现代交流调速及答案-1

《现代交流调速》模拟卷

一、填空题：

1．绕线转子异步电机串级调速系统，采用工作在（逆变）状态的晶闸管可控整流装置作为产生附加直流电动势的电源。

2．工频电源供电的6极同步电动机，其稳定运行转速为（1000 ）r/min。

3．当大型同步电动机变压变频调速系统用于低速的电力拖动，例如无齿轮传动的可逆轧机、矿井提升机、水泥转窑等，应采用（交-交变压）变频器供电。

4．交流电机主要分为（同步电机）和（感应电机）两大类，每类电机又有不同类型的调速系统。

5．不同坐标系下电动机模型彼此等效的原则是：不同坐标系下所产生的____磁动势____完全一致。

6．异步电机的多变量非线性数学模型包括（电压）方程、（磁链）方程、转矩方程、运动方程再加上转角方程。

7. 在交-直-交变频器中，按照中间直流环节直流电源性质的不同，可以分成（电压源

型）和（电流源型）两类。

8. 如用380V电压等级的变频器驱动线电压为220V、50Hz的异步电动机，那么变频器的

基本频率设为（）时，才能满足电动机的额定性能基本不变。

9．基于异步电机动态数学模型的高性能变频调速系统有（）系统和（）系统。

10．三相交流调压器中各晶闸管间隔（60 ）度按顺序触发导通。

11．交流电动机由常规的六拍阶梯波逆变器供电时，磁链轨迹便是六边形的旋转磁场；而电压空间矢量PWM则是把逆变器和电动机视为一体，按照跟踪（圆形）旋转磁场来控制逆变器的工作。

