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交流调速2-异步电动机调速系统

交流调速系统概述

交流调速系统概述 1.1、交流调速系统的特点 对于可调速的电力拖动系统,工程上往往把它分为直流调速系统和交流调速系统两类,这主要是根据采用什么电流制型式的电动机来进行电能与机械能的转换而划分的。所谓交流调速系统,就是以交流电动机作为电能—机械能的转换装置,并对其进行控制以产生所需要的转速。相比于直流电动机,交流电动机具有结构简单,制造成本低,坚固耐用,运行可靠,维护方便,惯性小,动态响应好,以及易于向高压、高速和大功率方向发展等优点。 随着电力电子技术,大规模集成电路和计算机控制技术的迅速发展,交流可调传动得到了广泛的发展,诸如交流电动机的串级调速、各种类型的变频调速,特别是矢量控制技术的应用,使得交流调速系统逐步具备了宽的调速范围、较高的稳速精度、快速的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能。现在从数百瓦的伺服系统到数百千瓦的特大功率高速传动系统,从一般要求的小范围调速传动到高精度、快响应、大范围的调速传动,从单机传动到多机协调运转,已几乎都可采用交流调速传动。 1.2交流调速系统的应用 由于交流调速系统的优越性,其已经普遍应用于现代工业中,主要由以下几个方面:(1)、风机、水泵、压缩机耗能占工业用电的40%,进行变频、串级调速,可以节能。 (2)、对电梯等垂直升降装置调速实现无级调速,运行平稳、档次提高。 (3)、纺织、造纸、印刷、烟草等各种生产机械,采用交流无级变速,提高产品的质量和效率。 (4)、钢铁企业在轧钢、输料、通风等多种电气传动设备上使用交流变频传动。 (5)、有色冶金行业如冶炼厂对回转炉、培烧炉、球磨机、给料等进行变频无级调速控制。 (6)、油田利用变频器拖动输油泵控制输油管线输油。此外,在炼油行业变频器还被应用于锅炉引风、送风、输煤等控制系统。 (7)、变频器用于供水企业、高层建筑的恒压供水。 (8)、变频器在食品、饮料、包装生产线上被广泛使用,提高调速性能和产品质量。 (9)、变频器在建材、陶瓷行业也获得大量应用。如水泥厂的回转窑、给料机、风机均可采用交流无级变速。 (10)、机械行业是企业最多、分布最广的基础行业。从电线电缆的制造到数控机床的制造。电线电缆的拉制需要大量的交流调速系统。一台高档数控机床上就需要多台交流调速甚至精确定位传动系统,主轴一般采用变频器调速(只调节转速)或交流伺服主轴系统(既无级变速又使刀具准确定位停止),各伺服轴均使用交流伺服系统,各轴联动完成指定坐标位置移动。

三相异步电动机的交流调速方式

1.三相异步电动机的交流调速方式: 变极调速,串电阻调速,降压调速,串级调速,变频调速。 2.常用的三种负载类型及典型(如恒转矩负载:车床主轴电机) 恒转矩负载的特点有:转矩与转速(),功率与转速() 3.变频器的分类: 按结构分为:间接变频器,直接变频器。 按滤波方式分为:电压型变频器,电流型变频器。 按电压的调制分为:交--直--交变频器(脉幅调制PAM)(脉宽调制PWM) 按控制方式分为:U/F控制,矢量控制,直接转矩控制。 按用途分为:通用变频器,专用变频器。 4. 什么是U/F控制?为什么要采用U/F控制方式?(变频器的同时为何变压) 5.矢量控制方式? 6.基频以下采用()调速,基频以上采用()调速。 例题:电动机从基本频率向下的变频调速属于()。 A:恒转矩B:恒功率C:恒磁通D:恒转差率 7.脉宽调制和正弦波脉宽调制的定义及英文缩写:SPWM控制的原理是什么?为什么采用SPWM控制? 8.SPWM的控制方式分为单极性和双极性两种,了解这两种方式的区别? 9.什么是转矩提升?为什么要采用转矩提升? 例题:在U/F控制方式下,当输出频率比较低时,会出现转矩不足的情况,要求变频器具有()功能。变频器利用增加输出电压来提高电动机转矩的方法,称为() 10.常用的电力电子器件有哪些?各自的图形符号。属于电流控制型号的有哪些?属于电压控制型的是那些?晶闸管导通和关断的条件?在中小型变频器电路中,()应用比较广泛。 11.交--直--交变频器主要有那两部分组成?其中主电路由什么组成?说明各部分的作用以及逆变电路中电力电子器件旁并联的二极管的作用? 例题:变频器主电路由整流及滤波电路()和制动单元组成。

基于单片机控制的交流调速系统设计 (1)

基于单片机转差频率控制的交流调速系统设计 摘要 单片机控制的变频调速系统设计思想是用转差频率进行控制。通过改变程序来达到控制转速的目的。由于设计中电动机功率不大,所以整流器采用不可控电路,电容器滤波;逆变器采用电力晶体管三相逆变器。系统的总体结构主要由主回路,驱动电路,光电隔离电路,SA8282大规模集成电路,保护电路,AT89C51单片机, 8255可编程接口芯片,I/O接口芯片,测速发电机等组成。回路中有了检测保护电路就可以使整个系统运行的可靠性有了保障。 关键词:AT89C51单片机;SA8282;转差频率;交流调速;三相异步电动机

