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1、目 录内容摘要.（2）关键词.（2）绪论.（2）一 交流调速系统的发展趋势.（2）二 交流电机变频调速的基本原理.（3）1 异步电机变频调速的基本原理.（3）2 同步电机变频调速原理.（5）三 变频器的基本概念.（5）1 变频器的分类及工作原理.（5）2 变频器的换流方式.（5）3 通用变频器的操作和显示.（6）4 通用变频器运行方式.（7）四 异步电动机的变压变频调速.（7）1保持U/f恒定（7）2保持输出转矩为常数（恒转矩调速）（8）3保持输出功率为常数（恒功率调速）（8）4矢量控制（9）五 电压型变频调速系统（10）1主电路构成.（10）2换流原理.（11）六 电流型变频器调速系统（13
2、）1 主电路构成.（12）2 电流型变频器的特点.（14）七 PWM型变频调速系统（14）1PWM型变频器的基本控制方式（14）2PWM型变频器的工作原理（15）3PWM型逆变器的发展趋势.（16）八 VF7F型变频器的使用 （16） 1 VF-7F型变频器的构成 （16）2各种方式的功能.（16） 3 通过实验设置变频器的参数.（17）总结与体会.（18）致谢词（19）附录.（20） 参考文献.（22） 变频调速方法在交流调速中的应用作者：曹连庆摘 要：介绍变频调速方法在交流电动机中的应用，变频调速就是用改变供电频率的方法来调节电动机的转速，变频调速是最有前途的一种交流调速方式，也是交流调速
3、的基础。因为变频调速是交流电动机各种调速中比较理想合理的一种。其特点是具有高效率的驱动性能及良好的控制特性。关键词：变频 交流调速绪论交流电动机诞生于19世纪末，由于它具有控制方便适应性强维护便利等优点，很快成为工业社会的核心，传动系统中的主力。电动机的调速最早始于机械系统。在在半导体技术得到实际应用之前，电动机的控制主要是通过简单的继电器和接触器进行启动停机及有级调速等控制。为了提高电动机调速性能，人们在不断的寻求更好的调速方法。近十年来，随着电力电子技术微电子技术及现代控制理论的发展，变频器已广泛应用于交流电机速度控制上，其最主要的特点是具有高效率的驱动性能良好的控制特性。在风机水泵压缩机
4、等流体机械上应用变频器可取代传统挡板而节省巨额电费；在纺织花扦塑料化学等工业领域，变频器的自动控制性能可以大大提高产品质量和数量；机械行业中应用变频器是改造传统产业实现机电一体化的重要手段。在当前发展变频器的应用技术，可以有效的提高经济效益和产品质量。变频器不仅可以代替工业市场上的变速机械，而且已逐渐进入家电产品中，如电冰箱空调等。变频器以其操作方便占地面积小控制性能高而获得广泛应用。一 交流调速系统的发展趋势现代工业生产过程中，各种设备的传动部件主要为电动机，且电动机的传动在许多场合要求能够调速。电动机的调速运行方式很多，以电动机的类型大致可以分为直流调速与交流调速两种，而交流调速变频调速为
5、运行效果和节能效果最佳。70年代，当现代控制理论、新型大功率电力电子器件、新兴变频技术等在实际应用中相继取的了重要进展的时候,才为交流电动机调速技术的飞越创造了一个坚实的基础,今后的交流调速技术将在以下几个方面进一步发展。(一) 高性能化.产品将普遍采用矢量控制技术,提高调速性能,达到和超过直流调速系统水平。矢量变换控制是一种新的控制理论和控制技术,他的想法是设法模拟直流电动机的控制特点来进行交流电动机的控制。(二) 全控型大功率快速电力电子器件的发展为现代化的变频装置提供物质保证.交流电动机调速技术的发展是和电力电子技术的发展是分不开的,1957年世界上出现了电力半导体器件的晶闸管,为交流电
6、动机调速系统的发展开辟了道路。(三)脉宽调制技术的发展与应用使变频装置性能优化,可以适用于各类交流电机。1964年德国的A.Schonung等率先提出了脉宽调制变频的思想,即把通讯系统的脉宽调制技术(简称PWM技术)应用于交流电气传动.PWM型逆变器具有输入功率因数高和输出波形好的特点。正炫波脉宽调制(SPWM)是最常用的一种调制方法,共调制脉冲的特点是在半周期内等距、等幅、不等宽,并且是中间宽两边窄,各脉冲面积之和与正弦波的下的面积成比例.新的脉宽调制(NPWM)上把半个周期分成三等份,前60脉冲P与后60脉冲判断调制方法同SPWM,但中间60脉冲等于前面及后面脉冲之和,即P2=P1+P,这