二、选择题：下列题目只有一个答案是正确的，请选出正确答案（画√表示）。

1．以下哪一个特点是交-直-交变频装置所具备的(与交-交变频装置相比)：B

（A）一次换能，效率较高（B）频率调节范围宽

（C）采用电源电压自然换流（D）仅适用于低速大功率拖动

2．在变频调速系统中，用SPWM波来取代正弦波后

（A）仍有一定谐波存在，谐波成分取决于逆变器输出频率，而与开关频率无关

（B）输出没有谐波存在，大大提高变频调速系统的性能

（C）仍有一定谐波存在，且谐波成分随开关频率的提高而增大

（D）仍有一定谐波存在，且谐波成分随开关频率的提高而减小

3．SPWM逆变器每秒最多脉冲个数本质上受开关元件自身的B

（A）载波频率限制（B）开关损耗限制（C）调制度限制（D）参数波频率限制4．SPWM波形的最小脉冲宽度和间隙限制是为了保证C

（A）输出电流的谐波少（B）输出电流的谐波不变

（C）开关器件安全工作（D）调制度不超过范围

5．异步电机在基频以上弱磁升速时，同步转速随之提高，最大转矩_____B_

（A）增大（B）减小（C）不变（D）不一定

6．在串级调速系统中，改变β角的大小就可以调节电机的转速。当增大β角时，电机的转速

就会______A

（A ）增大 （B ）减小 （C ）不变 （D ）不一定

7． 功率因数可以高到1.0，甚至超前的电动机是D

（A ） 直流电机 （B ）交流电机 （C ）异步电机 （D ）同步电机

8． 输入方波电流的自控变频同步电动机调速系统通常称为c

（A ） 无换向器电机 （B ）永磁同步电机 （C ）无刷直流电机 （D ）负载换流电机

9．在动态过程中也尽可能保持转子磁通Φr 恒定是_B_____系统所追求的目标。

（A ）压频比控制 （B ）矢量控制 （C ）直接转矩控制 （D ）转差频率控制

10．关于电流滞环跟踪PWM 控制技术，下面说法正确的是

（A ）它是采用正弦波来调制等腰三角波，从而获得一系列等幅不等宽的PWM 波

（B ）能够消除指定次数的谐波

（C ）采用电流滞环跟踪PWM 控制的逆变器，其输出电流为PWM 矩形波

（D ）电流跟踪控制的精度与滞环的环宽有关，同时还受到功率开关器件开关频率的制约。

三、 简答题

1．异步电机矢量控制的基本思路是什么？

答：以产生同样的旋转磁动势为准则，将三相ABC 坐标系的数学模型先进行3相/2相变换，

再进行同步旋转变换，三相异步电动机可以等效成为直流电动机，因此，模仿直流电动机的控制

策略，得到直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，就可以控制异步电动机。

2．与SCR 变频器相比，PWM 变压变频器有哪些优点？

答：1) 在主电路整流和逆变两个单元中，只有逆变单元可控，通过它同时调节电压和频率，

结构简单。采用全控型的功率开关器件，只通过驱动电压脉冲进行控制，电路也简单，效率高。

2）输出电压波形虽是一系列的PWM 波，但由于采用了恰当的PWM 控制技术，正弦基波的

比重较大，影响电机运行的低次谐波受到很大的抑制，因而转矩脉动小，提高了系统的调速范围

和稳态性能。

3）逆变器同时实现调压和调频，动态响应不受中间直流环节滤波器参数的影响，系统的动态

性能也得以提高。

4）采用不可控的二极管整流器，电源侧功率因素较高，且不受逆变输出电压大小的影响。

3．转速闭环的转差频率控制的基本规律是什么？

答：1）在s sm ωω≤的范围内，转矩e T 基本上与s ω成正比，条件是气隙磁通不变。

2）在不同的定子电流值时，按照1()s s U f I ω= 函数关系控制定子电压和频率，就能保持气

隙磁通m φ恒定。

4．画出Y 型接法的晶闸管三相交流调压器主电路图。

四、 画出异步电动机调压调速时的机械特性，并据此说明异步电动机调压调速带恒转矩负载

和风机类负载工作时调速特性分别有何特点。

解：

由图带恒转矩负载工作时，普通笼型异步电机变电压时的稳定工作点为A 、B 、C ，转差率s 的变化范围不超过0~ s m ，调速范围有限。如果带风机类负载运行，则工作点为D 、E 、F ，调速范围可以大一些。

e T emax s T L T st 异步电动机在不同电压下的机械特性

N

三相Y 型调压电路

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。

交流电机调速技术

交流电机调速技术 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020

永磁同步电机无位置传感器控制技 术的研究 学院： 姓名： 学号： 指导老师： 日期：

一引言 无位置传感器控制技术是目前永磁同步电动机最为活跃的研究领域。本文根 据适用转速范围不同，介绍了无位置传感器控制技术。同时重点介绍了在零速和低速应用较多的高频电压信号注入法。 二永磁同步电机及其无位置传感器控制技术 2.1永磁同步电机 永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor，简称PMSM) 采用强抗 退磁永磁材料替代励磁绕组的同步电机，由于省去了励磁绕组、集电环和电刷装置，具有功率密度大、能量转换效率高、转动惯量小、运行可靠等一系列优点。 2.2 无位置控制技术分类 1.零速和低速时无位置传感器控制 主要由转子凸极性产生的定子电感变化来提取位置信息。永磁同步电机的凸极性主要有结构性凸极和饱和凸极。永磁同步电机的凸极性是由电机本身或外部激励产生，与电机运行状态无关，故基于凸极性的方法被广泛应用于低速(零速)运行下的PMSM无位置传感器矢量控制技术。 该类方法主要有：电感测量法、电压脉冲法、载波频率法、低频信号注入法和高频信号注人法。 2.中速和高速时无位置传感器控制 应用于中速和高速运行下的PMSM无位置传感器控制技术，大多是直接或间接地从电机反电动势中提取位置信息。由于低速下电机反电动势较小，系统中的信号干扰等因素难以获取反电动势，无法实现零速和低速时的无位置运行。该类方法主要有：电压电流检测法、模型参考自适应法、观测器法和人工智能算法。 3.全速度范围内无位置传感器控制 从国内外学者对 PMSM 无位置传感器控制技术的研究结果来看，没有一种单 一的方法能使电机在很宽的调速范围内平稳运行现、将上述分别适用于零速和低速、中速和高速的两类方法相结合，构成复合控制方法，提供了一种合适的控制解决方案，也是较为活跃的研究方向。