目录 前言 (1) 第1章交流调速系统的概述 (4) 1.1交流调速的基本原理 (4) 1.2 交流调速的特点 (5) 第2章交流调速系统的硬件设计 (7) 2. 1 转差频率控制原理: (7) 2. 2 系统设计的参数 (7) 2.3 用单片机控制的电机交流调速系统设计 (7) 2.3.1调速系统总体方案设计 (7) 2.3.2 元器件的选用 (9) 2.3.3 系统主回路的设计以及参数计算 (12) 2.3.4 SPWM控制信号的产生 (15) 2.3.5 光电隔离及驱动电路设计 (17) 2.3.6 故障检测及保护电路设计 (18) 2.3.7 模拟量输入通道的设计 (18) 第3章系统软件的设计 (19) 3.1 主程序的设计 (19) 3.2 转速调节程序 (19) 3.3 增量式PI运算子程序 (20) 3.4故障处理程序 (21) 3.5 部分子程序 (22) 3.5.1 AD0809的编程 (22) 3.5.2 8255的编程 (23) 结论 (23) 参考文献 (23)

转速开环恒压频比控制的交流异步电动机调速系统典型例子

课题:转速开环恒压频比控制的交速 姓名:谢海波 学号:P091812925 专业班级:电气工程及其自动化(3)班 西北民族大学电气工程学院 转速开环恒压频比控制的交流异步电动机调速系统

摘要:转速开环恒压频比控制是交流电动机变频调速最基本的控制方式,一般变频调速装置都有这项功能,恒压频比的转速开环工作方式能满足大多数场合交流电动机调速控制的要求,并且使用方便,是通用变频器的基本模式。采用恒压频比控制,在基频以下的调速过程中的转差率基本不变,所以电动机的机械特性较硬,电动机有较好的调速性能。异步电动机的变压变频调速系统一般简称为变频调速系统。由于在调速时转差功率不随转速而变化,调速范围宽,无论高速还是低速时效率都较高,在采取一定的技术措施后能实现高动态性能,可与直流调速系统媲美。因此现在它的应用面很广,目前交流异步电动机的调速系统已经广泛应用于数控机床、风机、泵类、传送带、给料系统、空调器等设备的电力源和动力源,并起到了节省电能,提高设备自动化,提高产品质量的良好效果.下文在详细分析交流异步电动机变频调速的原理基础上,应用MATLAB/SIMULINK仿真软件,实现了转速开环恒压频比控制的交流异步电动机调速系统的仿真,并且详细分析了仿真结果。 关键词:异步电动机;变频调速;MATLAB 仿真 1.仿真系统说明 本文对交流系统进行建模仿真,可以更加熟悉交流调速系统的结构,掌握各种调速系统的优缺点,选择合理的方案,解决实际中的问题。在进行电动机调速时,常须考虑的一个重 要因素,就是希望保持电动机中每极磁通量为额定值不变。如果磁通太弱,没有充分利用 电机的铁芯,是一种浪费;如果过分增大磁通,又会使铁心饱和,从而导致过大的励磁电流,严重时会因绕组过热而损坏电机。对于直流电机,励磁系统是独立的,只要对电枢反应有恰 当的补偿,保持不变是很容易做到的。在交流异步电机中,磁通由定子和转子磁动势合成产生,要保持磁通恒定就要费一些周折。 2.变频调速控制方式和原理 转速开环恒压频比控制是交流电动机变频调速最基本的控制方式,一般变频调速装置都带有这项功能,在异步电动机调速时,总希望保持主磁通为额定值。由异步电机定子每相电动势有效值可知,如果略去定子阻抗下降,有 (1) 由(1)式知,若定子端电压不变,随着升高,将减小。又由转矩公式 知,在相同的情况下,减小会导致电动机输出转矩下降,严重时会使电动机堵转。因此, 在变频调速过程中应该同时改变定子电压和频率,以保持主磁通不变。而如何按比例改变电压和频率,要分基频以下和基频以上两种情况。 2.1基频以下调速 恒定压频比调速要求;当相对较高时,可忽略定子电阻那么最大实用转

交流异步电动机变频调速系统设计样本

中南大学 《工程训练》 ——设计报告 设计题目:异步电机变频调速 指引教师:黎群辉 设计人:冯露 学号: 专业班级:自动化0906班 设计日期:9月

交流异步电动机变频调速系统设计 摘要 近年来,交流电机变频调速及其有关技术研究己成为当代电气传动领域一种重要课题,并且随着新电力电子器件和微解决器推出以及交流电机控制理论发展,交流变频调速技术还将会获得巨大进步。 本文对变频调速理论,逆变技术,SPWM产生原理进行了研究,在此基本上设计了一种新型数字化三相SPWM变频调速系统,以8051控制专用集成芯片 SA4828为控制核心,采用IGBT作为主功率器件,同步采用EXB840构成IGBT驱动电路,整流电路采用二极管,可使功率因数接近1,并且只用一级可控功率环节,电路构造比较简朴。 V控制,同步,软件程序使得参数输入和变频器运营方式变本文在控制上采用恒 f 化极为以便,新型集成元件采用也使得它开发周期短。 此外,本文对SA4828三相SPWM波发生器使用和编程进行了详细简介,完毕了整个系统控制某些软硬件设计。 V控制,SA4828波形发生器 核心字:变频调速,正弦脉宽调制, f

