【正文】 () 式中 : p :電機極對數(shù) 1f :供電電源頻 率 s :電機轉差率 因此，異步電動機有三種基本的調速方式，即改變極對數(shù)、改變轉差率和改變供電電源頻率。這些新型的交流傳動控制技術與高性能的變頻器相結合，就有可能使利用交流電動機構成的交流伺服系統(tǒng)在性能上與高精度的直流伺服系統(tǒng)相匹配。而隨著電力電子技術和自動控制技術的迅速發(fā)展以及各種高性能的電力電子器件產(chǎn)品的出現(xiàn)，為交流調速系統(tǒng)的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。這些與現(xiàn)代調速系統(tǒng) 要求的可靠性、可用性、可維修性相一致。隨著工業(yè)技術的不斷發(fā)展，它們相互競爭、相互促進。在電力電子技術發(fā)展之前，直流電動機幾乎占壟斷地位。 Principle。 關鍵詞 ：異步電動機 ； 串級調速 ； 原理 ； 基本類型 II alternating current motor concatenation control system design Abstract Cascade speed through the Woundrotor induction motor circuit and the introduction of additional potential generated. It is a change to slip to achieve the Cascade governor. And the rotor string resistance in different ways, cascade speed asynchronous motor can be applied in power. (Grid or feedback into mechanical energy sent back to motor shaft), high efficiency. The socalled doublefed governor, refers to power were fed into the induction motor stator windings and rotor winding. Usually stator windings access frequency power supply, will be received rotor winding frequency, amplitude, phase and phase sequence, we can adjust asynchronous motor torque, speed and motor stator side of the reactive power. This doublefed governor of the induction motor can be supersynchronous and subsynchronous operation, not only can work in the electrical state, but can also work in the state of power generation It can achieve a smoothspeed, low speed when the mechanical properties are relatively hard. SCR especially low speed synchronous cascade system, the technical difficulty of small, relatively sound performance and thus access to a wide range of applications. Keywords: Asynchronous motor。 雙饋串級調速 能實現(xiàn)無級平滑調速，低速時機械特性也比較硬。通常將定子繞組接入工頻電源，將轉子繞組接到頻率，幅值，相位和相序，就可以調節(jié)異步電動機的轉矩，轉速和電動機定子側的無功功率。與轉子串電阻的方式不同，串級調速可以將異步電動機的功率加以應用（回饋電網(wǎng)或是轉化為機械能送回到電動機軸上），因此效率高。 I 交流電動機 串級調速系統(tǒng)設計 摘 要 串級調速是通過繞線式異步電動機的轉子回路引入附加電勢而產(chǎn)生的。它屬于變轉差率來實現(xiàn)串級調速的。 所謂雙饋調速，是指將電能分別饋入異步電動機的定子繞組和轉子繞組。這種雙饋調速的異步電動機可以超同步和亞同步運行，不但可以工作 在電動狀態(tài)，而且可以工作在發(fā)電狀態(tài)。特別是晶閘管低同步串級調速系統(tǒng)，技術難度小，性能比較完善，因而獲得了廣泛的應用。 Cascade Speed。 Basic types 1 目 錄 摘 要 .............................................................. I Abstract ........................................................... II 第一章 概 述 ...................................................... 1 ..................................... 1 串級調速的 優(yōu)缺點 ............................................ 2 與變頻調速方式的比較及應用 .................................. 3 第二章 雙閉環(huán)控制的串級調速系統(tǒng)設計 ................................ 4 ................................. 4 ................................... 5 調節(jié)器參數(shù)的設計 ............................................ 8 ....................................... 9 異步電動機串級調速時的機械特性 ............................. 11 異步電動機串級調速時的轉子整流電路 ......................... 