外文翻译--现代交流调速系统的类型

附录 附录A: 中英文参考文献 此英文文献摘自参考文献：Donescu V ,Charette A ,Yao Z,et al.Modeling and simulation of Saturated induction motors in phase quantities [J].IEEE Trans. On Energy Conversion ,1999，14 (3) :386-393.. Modern type of AC Drive System Exchange into a modern AC motor speed control system, power electronic power converters, controllers and four major detector components. In accordance with the object of different types of AC motor, speed of modern communication systems can be divided into induction motor and synchronous motor drives. Here are introduced the system of induction motor. 1.1 induction motor speed control system of the basic types of By the induction motor working principle, we can see that from the stator into p=(1-s)M p is the effective electromagnetic power can be divided into two parts: m p=s M p and s is power load drag; another part of the deterioration of quality of power s proportional to slip . How to deal with deterioration of quality of power is consumed or feedback to the grid, and measurable system of induction motor efficiency. Therefore by poor power to the different treatment of modern induction motor can be divided into three types of speed control system. (1) power consumption and deterioration of quality-based speed control system Poor power switch are converted to the form of calories consumed. Thyristor Surge speed fall into this category. In the induction motor speed control system, the minimum efficiency of such systems is to increase power consumption and deterioration of quality in exchange for the cost of lower speed. (2) to poor power feedback-based speed control system To deteriorate to a small portion of power consumed by the majority of variable flow control devices to the power grid feedback. Lower speed, more power to repay. Wound cascade induction motor speed and doubly-fed fall into this category. (3) to deteriorate to the same power-based speed control system And deterioration of quality of power in the rotor part of the consumption of copper loss is inevitable, but in such systems, both high and low speed, power consumption and deterioration of quality is essentially the same, therefore high efficiency. VVVF fall into this category. AC Drive System is currently in, the application of a maximum of VVVF, the most extensive, can constitute a high dynamic performance of AC Drive System to replace the DC drive. 1.2 AC speed control system of modern development trends and developments Looking at the speed of development of the exchange process and the status quo, we can see that speed of modern communication technology trends and future development trends. (1) to replace the DC drive system for the purpose of exchange of high-performance

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)

现代交流调速及答案

《现代交流调速》模拟卷 一、填空题： 1．绕线转子异步电机串级调速系统，采用工作在（逆变）状态的晶闸管可控整流装置作为产生附加直流电动势的电源。 2．工频电源供电的6极同步电动机，其稳定运行转速为（1000 ）r/min。 3．当大型同步电动机变压变频调速系统用于低速的电力拖动，例如无齿轮传动的可逆轧机、矿井提升机、水泥转窑等，应采用（交-交变压）变频器供电。 4．交流电机主要分为（同步电机）和（感应电机）两大类，每类电机又有不同类型的调速系统。 5．不同坐标系下电动机模型彼此等效的原则是：不同坐标系下所产生的____磁动势____完全一致。 6．异步电机的多变量非线性数学模型包括（电压）方程、（磁链）方程、转矩方程、运动方程再加上转角方程。 7. 在交-直-交变频器中，按照中间直流环节直流电源性质的不同，可以分成（电压源 型）和（电流源型）两类。 8. 如用380V电压等级的变频器驱动线电压为220V、50Hz的异步电动机，那么变频器的 基本频率设为（）时，才能满足电动机的额定性能基本不变。 9．基于异步电机动态数学模型的高性能变频调速系统有（）系统和（）系统。 10．三相交流调压器中各晶闸管间隔（60 ）度按顺序触发导通。 11．交流电动机由常规的六拍阶梯波逆变器供电时，磁链轨迹便是六边形的旋转磁场；而电压空间矢量PWM则是把逆变器和电动机视为一体，按照跟踪（圆形）旋转磁场来控制逆变器的工作。 二、选择题：下列题目只有一个答案是正确的，请选出正确答案（画√表示）。 1．以下哪一个特点是交-直-交变频装置所具备的(与交-交变频装置相比)：B （A）一次换能，效率较高（B）频率调节范围宽 （C）采用电源电压自然换流（D）仅适用于低速大功率拖动 2．在变频调速系统中，用SPWM波来取代正弦波后 （A）仍有一定谐波存在，谐波成分取决于逆变器输出频率，而与开关频率无关 （B）输出没有谐波存在，大大提高变频调速系统的性能 （C）仍有一定谐波存在，且谐波成分随开关频率的提高而增大 （D）仍有一定谐波存在，且谐波成分随开关频率的提高而减小 3．SPWM逆变器每秒最多脉冲个数本质上受开关元件自身的B （A）载波频率限制（B）开关损耗限制（C）调制度限制（D）参数波频率限制4．SPWM波形的最小脉冲宽度和间隙限制是为了保证C （A）输出电流的谐波少（B）输出电流的谐波不变 （C）开关器件安全工作（D）调制度不超过范围 5．异步电机在基频以上弱磁升速时，同步转速随之提高，最大转矩_____B_ （A）增大（B）减小（C）不变（D）不一定 6．在串级调速系统中，改变β角的大小就可以调节电机的转速。当增大β角时，电机的转速