目录 摘要................................................ 错误!未定义书签。 1.1 研究目与意义 (1) 1.2本次设计方案简介 (2) 1.2.1 变频器主电路方案选定 (2) 1.2.2 系统原理框图及各某些简介 (3) 1.2.3 选用电动机原始参数 (4) 2交流异步电动机变频调速原理及办法 (5) 2.1 异步电机变频调速原理 (5) 2.2 变频调速控制方式及选定 (6) V比恒定控制 (6) 2.2.1 f 2.2.2 其他控制方式................................ 错误!未定义书签。3变频器主电路设计. (13) 3.1 主电路工作原理 (13) 3.2 主电路各某些设计 (13) 3.3. 采用EXB840IGBT驱动电路 (15) 4控制回路设计 (16) 4.1 驱动电路设计 (16) 4.2 保护电路......................................... 错误!未定义书签。 4.2.1 过、欠压保护电路设计........................ 错误!未定义书签。 4.2.2 过流保护设计................................ 错误!未定义书签。 4.3 控制系统实现 (19) 5变频器软件设计....................................... 错误!未定义书签。 5.1 流程图 (22)

三相异步电动机的起动与调速实验报告

实验五三相异步电动机的起动与调速 一.实验目的 通过实验掌握异步电动机的起动和调速的方法。 二.预习要点 1.复习异步电动机有哪些起动方法和起动技术指标。 2.复习异步电动机的调速方法。 三.实验项目 1.异步电动机的直接起动。 2.异步电动机星形——三角形(Y-△)换接起动。 3.绕线式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动。 4.绕线式异步电动机转子绕组串入可变电阻器调速。 四.实验设备及仪器 1.SMEL电力电子及电气传动教学实验台主控制屏。 2.电机导轨及测功机、转矩转速测量(NMEL-13F)。 3.电机起动箱(NMEL-09)。 5.鼠笼式异步电动机(M04)。 6.绕线式异步电动机(M09)。 7.开关板(NMEL-0B5)。 五.实验方法 1.三相笼型异步电动机直接起动试验。 按图5-1接线,电机绕组为△接法。 起动前,把转矩转速测量实验箱(NMEL-13F) 中“转矩设定”电位器旋钮逆时针调到底,“转速控 制”、“转矩控制”选择“转矩控制”,检查电机导 轨和NMEL-13F的连接是否良好。 a.把三相交流电源调节旋钮逆时针调到底,合 上绿色“闭合”按钮开关。调节调压器,使输出电 图5-1 异步电动机直接启动接线图压达电机额定电压220伏,使电机起动旋转。(电机 起动后,观察NMEL-13F中的转速表,如出现电机转向不符合要求,则须切断电源,调整次序,再重新起动电机。)

b .断开三相交流电源,待电动机完全停止旋转后,接通三相交流电源,使电机全压起动,观察电机起动瞬间电流值,读取电压值U K 、电流值I K 、转矩值T K ,填入表5-1中。 U N :电机额定电压,V ; 测 量 值 U K (V ) I K (A ) T K () 图5-3 绕线式异步电动机转子绕组串电阻启动接线图 2.星形——三角形(Y-△)起动 按图5-2接线,电压表、电流表的选择 同前,开关S 选用MEL-05。 a .起动前,把三相调压器退到零位, 三刀双掷开关合向右边(Y )接法。合上电 源开关,逐渐调节调压器,使输出电压升高 至电机额定电压U N =220V ,断开电源开关, 待电机停转。 b .待电机完全停转后,合上电源开关, 观察起动瞬间的电流,然后把S 合向左边(△ 接法),电机进入正常运行,整个起动过程结束,观察起动瞬间电流表的显示值以与其它起动方法作定性比较。 3.绕线式异步电动机绕组串入可变 电阻器调速 实验线路如图5-3,电机定子绕组Y 形 接法。转子串入的电阻由刷形开关来调节, 调节电阻采用NMEL-09的绕线电机起动电阻 (分0,2,5,15,∞五档) 实验线路同前。NMEL-13F 中“转矩控制” 和“转速控制”选择开关扳向“转矩控制”, “转矩设定”电位器逆时针到底MEL-09“绕 线电机起动电阻”调节到零。 a .合上电源开关,调节调压器输出电压至U N =220伏,使电机空载起动。 b .调节“转矩设定”电位器调节旋钮,使电动机输出功率接近额定功率并保持输出转矩T 2不变,改变转子附加电阻,分别测出对应的转速,记录于表5-2中。 2R st (Ω) 0 2 5 15 n (r/min ) 1478 1470 1461 1430 图5-2 异步电动机星-三角启动 图5-3 绕线式异步电动机转子串电阻起动