7、样变提高了开关频率,成份也随之降低.(四) 控制系统硬件由模拟技术转向数字技术,微型计算机在性能、速度、降格、体积等方面的发展为交流电动机调速理论的现实化提供了最重要的保证从发展趋势看,交流数字调速有以下两个发展方向:1.采用专用的硬件、大规模集成电路(IC);2.采用通用计算机硬件,软件模块化、可编程。由于我国的第二代电力电子器件的研制工作起步较晚，因此建立在电力电子技术和微电子控制基础上的静止变频交流调速技术 的发展受到了一定的限制。由于交流变频调速方式在性能上和 效益上都远远优越与其他调速方式，从80年代起我国已把变频调速技术的应用作为电力传动改革的主攻方向，从电力电子器件电动机到控制系
8、统开展了全面的应用研究。鉴于电动机本身是变频调速系统中的重要组成部分，因此针对变频器供电时的特点，对电动机的电磁计算结构设计强度计算通风冷却振动和噪音等方面进行了大量的实验，积累了许多经验，已经开始在轧钢机风机水泵矿用卷扬机等大中型传动领域中已开始应用。二 交流电机变频调速的基本原理作为一种动力机械,电动机最主要特性是它的转距-转速特性.交流电机的变频调速就是用改变供电频率的方法来调节电动机的转速并且满足一定的转距要求。(一) 异步电机变频调速的基本原理 有电机学已知,异步电机的转速为: (r/min)式中 fs-电机定子频率(Hz); np-电机定子绕组极对数; s-转差率 其中 fr-转子
9、旋转频率(Hz) fst-转差频率(Hz)ns-同步转速(r/min). 在变频调速时,如果使fst 与 fs成线性变化,既保s不变,则转速n与定子频率f成线形变化.但有时需要使fst 保持为常数或者使fst随fs按某一非线性函数关系变化,这时转差率s就不是常数,转速n与定子频率fs也就不是严格的成正比变化。异步电动机的电磁转距为: (N.m) 式中 KT- 转距常数 其中 m-定子绕组常数 W-定子绕组每相匝数 KW-绕组系数 M-每极气隙磁通Ir折算到定子侧的转子每相电流 cos-转子电路的功率因数 图1-1中曲线I表示定子频率使异步电机的转距-转速特性.转差率s=0时转距T=0;在小转差
10、率范围,转差率增大时转子电流增大,因而转距 随转差率的增大而近似线形地 增大.但当转差率增大到一定数值后,一方面转子电流I的增大有使转距增加的的趋势,另一方面,转差率增大使漏抗明显增大 cos 减小,使转距减小.图1-1中曲线2为负载的阻转距特性.曲线1和曲线2的交点既为时的稳定工作点. 图11 负载曲线如果 变频调速传动系统为频率开环系统,即对电机的转差频率 不加控制,则提高定子频率时,由于机械惯性原因,转子旋转频率几乎不变,因而转差频率和转差率均将增大,从而转距增大.例如,定子频率由提高到时,电机所产生的转距将由1增到2.于是电机加速,最后达到新的稳定工作点2.同样,当迅速降低定子频率时,
11、例如有降到时,电机所产生的转距将由1变到3,出现电机的 轴转速高于同步转速的情况.由上述分析可知,在转差频率不加控制的频率开环系统中,定子频率的调节不能过快,(二) 同步电机变频调速的基本原理同步电动机的转速只决定于电源的基波频率 (r/min)因此,在同步电动机变频调速系统中不必设置速度反馈控制电路,只要精确的控制变频电源的频率就能精确地控制转速. 三 变频器的基本概念 交流电机进行变频调速,自然需要一个能够变频的装置,而变频器则是交流电机变频调速的控制装置,而在生产实践中,需要不同频率的交流电源.例如熔炼加热与淬火的中频电源交流调速系统的变频电源等.(一) 变频器得分类及工作原理按能量变换
12、情况可将变频器分为两类:交交变频器和交直交变频器.前者是将50HZ的交流电直接转换成所需频率的交流电,后着是将50HZ的交流电先经过晶闸管装置整流成直流电,然后再将直流电逆变成所需频率的交流电(二)变频器的换流方式再变频器中采用的换流方式有:1自然换流:利用变频器的外部条件,不需要附加专门的换流环节a 电网电压换流;在交交变频器中,利用电网电压自动过零变负的特点使晶闸管换流,仅适用于交流电网供电的电路.B负载换流; 在直流供电的负载回路中,只要负载能提供超前电流,均可以实现负载换流.2强迫换流:利用专门的换流电路使晶闸管在任何需要的时刻关断.是利用储能元件积蓄的能量,再换流时刻产生一个短暂的脉冲,使原来导通的晶闸管电流下降到零在使它承受一段时间反向电压.(三)通用变频器的操作和显示通用变频器的操作方式有三种:（1）数字操作器和数字显示器,数字操作器有若干个操作键，即运行键停止键上升键和