现代交流调速系统总结 期末重点

第一章异步电动机变压变频调速理论基础 1.交流电动机的优点有哪些？ 直流电机的优点：⑴调速优良，易于控制，静态性能好动态响应快 ⑵数学模型简单：线性2阶＋1阶 ⑶易于控制：电枢和励磁线圈可以独立调节 ⑷天然解耦：Ia与Φm线性无关是解耦的 直流电机的缺点：a）结构上存在的机械换向器和电刷 b）体积大 c）维护困难，使用环境受限 d）寿命短 e）在容量发展上受限制 ⊙⊥⊙交流的电动机的优点：(1)结构简单，体积小、转动惯量、小重量轻 (2)坚固耐用 ⑶动态响应好 ⑷价格低廉 交流的电动机的缺点：⑴难于控制，调速性能先天不足 ⑵多变量耦合 ⑶强非线性（自己写：） ⑷高阶次：至少是7阶 2.根据转差功率的去向，交流异步电机的调速方法可分为哪几类？各有哪些方法？ 按电动机的调速方法分类，常见的交流调速方法有： ①降电压调速 ②转差离合器调速 ③转子串电阻调速 ④绕线转子电动机串级调速和双馈电动机调速 ⑤变极对数调速 ⑥变压变频调速等 ⑴转差功率消耗型调速系统①、②、③都属于这种，效率最低，低速时以增加转差功 率的消耗来换取转速的降低的（恒转矩负载时）；结构简单，设备成本最低。 ⑵转差功率馈送型调速系统④大部分转差功率在转子侧通过变流装置馈出或馈入，转 速越低，能馈送的功率越多，效率较高。 ⑶转差功率不变型调速系统⑤、⑥转差功率只有转子铜损，转速高低，转差功率基本 不变，效率更高。分两种，变极对数调速是有级的，应用场合有限；变压变频调速应用最广，可以构成高动态性能的交流调速系统，但定子电路中须配备与电动机容量相当的变压变频器，成本最高。 3.画出异步电动机在调压调速时的机械特性，并说明其特点。 ⑴n0不变（起点） ⑵Te(包括Tst)正比于u1的平方（极值） ⑶Sm不变（极值轴心）

584#——现代交流调速

《现代交流调速》模拟卷1 一、填空题： 1．绕线转子异步电机串级调速系统，采用工作在（逆变）状态的晶闸管可控整流装置作为产生附加直流电动势的电源。 2．工频电源供电的6极同步电动机，其稳定运行转速为（1000 ）r/min。 3．当大型同步电动机变压变频调速系统用于低速的电力拖动，例如无齿轮传动的可逆轧机、矿井提升机、水泥转窑等，应采用（交交变压变频）变频器供电。 4．交流电机主要分为（异步电机）和（同步电机）两大类，每类电机又有不同类型的调速系统。 5．不同坐标系下电动机模型彼此等效的原则是：不同坐标系下所产生的_____磁动势________完全一致。 6．异步电机的多变量非线性数学模型包括（电压）方程、（磁链）方程、转矩方程、运动方程再加上转角方程。 7. 在交-直-交变频器中，按照中间直流环节直流电源性质的不同，可以分成（电压源 型）和（电流源型）两类。 8. 如用380V电压等级的变频器驱动线电压为220V、50Hz的异步电动机，那么变频器的 基本频率设为（86HZ ）时，才能满足电动机的额定性能基本不变。 9．基于异步电机动态数学模型的高性能变频调速系统有（按转子磁链定向的直接矢量控制）系统和（按定子磁链定向的直接转矩控制）系统。 10．三相交流调压器中各晶闸管间隔（60 ）度按顺序触发导通。 11．交流电动机由常规的六拍阶梯波逆变器供电时，磁链轨迹便是六边形的旋转磁场；而电压空间矢量PWM则是把逆变器和电动机视为一体，按照跟踪（圆形）旋转磁场来控制逆变器的工作。 二、选择题：下列题目只有一个答案是正确的，请选出正确答案（画 表示）。 1．以下哪一个特点是交-直-交变频装置所具备的(与交-交变频装置相比)：B （A）一次换能，效率较高（B）频率调节范围宽 （C）采用电源电压自然换流（D）仅适用于低速大功率拖动 2．在变频调速系统中，用SPWM波来取代正弦波后：D （A）仍有一定谐波存在，谐波成分取决于逆变器输出频率，而与开关频率无关 （B）输出没有谐波存在，大大提高变频调速系统的性能 （C）仍有一定谐波存在，且谐波成分随开关频率的提高而增大 （D）仍有一定谐波存在，且谐波成分随开关频率的提高而减小 3．SPWM逆变器每秒最多脉冲个数本质上受开关元件自身的：B （A）载波频率限制（B）开关损耗限制（C）调制度限制（D）参数波频率限制