三相异步电动机的七大调速方法

三相异步电动机的七大调速方法 下面成都贝尔菲特科技发展有限公司小编为您介绍三相异步电动机的七大调速方式: 首先来看三相异步电动机转速公式:n=60f/p(1-s) 从公式中可以看出,改变供电频率f、电动机极对数p及转差率s均可太到改变转速目。 从调速本质来看,不同调速方式无非是改变交流电动机同步转速或不改变同步转两种。 生产机械中广泛使用不改变同步转速调速方法有绕线式电动机转子串电阻调速、斩波调速、串级调速以及应用电磁转差离合器、液力偶合器、油膜离合器等调速。改变同步转速有改变定子极对数多速电动机,改变定子电压、频率变频调速有能无换向电动机调速等。 从调速时能耗观点来看,有高效调速方法与低效调速方法两种:高效调速指时转差率不变,无转差损耗,如多速电动机、变频调速以及能将转差损耗回收调速方法(如串级调速等)。有转差损耗调速方法属低效调速,如转子串电阻调速方法,能量就损耗转子回路中;电磁离合器调速方法,能量损耗离合器线圈中;液力偶合器调速,能量损耗液力偶合器油中。一般来说转差损耗随调速范围扩大而增加,调速范围不大,能量损耗是很小。 一、变极对数调速方法 这种调速方法是用改变定子绕组接红方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目,特点如下: 具有较硬机械特性,稳定性良好; 无转差损耗,效率高; 接线简单、控制方便、价格低; 有级调速,级差较大,不能获平滑调速; 可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用,获较高效率平滑调速特性。

本方法适用于不需要无级调速生产机械,如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。 二、变频调速方法 变频调速是改变电动机定子电源频率,改变其同步转速调速方法。变频调速系统主要设备是提供变频电源变频器,变频器可分成交流-直流-交流变频器和交流-交流变频器两大类,目前国内大都使用交-直-交变频器。其特点: 效率高,调速过程中没有附加损耗; 应用范围广,可用于笼型异步电动机; 调速范围大,特性硬,精度高; 技术复杂,造价高,维护检修困难。 本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。 三、串级调速方法 串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节附加电势来改变电动机转差,达到调速目。大部分转差功率被串入附加电势所吸收,再利用产生附加装置,把吸收转差功率返回电网或转换能量加以利用。转差功率吸收利用方式,串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式,多采用晶闸管串级调速,其特点为: 可将调速过程中转差损耗回馈到电网或生产机械上,效率较高; 装置容量与调速范围成正比,投资省,适用于调速范围额定转速70%-90%生产机械上; 调速装置故障时可以切换至全速运行,避免停产; 晶闸管串级调速功率因数偏低,谐波影响较大。

三相异步电动机的几种调速方式

三相异步电动机的几种调速方式 本文介绍了三相异步电动机的七种调速方式及其特点,指明其适用的场合、情况。 三相异步电动机转速公式为:n=60f/p(1-s) 从上式可见,改变供电频率f、电动机的极对数p及转差率s均可达到改变转速的目的。从调速的本质来看,不同的调速方式无非是改变交流电动机的同步转速或不改变同步转速两种。 在生产机械中广泛使用不改变同步转速的调速方法有绕线式电动机的转子串电阻调速、斩波调速、串级调速以及应用电磁转差离合器、液力偶合器、油膜离合器等调速。改变同步转速的有改变定子极对数的多速电动机,改变定子电压、频率的变频调速有能无换向电动机调速等。 从调速时的能耗观点来看,有高效调速方法与低效调速方法两种:①高效调速指时转差率不变,因此无转差损耗,如多速电动机、变频调速以及能将转差损耗回收的调速方法(如串级调速等)。 ②有转差损耗的调速方法属低效调速,如转子串电阻调速方法,能量就损耗在转子回路中; ③电磁离合器的调速方法,能量损耗在离合器线圈中; ④液力偶合器调速,能量损耗在液力偶合器的油中。一般来说转差损耗随调速范围扩大而增加,如果调速范围不大,能量损耗是很小的。

一、变极对数调速方法 这种调速方法是用改变定子绕组的接红方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的,特点如下: 1、具有较硬的机械特性,稳定性良好; 2、无转差损耗,效率高; 3、接线简单、控制方便、价格低; 4、有级调速,级差较大,不能获得平滑调速; 5、可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用,获得较高效率的平滑调速特性。 本方法适用于不需要无级调速的生产机械,如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。 二、变频调速方法 变频调速是改变电动机定子电源的频率,从而改变其同步转速的调速方法。变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器,变频器可分成交流-直流-交流变频器和交流-交流变频器两大类,目前国内大都使用交-直-交变频器。其特点: 1、效率高,调速过程中没有附加损耗; 2、应用范围广,可用于笼型异步电动机; 3、调速范围大,特性硬,精度高; 4、技术复杂,造价高,维护检修困难。 本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。

