【正文】 三相交流電進行全波整流。變頻器由兩部分組成：主電路和控制電路，其中主電路通常采用交直交方式，先將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?整流，濾波)，再將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率可調(diào)的交流電（逆變） 。3 變頻器主電路設(shè)計 主電路的工作原理變頻調(diào)速實際上是向交流異步電動機提供一個頻率可控的電源。0n0由上式可知磁極對數(shù) 越多，轉(zhuǎn)速 就越慢，轉(zhuǎn)子的實際轉(zhuǎn)速 比磁場的同步轉(zhuǎn)速p0nn要慢一點，所以稱為異步電動機，這個差別用轉(zhuǎn)差率 表示：0 s （28）%10???ns在加上電源轉(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動瞬間， =0，這時 =1；啟動后的極端情況 = ，則nsn0=0，即 在 0～1 之間變化，一般異步電動機在額定負載下的 =1%～6%。電機磁場轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速，用 表示：0n （27）pfn60?式中： 為三相交流電源頻率，一般是 50Hz； 為磁極對數(shù)。交流調(diào)速是通過改變電定子繞組的供電的頻率來達到調(diào)速的目的的，但定子繞組上接入三相交流電時，定子與轉(zhuǎn)子之間的空氣隙內(nèi)產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)的磁場，它與轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，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。 電動機的T形等效電路圖 異步電機變頻調(diào)速原理交流異步電動機是電氣傳動中使用最為廣泛的電動機類型。定子和轉(zhuǎn)子之間在電路上沒有任何聯(lián)系，[3]。由于交直交型變頻器是目前廣泛應(yīng)用的通用變頻器，所以本次設(shè)計中選用此種間接變頻器，在交直交變頻器的設(shè)計中，雖然電流型變頻器可以彌補電壓型變頻器在再生制動時必須加入附加電阻的缺點，并有著無須附加任何設(shè)備即可以實現(xiàn)負載的四象限運行的優(yōu)點，但是考慮到電壓型變頻器的通用性及其優(yōu)點，在本次設(shè)計中采用電壓型變頻器。由于電壓型變頻器是作為電壓源向交流電動機提供交流電功率，所以其主要優(yōu)點是運行幾乎不受負載的功率因數(shù)或換流的影響，它主要適用于中、小容量的交流傳動系統(tǒng)。它根據(jù)直流部分電流、電壓的不同形式，又可分為電壓型和電流型兩種：（1）電流型變頻器電流型變頻器的特點是中間直流環(huán)節(jié)采用大電感器作為儲能環(huán)節(jié)來緩沖無功功率，即扼制電流的變化，使電壓波形接近正弦波，由于該直流環(huán)節(jié)內(nèi)阻較大，故稱電流源型變頻器。但這種控制方式?jīng)Q定了最高輸出頻率只能達到電源頻率的 1/3～1/2,所以不能高速運行。由于中間不經(jīng)過直流環(huán)節(jié)，不需換流，故效率很高。靜止式變頻器從變換環(huán)節(jié)分為兩大類：交直交變頻器和交交變頻器。 變頻器主電路方案的選定變頻器最早的形式是用旋轉(zhuǎn)發(fā)電機組作為可變頻率電源，供給交流電動機?？刂齐娐罚翰捎?8051單片機和 SPWM波生成芯片 SA4828，控制電路的主要功能是接受各種設(shè)定信息和指令，根據(jù)這些指令和設(shè)定信息形成驅(qū)動逆變器工作的信號。在設(shè)計中采用三相橋逆變，開關(guān)器件選用全控型開關(guān)管 IGBT。濾波電路：因在本設(shè)計中采用電壓型變頻器，所以采用電容濾波，中間的電容除了起濾波作用外，還在整流電路與逆變電路間起到去耦作用，消除干擾。在本設(shè)計中采用三相不可控整流。因為本設(shè)計中采用中等容量的電動機，所以采用三相 380V電源。《自動控制元件及線路》課程實習(xí)報告異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng) 系統(tǒng)原理框圖及各部分簡介本文設(shè)計的交直交變頻器由以下幾部分組成，如圖 。主主 主主 主主 主主 主主主主主8051 SPWM主主主 主主主主主主主主主主主主主 主主主主 主主 主主 主主主主主主主主主主主主主主主圖 系統(tǒng)原理框圖系統(tǒng)各組成部分簡介：供電電源：電源部分因變頻器輸出功率的大小不同而異，小功率的多用單相220V，中大功率的采用三相 380V電源。整流電路：整流部分將交流電變?yōu)槊}動的直流電，必須加以濾波。