13 第三章 串級調速系統(tǒng)主回路主要參數(shù)計算與選擇 ....................... 17 異步電動機容量的選擇 ...................................... 17 轉子整流器的參數(shù)計算與元件選擇 ............................ 17 第 4章 電流環(huán)和轉速環(huán)設計 ......................................... 29 電流環(huán)的設計 ............................................... 29 轉速環(huán)的設計 ............................................... 31 第五章 交流串級調速系統(tǒng)的仿真 ..................................... 34 2 MATLAB 簡要介紹 ............................................ 34 .............................. 35 .................................. 35 .................................... 38 系統(tǒng)的仿真，仿真結果的輸出及結果分析 ................. 38 第六章 結束語 ...................................................... 40 參考文獻 ........................................................... 41 謝 辭 ............................................................. 42 附 錄 ............................................................. 42 1 第一章 概 述 動機調速的發(fā)展概況 縱觀電力傳動的發(fā)展過程，交直流兩種傳動方式共存于各個生產(chǎn)領域之中。對于直流電動機只要改變電動機的電壓或者勵磁電流就可以實現(xiàn)電動機的無級調速，且電動機的轉矩容易控制，具有良好的動態(tài)性能。 交流電動機，特別是鼠籠式異步電動機與直流電動機相比具有一些突出的優(yōu)點：制造成本低；重量輕；慣性小；可靠性和運行效率高；維修工作量?。荒茉趷毫拥纳踔猎谟幸兹家妆詺怏w的環(huán)境中安全運行。正是由于交流電動機的這種優(yōu)勢，使它在電力拖動系統(tǒng)中的應用范圍比直流電動機廣泛得多，約占整個電力拖動總容量的 80%以上；但同時交流電動機本身是一個非線性、強耦合的多變量系統(tǒng)，其可控性較差。特別是 70 年代初出現(xiàn)的矢量變換控制技術以及在矢量變換基礎上相繼出現(xiàn)的磁通反饋矢量控制、轉差型矢量控制、直接轉矩控制等實用系統(tǒng)，大大推進了交流傳運控制技術的發(fā)展。特別是在一些大容量、高轉速或特殊環(huán)境下應用的場合，交流調速系統(tǒng)已顯示出無比的優(yōu)越性，電氣傳動交流化的時代隨之而來。 由于繞線式異步電動機串級調速具有結構簡單，高效節(jié)能等優(yōu)點，在工業(yè)中得到了較廣泛的應用。其結構與直流電動機雙閉環(huán)系統(tǒng)類似。而且，串級調速系統(tǒng)中的繞線式大道理轉子需接入整流器等非線性元件，使其內(nèi)部的電磁關系更為復雜。 串級調速的 優(yōu)缺點 串級調速的優(yōu)點主要是： (1)調速范圍較大，但是過載能力隨轉速降低而減小，限制了調速范圍的擴大；另外因轉速越低，轉差功率越大，所需整流器、逆變裝置的容量也越大，這也成了限制調速范圍擴大的一個因素。(2)調速的平滑性好，晶閘管調速電路很容易通過對導通角的平滑調節(jié)改變轉速。 (4)調速的經(jīng)濟性好，由前面內(nèi)容可知，串級調速回收了大部分轉差功率，保證了電動機的效率，減小了電能的浪費。 串級調速的缺點： (1)逆變變壓器本身體積較大，成本偏高；在向電網(wǎng)饋送有功功率的同時還要從電網(wǎng)吸取無功功率 (建立內(nèi)部磁場 )，造成整個調速系統(tǒng)功率因數(shù)偏低，如高速滿載運行時，其功率因數(shù)只有 ，這是不能達到《全國供用電規(guī)則》相關規(guī)定的。 (3)串級調速只能用于繞線式異步電動機。但由于其控制功率是被控電機的視在功率，受電力半導體器件耐壓水平的限制，高壓變頻調速裝置非常昂貴，性能價格比隨 電動機電壓升高和容量增大而明顯下降，甚至需要節(jié)電 l0 余年才可回收設備投資。內(nèi)反饋串級調速與變頻調速同屬高效調速方式，但其通過電動機轉子繞組將高壓問題轉化成低壓問題來處理，所以控制功率僅為被控電機容量的 50％，解決了目前電力半導體器件的耐壓問題，是高壓恒速電機改成調速電機的最佳方案。 4 第二章 雙閉環(huán)控制的串級調速系統(tǒng)設計 由于串級調速系統(tǒng)機械特性的靜差率較大，所以開環(huán)控制系統(tǒng)只能用于對調速精度要求不高的場合。由于串級調速系統(tǒng)的轉子整流器是不可控的，系統(tǒng)本身不能產(chǎn)生電氣制動作用，所謂動態(tài)性能的改善只是指起動與加速過程性能的改善，減速過程只能靠負載作用自由降速。圖中，轉速反饋信號取自異步電動機軸上連接的測速發(fā)電機，電流反饋信號取自逆變器交流側的電流互感器，也可通過霍爾變換器或直流互感器取自轉子直流回路。圖 ，具有靜態(tài)穩(wěn)速與動態(tài)恒流的作用。 5 圖 2 . 2 串 級 調 速 系 統(tǒng) 原 理 圖 ( a ） 主 電 路 ( b ） 等 效 電 路 串級調速系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學模型 在圖 所示的系統(tǒng)中，可控整流裝置、調節(jié)器以及反饋環(huán)節(jié)的動態(tài)結構框圖均與直流調速系統(tǒng)中相同。 (1)轉子直流回路的傳遞函數(shù) 根據(jù)圖 電壓平衡方程 式： 00 dd i ddIsU U L R Idt? ? ? () 式中 : 0dU :當 1s? 時轉子整流器輸出的空載電壓 , 002. 34 cosd r pUE ??