三相异步电动机变频调速系统设计及仿真

天津职业技术师范大学 课程设计说明书题目:三相异步电动机变频调速系统设计及仿真 指导老师: 班级:机检1112班 组员

天津工程师范学院 课程设计任务书 机械工程学院机检1112 班学生 课程设计课题: 三相异步电动机变频调速系统设计及仿真 一、课程设计工作日自 2015 年 1 月 12 日至 2015 年 1 月 23 日 二、同组学生: 三、课程设计任务要求(包括课题来源、类型、目的和意义、基本要求、完成时 间、主要参考资料等): 1、目的和意义 交流调速是一门重要的专业必修课,它具有很强的实践性。为了加深对所学课程(模拟电子技术、数字电子技术、电机与拖动、电力电子变流技术等)的理解以及灵活应用所学知识去解决实际问题,培养学生设计实际系统的能力,特开设为期一周的课程设计。 2、具体内容 写出设计说明书,内容包括: (1)各主要环节的工作原理; (2)整个系统的工作原理(包括启动、制动以及逻辑切换过程); (3)调节器参数的计算过程。 2.画出一张详细的电气原理图; 3.采用Matlab中的Simulink软件对整个调速系统进行仿真研究,对计算得到的调节 器参数进行校正,验证设计结果的正确性。将Simulink仿真模型,以及启动过程中的电流、转速波形图附在设计说明书中。 4、考核方式 1.周五采用口试方式进行考核(以小组为单位),成绩按百分制评定。其中小组分数占60%,个人成绩占40%(包括口试情况和上交材料内容); 2.每天上午8:30--11:30在综合楼226房间答疑。 五、参考文献 1、陈伯时.电力拖动自动控制系统----运动控制系统(第3版).机械工业出版社,2003 指导教师签字:教研室主任签字:

交流调速系统论文

摘要 对于可调速的电力拖动系统来说,工程上通常分为直流调速系统和交流调速系统两大类。根据电动机在电能和机械能的转换时电流制型式的不同来分类,关于交流调速系统,它利用交流电动机来进行电能—机械能的转换,并且通过控制产生我们所需要的转速。在电力拖动的发展过程中,交流调速系统和直流调速系统一直并存于各个工业领域中,但是,在科学技术发展的不同时期,他们所处的地位也有所不同。相对于直流调速系统,交流调速系统具有结构简单,制造成本低,坚固耐用,运行可靠,维护方便,惯性小,动态响应好,等优点并且在向高速,高压和大功率的发展前景也较好。近年来,很多国家偏向于对交流调速系统的研究。 关键词:矢量控制,交流调速,变频器,变频调速 第一章交流调速系统的发展 1.1交流调速系统的发展历程 在工业发展的初级阶段,交流电动机仅仅作为动力使用而无需调速。随着工业的进一步发展,尤其是电子方面和起重运输机械的发展,才对电动机的调速提出了要求,才有了直流电动机的出现。直流电机提高了生产的连续性和产品的产量以及质量,并且以其快速的正反转,准确的定位逐渐取代了简单可靠的交流电机,并且到了了广泛的运用于各行业。 80年代以来,由于直流调速系统造价高,维护投入大等缺点,在工业较为发达的国家开始使用直流调速系统,并且逐渐取代直流调速系统。这主要是由于电力电子器件,脉宽调制技术,矢量控制技术的发展,特别是以微处理机为核心的全数字化控制的应用,这才使得简单廉价的交流电机又得以取代直流电机调速系统占据主导地位。 现代控制理论的发展和应用,才促成矢量控制的出现,更是奠定了现代交流电机调速技术的理论基础,这才使得交流电机调速系统的性能能够与直流调速系统相媲美。国家的重视使得各种各样的的交流调速系统不断被开发,应用,普及,节约了社会上的大量资源,更是将社会上的传统产业发生了巨大的变革。 1.2交流调速系统的发展趋势 1.2.1交流调速系统的高性能化 交流电动机是一个多变量,强耦合,非线性的被控对象,单单用电压/频率恒定控制是不能满足我们对调速系统的要求的。接下来,交流调速系统将采用矢量控制技术,它将使调速性能达到并且超过直流调速系统。 矢量变换控制是新时期控制技术的发展随之产生的控制理论和技术,它是根据直流电动机的控制特点模拟它的控制方式来进行交流电动机的控制。直流调速的调速性能好的根本原因是交流电动机的转矩比较容易控制,而交流电动机的调速性能差就由于它的转矩难以控制,所以,要想交流电机得到的控制性能和直流电机的一样,就要通过电机统一理论和坐标变换理论,通过将交流电机的定子电流分解成磁场定向坐标的磁场电流分量以及跟它相垂直的坐标的转矩电流分量,将固定的坐标系转化为旋转坐标系解耦后,就是把交流量的控制转化为

用单片机控制的电机交流调速系统设计

用单片机控制的电机交流调速系统设计 文摘单片机控制的变频调速系统设计思想是用转差频率进行控制。通过改变程序来达到控制转速的目的。由于设计中电动机功率不大,所以整流器采用不可控电路,电容器滤波;逆变器采用电力晶体管三相逆变器。系统的总体结构主要由主回路,驱动电路,光电隔离电路,HEF4752大规模集成电路,保护电路,Intel系列单片机,Intel8253定时/记数器,Intel8255可编程接口芯片,Intel8279通用键盘/显示器,I/O接口芯片,CD4527比例分频器和测速发电机等组成。回路中有了检测保护电路就可以使整个系统运行的可靠性有了保障。 关键词MCS-51单片机;HEF4752;8253定时器;晶闸管;整流器;三相异步电动机

