轉(zhuǎn)子回路中串聯(lián)晶閘管功率變換器來完成饋送轉(zhuǎn)差功率的任務(wù)，這就構(gòu)成了由繞線異步電動機與晶閘管變換器共同組成的晶閘管串級調(diào)速系統(tǒng)。 (2)串級調(diào)速系統(tǒng)：繞線轉(zhuǎn)子異步電動機串級調(diào)速是將轉(zhuǎn)差功率 加以利用的一種經(jīng)濟高效的調(diào)速方法。 (1)變級調(diào)速系統(tǒng)：調(diào)旋轉(zhuǎn)磁場同步速度的最簡單辦法是變級調(diào)速通過電動機繞組的改接，使電機從一種級數(shù)變到另一種級數(shù)從而實現(xiàn)異步電動機的有級調(diào)速。 現(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用 異步電動機的轉(zhuǎn)速 (n)公式為： n=nZ(1s)，其中 nZ 為電動機的同步速度， s 為 轉(zhuǎn)差率，所以異步電動機調(diào)速方法可以分為調(diào)旋轉(zhuǎn)磁場的同步速度 zn 和在同步速度不變條件下調(diào)轉(zhuǎn)差 率 s 兩大類。尤其是 70 年代以來，大規(guī)模集成電路和計算機控制技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)積小價格低堅固耐用性能良好等一代控制理論的應(yīng)用 ，為現(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件，促進了各種類型的交流調(diào)速系統(tǒng)的飛速發(fā)展，如串極調(diào)速系統(tǒng)變頻調(diào)速系統(tǒng)、無換相器電動機調(diào)速系統(tǒng)、以及矢量控制調(diào)速系統(tǒng)等。由于體積小、價格低、堅固耐用、性能好等一系列的優(yōu)點，半導(dǎo)體電力電子器件使電機調(diào)速用的各種變流裝置迅速進入了實用階段。 關(guān)鍵字 ：晶閘管；調(diào)壓調(diào)速；單片機 ii ABSTRACT In the power transmission system, AC motor has some DC motor can not match the advantages, such as standalone capacity, armature voltage, rated speed and price. But due to the AC motor speed control has been more difficult, so for a long time, the AC motor can only for constant speed operation, and requires accurate, flexible and continuous speed co ntrol of the drive system, DC motor drive has accounted for a major position. However, in recent years, on the one hand, with the rapid development of high power controllable power electronic ponents and frequency conversion technology, AC motor variable speed drive system to replace the DC motor drive system has bee possible, on the other hand, from the viewpoint of saving asked to original constant speed AC motor drive system change is an adjustable speed drive. So in the field of power transmission is being paid increasing attention development of AC motor variable speed drive, bee the new development direction of the motor speed. AC adjustable speed system design pressure is by changing the stator voltage to realize adjustment of motor speed control system for pressure regulating and speed control system, and motor stator voltage is through the thyristor tube element is posed of a