它可以使電網(wǎng)的功率因數(shù)接近 1。逆變電路：逆變部分將直流電逆變成我們需要的交流電。電流電壓檢測：一般在中間直流端采集信號，作為過壓，欠壓，過流保護信號。這些信號經(jīng)過光電隔離后去驅(qū)動開關(guān)管的關(guān)斷。隨著電力半導(dǎo)體器件的發(fā)展，靜止式的變頻電源成為了變頻器的主要形式。：它的功能是把一種頻率的交流電直接變換成另一種頻率可調(diào)電壓的交流電（轉(zhuǎn)換前后的相數(shù)相同） ，又稱直接式變頻器。因而多用于低速大功率系統(tǒng)中，如回轉(zhuǎn)窯、軋鋼機等。：交直交變頻器是先把工頻交流通過整流器變成直流，然后再直流變換成頻率電壓可調(diào)的交流，又稱間接變頻器，交直交變頻器是目前廣泛應(yīng)用的通用變頻器。（2）電壓型變頻器電壓型變頻器的特點是中間直流環(huán)節(jié)的儲能元件采用大電容器作為儲能環(huán)節(jié)來緩沖無功功率，直流環(huán)節(jié)電壓比較平穩(wěn)，直流環(huán)節(jié)內(nèi)阻較小，相當于電壓源，故稱電壓型變頻器。與之相比，電流型變頻器施加于負載上的電流值穩(wěn)定不變，其特性類似于電流源，它主要應(yīng)用在大容量的電機傳動系統(tǒng)以及大容量風機、泵類節(jié)能調(diào)速中。2 交流異步電動機變頻調(diào)速原理及方法 三相異步電機工作的基本原理 異步電機的等效電路異步電動機的轉(zhuǎn)子能量是通過電磁感應(yīng)而得來的。、轉(zhuǎn)子圖圖 ：其有效值可計算如下： （21）??電動機的T形等效電路圖，由于交流異步電動機三相對稱，所以現(xiàn)只取A相進行計算分析。我國異步電動機的使用容量約占拖動總?cè)萘康陌顺梢陨?，因此了解異步電動機的調(diào)速原理十分重要。使電動機轉(zhuǎn)起來。當 =1是，f pp=3000r／min； =2時， =1500r／min。綜合（2s s7）和（28）式可以得出： （206(1)()fsnsp??9）由式（29）可以看出，對于成品電機，其極對數(shù) 已經(jīng)確定，轉(zhuǎn)差率 的變化不ps大，則電機的轉(zhuǎn)速 與電源頻率 成正比，因此改變輸入電源的頻率就可以改變電機nf的同步轉(zhuǎn)速，進而達到異步電機調(diào)速的目的。能實現(xiàn)這個功能的裝置稱為變頻器。在本設(shè)計中采用圖 ，這也是變頻器常用的格式。整流后的電61VD?壓為 = =380V=513V。FC當變頻器通電時，濾波電容 的充電電流很大，過大的沖擊電流可能會損壞三相FC整流橋中的二極管，為了保護二極管，在電路中串入限流電阻 ，從而使電容 的LRFC充電電流限制在允許的范圍內(nèi)。S在許多下新型的變頻器中， 已有晶閘管替代。由于濾波電容的容量較大，放電時間比較長（數(shù)分鐘） ，幾百伏的電壓會威脅人員安全。為制動電阻，在變頻器的交流調(diào)速中，電動機的減速是通過降低變頻器的BR輸出頻率而實現(xiàn)的，在電動機減速過程中，當變頻器的輸出頻率下降過快時，電動機將處于發(fā)電制動狀態(tài)，拖動系統(tǒng)的動能要回饋到直流電路中，使直流電路電壓（稱泵升電壓）不斷上升，導(dǎo)致變頻器本省過電壓保護動作，切斷變頻器的輸出。如圖 ，當直流中間電路上電壓上升到一定值，制動三極管 導(dǎo)通，將回饋到直流電路的能量消耗在制動電阻上。續(xù)流二極管 的作用是：當逆變開關(guān)管由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r，雖然電壓突127D然變?yōu)榱?，但是由于電動機線圈的電感作用，儲存在線圈中的電能開始釋放，續(xù)流二極管提供通道，維持電流在線圈中流動。電阻 ，電容 ，二極管 組成緩沖電路，來保護逆變管。當逆變管關(guān)斷時， 迅速上升， 迅速降低，過高增ecI長的電壓對逆變管造成危害，所以通過在逆變管兩端并聯(lián)電容（ ）來減小電061C?壓增長率。所以增加電阻 ，限制電容的放電電流。放電時，通過電阻放電，實現(xiàn)緩沖功能。因本次設(shè)計所選用的電動機為中容量型，在此選用此種緩沖電路。本設(shè)計中采用了三相橋式不控整流電路，主要優(yōu)點是電路簡單，功率因數(shù)接近于 1，由于整流電路原理比較簡單，設(shè)計中不再做詳細的介紹。完成逆變功能的裝置叫做逆變器，它是變頻器的主要組成部分，電壓性逆變器的工作原理如下：（2）三相逆變電路。當 、 閉合時， 為正； 、 閉合時， 為負。1S6W為了使三相交流電 、 、 在相位上依次相差2π/3；各開關(guān)的接通、關(guān)VU?Uu?斷需符合一定的規(guī)律。UWu? 結(jié)構(gòu)圖 開關(guān)的通斷規(guī)律波形圖觀察6個開關(guān)的位置及波形圖可以發(fā)現(xiàn)以下兩點：①各橋