Exchange the speed of adjusting to design systematically with the electrical machinery that the one-chip computer controls Zhoumingqiang information and Electrical Engineering School, panzhihua university, Panzhihua 617000 Abstract Frequency conversion that one-chip computer control transfer speed systematic design philosophy with transfer to difference frequency control. Achieve the goal of controlling rotational speed through changing the procedure . Because the motor is not big in power in the design, the rectifier can not adopt controlledly the circuit, the condenser strains waves; Going against the becoming device adopts three phases of the electric transistor to go against the becoming device. The systematic ensemble architecture is by the main return circuit mainly, drive the circuit, the photo electricity isolates the circuit, HEF4752 large scale integrated circuit, protects the circuit, the Intel series one-chip computer, Intel8253 timing /count device of,Intel8255 programmable interface chip,Intel8279 keyboard not in common use / display, I/O interface chip, CD4527 proportion frequency division device and tests the speed such composition as the generator ,etc.. Have the dependability that can make the whole system operate of measuring and protecting the circuit to have guarantee in the return circuit [keywords] MCS-51;HEF4752;time/counter of l8253;selenium;rectifier;three phase eletromotor of asynchronism

三相异步电机闭环调速设计.

《控制系统设计》课程设计报告 学院:信息工程学院 姓名: 班级:11自动化 学号: 题目:三相异步电动机闭环调速系统设计与实践指导老师: 完成时间:2014年6月20日

目录 摘要............................................................... I 1概述.. (1) 1.1三相异步电动机的调速方法 (2) 1.2调压调速的简介 (3) 1.3课程设计的要求 (5) 2三相异步电动机调压调速系统的组成 (5) 3三相异步电动机调压调速系统的设计和实现 (8) 3.1三相异步电动机调压调速系统的电路 (8) 3.2闭环调速结构图 (10) 3.3 系统各部分参数的计算 (10) 4三相异步电动机调压调速系统的仿真 (13) 4.1MATLAB仿真的介绍 (13) 4.2电路的建模和参数设置........................ 错误!未定义书签。 4.3异步电机调压调速系统仿真模型................ 错误!未定义书签。 4.4仿真效果图 (17) 总结 (22) 参考文献 (23)

摘要 异步电动机具有结构简单、制造容易、维修工作量小等优点,早期多用于不可拖动。随着电力电子技术的发展,静止式变频器的诞生,异步电动机在可拖动中逐渐得到广泛的应用。实现电机调速有不少方法。研究电机调速,找出符合实际的调速方法能最大限度的节约能源,所以研究调压调速就显得很有必要。异步电机调压调速控制系统是一种比较简单实用的调速系统,该系统具有良好的运行、控制及经济性能,显示出巨大的发展潜力。 本课程设计介绍了异步电动机调压调速系统的几大组成部分,并着重讲述了三相异步电动机(M)、测速发电机(TG)、晶闸管交流调压器(TVC)的简单的工作原理。在了解异步电动机调压调速的基本原理的基础上,设计了异步电动机单闭环调压调速系统的结构原理图。还将调压调速与其他的调速方法相比,所具有的优点以及不足之处。 以转速单闭环调压调速系统为例,电机调速开环控制系统调速范围较小,采用速度作为负反馈的闭环控制系统解决了这个问题,使调速性能得到改善。 最后,经过理论分析建立模型后,基于Matlab语言开发仿真软件,并进行仿真实验,并且对仿真结果进行了一定的分析及改进。 关键词: 调压调速MATLAB三相异步电动机转速调节器

交流异步电动机变频调速原理

在异步电动机调速系统中,调速性能最好、应用最广的系统是变压变频调速系统。在这种系统中,要调节电动机的转速,须同时调节定子供电电源的电压和频率,可以使机械特性平滑地上下移动,并获得很高的运行效率。但是,这种系统需要一台专用的变压变频电源,增加了系统的成本。近来,由于交流调速日益普及,对变压变频器的需求量不断增长,加上市场竞争的因素,其售价逐渐走低,使得变压变频调速系统的应用与日俱增。下面首先叙述异步电动机的变压变频调速原理。 交流异步电动机变频调速原理: 变频器是利用电力半导体器件的通断作用把电压、频率固定不变的交流电变成电压、频率都可调的交流电源。 现在使用的变频器主要采用交—直—交方式(VVVF变频或矢量控制变频),先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源,然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。 变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、再次整流(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。 交-直部分 整流电路:由VD1-VD6六个整流二极管组成不可控全波整流桥。对于380V的额定电源,一般二极管反向耐压值应选1200V,二极管的正向电流为电机额定电流的1.414-2倍。(二)变频器元件作用 电容C1: 是吸收电容,整流电路输出是脉动的直流电压,必须加以滤波, 变压器是一种常见的电气设备,可用来把某种数值的交变电压变换为同频率的另一数值的交变电压,也可以改变交流电的数值及变换阻抗或改变相位。 压敏电阻: 有三个作用,一过电压保护,二耐雷击要求,三安规测试需要. 热敏电阻:过热保护 霍尔: 安装在UVW的其中二相,用于检测输出电流值。选用时额定电流约为电机额定电流的2倍左右。 充电电阻: 作用是防止开机上电瞬间电容对地短路,烧坏储能电容开机前电容二端的电压为0V;所以在上电(开机)的瞬间电容对地为短路状态。如果不加充电电阻在整流桥与电解电容之间,则相当于380V电源直接对地短路,瞬间整流桥通过无穷大的电流导致整流桥炸掉。一般而言变频器的功率越大,充电电阻越小。充电电阻的选择范围一般为:10-300Ω。 储能电容: 又叫电解电容,在充电电路中主要作用为储能和滤波。PN端的电压电压工作范围一般在430VDC~700VDC 之间,而一般的高压电容都在400VDC左右,为了满足耐压需要就必须是二个400VDC的电容串起来作800VDC。容量选择≥60uf/A 均压电阻:防止由于储能电容电压的不均烧坏储能电容;因为二个电解电容不可能做成完全一致,这样每个电容上所承受的电压就可能不同,承受电压高的发热严重(电容里面有等效串联电阻)或超过耐压值而损坏。