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

交流调速系统的现状及发展趋势

交流调速系统的现状及发展趋势 摘要随着电力电子器件的发展，以及对效率的追求，交流调速得到快速发展，加上新技术、新理论不断渗透到交流调速之中，使其不断呈现新的面貌。 关键词交流调速；脉宽调制；智能化 0 引言 近年来，随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，交流传动与控制技术成为目前发展最为迅速的技术之一，电气传动技术面临着一场历史革命，即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。电机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速和起制动性能，高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。深入了解交流传动与控制技术 的走向，具有十分积极的意义。 1 交流调速系统的发展及现状 长期以来,直流电动机由于调速性能优越而掩盖了结构复杂等缺点广泛的应用于工程过程中。直流电动机在额定转速以下运行时,保持励磁电流恒定,可用改变电枢电压的方法实现恒定转矩调速;在额定转速以上运行时,保持电枢电压恒定,可用改变励磁的方法实现恒功率调速。采用转速、电流双闭环直流调速系统可获得优良的静、动态调速特性。因此,20世纪80年代以前,在变速传动领域中,直流调速一直占据主导地位。交流变频调速[1]的优越性早在20世纪20年代被人们所认识。但受当时电力电子器件的限制而未能广泛应用。 从电力拖动的发展过程来看，交、直流两大调速系统一直并存于各个工业领域，虽然由于各个时期科学技术的发展使得它们所处的地位有所不同，但它们始终是随着工业技术的发展，特别是随着电力电子元器件的发展而在相互竞争。随着电力电子器件，单片机的迅速发展，以及现代控制理论向交流电气传动领域的渗透，为交流调速系统的开发研究进一步创造了有利的条件。 1.1 电力电子器件是交流调速装置的支柱 电力电子器件是现代交流调速装置的支柱,其发展直接决定和影响交流调速技术的发展。迄今为止,电力电子器件的发展经历了分立换流关断器件(第一代) →自关断器件(第二代) →功率集成电路PIC (第三代) →智能模块IPM (第四代) 四个阶段。 20世纪80年代中期以前,变频装置功率回路主要采用晶闸管元件。装置的效率、可靠性、成本、体积均无法与同容量的直流调速装置相比。20世纪80年代中期以后用第二代电力电子器件GTR、GTO 、VDMOS-IGBT 等创造的变频装置在性能与价格比上可以与直流调速装置相媲美。随着向大电流、高电压、高频化、集成化、模块化方向继续发展，第三代电力电子器件是20世纪90年代制造变频器的主流产品, 中、小功率的变频调速装置(1—100kw)主要是采用IGBT , 中、大功率的变频调速装置(1000 —10000kw) 采用GTO 器件。20 世纪90 年代至今,电力电子器件的发展进入了第四代。主要实用的第四代器件为:(1) 高压IGBT器件, (2) IGCT 由于GTR 、GTO 器件本身存在的不可克服的缺陷,功率器件进入第三代以来, GTR 器件已被淘汰不再使用。进入第四代后,GTO器件也将被逐步淘汰。第四代电力电子器件模块化更为成熟。如智能化模块IPM 、专用功率器件模块ASPM 等。模块化功率器件将是21 世纪主宰器件。