单片机控制的交流调速系统设计

目录 摘要 (2) 1引言 (3) 1.1交流调速系统的现状 (3) 1.2交流调速系统的特点 (4) 1.3交流调速系统原理 (5) 2交流调速系统的硬件设计 (6) 2.1交流调速系统控制回路设计 (6) 2.2交流调速系统参数设计 (7) 2.3元器件的选用 (11) 3交流调速系统软件设计 (23) 3.1主程序设计及说明 (23) 3.2子程序设计 (26) 4结论 (28) 5参考文献 (28) 6致谢 (29)

单片机控制的交流调速系统设计 摘要 交流变频调速具有调速范围宽,稳速精度高,动态响应快,运行可靠等技术性能,已逐步取代直流电动机调速系统。然而目前的变频器大部分都是线路复杂,价格昂贵,常用于大、中功率的电动机。本课题单片机控制的变频调速系统设计思想是用转差频率进行控制。通过改变程序来达到控制转速的目的。由于设计中电动机功率不大,所以整流器采用不可控电路,电容器滤波;逆变器采用电力晶体管三相逆变器。系统的总体结构主要由主回路,驱动电路,光电隔离电路,SA8282大规模集成电路,保护电路,AT89C51单片机, 8255可编程接口芯片,I/O接口芯片,测速发电机等组成。可以满足各种不同场合的应用,以达到调速节能的效果。 关键词:AT89C51单片机;SA8282;转差频率;交流调速;三相异步电动机

1引言 1.1交流调速系统的现状 电气传动从总体上分为调速和不调速两大类。按照电动机的类型不同,电气传动又分为直流和化大生产的不断发展,生产技术越来越复杂,对生产工艺的要求也越来越高,这就要求生产交流两大类,直流电动机在19世纪先后诞生,但当时的电气传动系统是不调速系统,随着社会机械能够在工作速度,快速启动和制动,正反转等方面具有较好的运行性能。从而推动了电动机的调速不断向前发展,自从1834年直流电动机出现以后,直流电动机作为调速电动机的代表,在工业中得到了广泛的应用。它的优点主要在于调速范围广,静差小,稳定性能好以及具有良好的动态性能,晶闸管变流装置的应用使直流拖动发展到了一个很高的水平,在可逆,可调速与高精度的拖动技术领域中相当长时间内几乎都采用直流拖动系统。尽管如此,直流调速系统却解决不了直流电动机本身的换向问题和在恶劣环境下的不适应问题,同时,制造大容量,高转速以及高电压直流电动机也十分困难,这就限制了直流传动系统的进一步发展。 交流电动机在1885年出现后,由于一直没有理想的调速方案,只被应用于恒速拖动系统,从本世纪30年代起,不少国家才开始提出各种交流调速的原始方案,晶闸管的出现使交流电动调速的发展出现了一个质的飞跃,使得半导体变流技术的交流调速得以实现,国际上在60 年代后期解决了交流电动机调速方案中的关键问题,70年代开始就实现了产品的高压,大容量,小型化,且已经逐渐取代了大部分传统的直流电动机的应用领域。交流调速系统发展迅速的很大一部分原因在于交流电动机本身的优点:没有电刷和换向器,结构简单,寿命长。近年以来大功率半导体器件,大规模集成电路,电子计算机技术的发展,加上交流电动机本身的优越特性,为交流调速提供了广泛的应用前景。目前交流电力拖

三相异步电动机调速方法

三相异步电动机调速方法 三相异步电动机转速公式为:n=60f/p(1-s) 从上式可见,改变供电频率f、电动机的极对数p及转差率s均可太到改变转速的目的。从调速的本质来看,不同的调速方式无非是改变交流电动机的同步转速或不改变同步转两种。 在生产机械中广泛使用不改变同步转速的调速方法有绕线式电动机的转子串电阻调速、斩波调速、串级调速以及应用电磁转差离合器、液力偶合器、油膜离合器等调速。改变同步转速的有改变定子极对数的多速电动机,改变定子电压、频率的变频调速有能无换向电动机调速等。 从调速时的能耗观点来看,有高效调速方法与低效调速方法两种:高效调速指时转差率不变,因此无转差损耗,如多速电动机、变频调速以及能将转差损耗回收的调速方法(如串级调速等)。有转差损耗的调速方法属低效调速,如转子串电阻调速方法,能量就损耗在转子回路中;电磁离合器的调速方法,能量损耗在离合器线圈中;液力偶合器调速,能量损耗在液力偶合器的油中。一般来说转差损耗随调速范围扩大而增加,如果调速范围不大,能量损耗是很小的。 一、变极对数调速方法 这种调速方法是用改变定子绕组的接红方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的,特点如下: 具有较硬的机械特性,稳定性良好; 无转差损耗,效率高; 接线简单、控制方便、价格低; 有级调速,级差较大,不能获得平滑调速; 可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用,获得较高效率的平滑调速特性。 本方法适用于不需要无级调速的生产机械,如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。 二、变频调速方法 变频调速是改变电动机定子电源的频率,从而改变其同步转速的调速方法。变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器,变频器可分成交流-直流-交流变频器和交流-交流变频器两大类,目前国内大都使用交-直-交变频器。其特点: 效率高,调速过程中没有附加损耗; 应用范围广,可用于笼型异步电动机; 调速范围大,特性硬,精度高;

第一节 交流异步电动机变频调速原理

第一节 交流异步电动机变频调速原理 根据电机学原理,交流异步电动机的转速可表示为: )1(**60s p f n -= (2-1-1) 式中: n 一 电动机转速/分钟,单位:r/min ; p 一 电动机磁极对数; f 一 电源频率,单位:Hz ; s 一 转差率,10<

I 一 定子绕组的相电流; r 一 定子绕组电阻与转子绕组电阻折算到定子侧的电阻之和。 交流异步电动机的定子绕组的感应电动势是定于绕组切割旋转磁场磁力线的结果, 其 有效值计算如下: E = K * f * Φ (2-1-3) 式中:K 一 与电动机结构有关的常数; f 一 电源频率; Φ 一 磁通量 。 由式(2-1-2)知,加在电机绕组端的电源电压U,一部分产生感应电动势E,另一部 分消耗在电阻 r ( 定子绕组电阻与转子绕组电阻折算到定子侧的电阻之和 )上 。其中定 子绕组的相电流 I 由两部分构成: 21I I I += (2-1-4) 电机的定子电流有一小部分1I 用于建立磁场的主磁通,其余大部分2I 用于产生拖动负 载的电磁力。 由式 (2-1-1)知,调整电源频率f 时,可以调节速度n 。 当电源频率f 下降时,由 式 (2-1-3)知,感应电动势随之比例减小;在相电压U 保持不变的情况下,由式(2-1-2) 知,定子绕组的相电流I 相应增大。在很多情况下,电机的负载是基本恒定的,因此用于产 生电磁力的电流2I 是基本不变的,于是1I 将增大;1I 的增大将直接导致主磁通的增大。由 式 (2-1-3),主磁通的增大,将引起感应电动势E比例增大;由式(2-1-2),感应电动势 E的增大将使定子电流I 减小。不难理解,通过这样的负反馈,电机将最终稳定在一个新的 工作点。 这样的控制方法看起来似乎没有问题。但实际情况是主磁通容量上限与电机的铁芯有 关。电机的铁芯受制于重量、体积、成本等因素的考虑,不可能做的很大。对于电机设计来 说,设计目标之一就是:当电机处于额定工作状态下时,主磁通接近容量上限。上述的变频 调速方法工作在额定频率以下时,将会导致铁心磁饱和,引起电流波形畸变,有效力矩下降; 严重时,将导致电机发热过快,振动和噪音加大;工作在额定频率以上时,铁心处于弱磁状 态,电磁力矩不足,电机的机械特性变软(转差率s 变大),带载能力下降。 结论:通过只调节电源频率来调节速度的方法不可取。

基于单片机控制的交流调速系统设计-(1)

基于单片机控制的交流调速系统设计 摘要 单片机控制的变频调速系统设计思想是用转差频率进行控制。通过改变程序来达到控制转速的目的。由于设计中电动机功率不大,所以整流器采用不可控电路,电容器滤波;逆变器采用电力晶体管三相逆变器。系统的总体结构主要由主回路,驱动电路,光电隔离电路,SA8282大规模集成电路,保护电路,AT89C51单片机, 8255可编程接口芯片,I/O接口芯片,测速发电机等组成。回路中有了检测保护电路就可以使整个系统运行的可靠性有了保障。 关键词:AT89C51单片机;SA8282;转差频率;交流调速;三相异步电动机

目录 前言 (1) 第1章交流调速系统的概述 (4) 1.1交流调速的基本原理 (4) 1.2 交流调速的特点 (5) 第2章交流调速系统的硬件设计 (7) 2. 1 转差频率控制原理: (7) 2. 2 系统设计的参数 (7) 2.3 用单片机控制的电机交流调速系统设计 (7) 2.3.1调速系统总体方案设计 (7) 2.3.2 元器件的选用 (9) 2.3.3 系统主回路的设计以及参数计算 (12) 2.3.4 SPWM控制信号的产生 (15) 2.3.5 光电隔离及驱动电路设计 (17) 2.3.6 故障检测及保护电路设计 (18) 2.3.7 模拟量输入通道的设计 (18) 第3章系统软件的设计 (19) 3.1 主程序的设计 (19) 3.2 转速调节程序 (19) 3.3 增量式PI运算子程序 (20) 3.4故障处理程序 (21) 3.5 部分子程序 (22) 3.5.1 AD0809的编程 (22) 3.5.2 8255的编程 (23) 结论 (23) 参考文献 (23)

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