交流电机调速技术

永磁同步电机无位置传感器控制技 术的研究 学院： 姓名： 学号： 指导老师： 日期：

一引言 无位置传感器控制技术是目前永磁同步电动机最为活跃的研究领域。本文根据适用转速范围不同，介绍了无位置传感器控制技术。同时重点介绍了在零速和低速应用较多的高频电压信号注入法。 二永磁同步电机及其无位置传感器控制技术 2.1永磁同步电机 永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor，简称PMSM) 采用强抗退磁永磁材料替代励磁绕组的同步电机，由于省去了励磁绕组、集电环和电刷装置，具有功率密度大、能量转换效率高、转动惯量小、运行可靠等一系列优点。2.2 无位置控制技术分类 1.零速和低速时无位置传感器控制 主要由转子凸极性产生的定子电感变化来提取位置信息。永磁同步电机的凸极性主要有结构性凸极和饱和凸极。永磁同步电机的凸极性是由电机本身或外部激励产生，与电机运行状态无关，故基于凸极性的方法被广泛应用于低速(零速)运行下的PMSM无位置传感器矢量控制技术。 该类方法主要有：电感测量法、电压脉冲法、载波频率法、低频信号注入法和高频信号注人法。 2.中速和高速时无位置传感器控制 应用于中速和高速运行下的PMSM无位置传感器控制技术，大多是直接或间接地从电机反电动势中提取位置信息。由于低速下电机反电动势较小，系统中的信号干扰等因素难以获取反电动势，无法实现零速和低速时的无位置运行。

该类方法主要有：电压电流检测法、模型参考自适应法、观测器法和人工智能算法。 3. 全速度范围内无位置传感器控制 从国内外学者对 PMSM 无位置传感器控制技术的研究结果来看，没有一种单一的方法能使电机在很宽的调速范围内平稳运行现、将上述分别适用于零速和低速、中速和高速的两类方法相结合，构成复合控制方法，提供了一种合适的控制解决方案，也是较为活跃的研究方向。 三基于高频电压信号注入法的PMSM 无传感器控制原理 3．1定子坐标参考系下的PMSM 数学模型 无凸极面装式永磁同步电机在定子坐标参考系下的动态方程可以表示 为)1()(s s s t s e v B Ai d di -+= 其中， ?? ? -? ??-=s s s s L R L R A /00/， ?? ? ? ??=s s L L B /100/1, ? ? ? ???=βαi i i s ， ??????=βαv v v s ， ??????-??=??????=θθψωβαcos sin m s e e e s L 、s R 和m ψ分别为定子电感、电阻和转子磁链的幅值，ω为转子速度，θ 为转子位置角。 3．2脉振高频电压注入法基本原理 3.2.1高频电压信号的注入 面装式永磁同步电机在实际旋转参考坐标系下的电压方程如式(2)所示： )2(0??? ???+???+-???-+=??? ?????m r s s s r s r s s r qs r ds p L R L L p L R U U ψωωω

山东大学网络教育期末考试试题及答案-现代交流调速3

现代交流调速模拟卷 一、选择题：下列题目只有一个答案是正确的(1~4题除外)，请选出正确答案填在答题卡上. 1． 异步电动机双馈调速的几种工况中属于转子输出功率的工况是； （A ）超同步速电动状态 （B ）次同步速电动状态 （C ）次同步速同步回馈制动状态 （D ）超同步速回馈制动状态 （E ）反转电动状态 （F ）反转倒拉制动状态 2． 下列异步机调速方式哪些属于转差功率不变型调速方式？ （A ）绕线机串级调速 （B ）降压调速 （C ）变极调速 （D ）电磁离合器调速 （E ）变频调速 （F ）绕线机转子串电阻调速 3． 下列异步机调速方式哪些属于转差功率回馈型调速方式？ （A ）绕线机串级调速 （B ）降压调速 （C ）变极调速 （D ）电磁离合器调速 （E ）变频调速 （F ）绕线机转子串电阻调速 4． 下列异步机调速方式哪些属于转差功率消耗型调速方式？ （A ）降压调速 （B ）绕线机串级调速 （C ）电磁离合器调速 （D ）绕线机转子串电阻调速 （E ）变极调速 （F ）变频调速 5． 某鼠笼式异步电机当定子电压为380V 时，其最大转矩为160Nm ，若定子电压降为300V ，那么其最大转矩应为 （A ）160 Nm （B ）80 Nm （C ）60 Nm （D ）102 Nm 6． 图1所示交流调速闭环系统在稳态运行时，若U N *=10V ，那么转速n 应为： （A ）不一定 （B ）1000rpm （C ）100rpm （D ）0rpm 7． 异步电机变频调速恒磁通协调控制条件为： （A ） const T M = (B) const f U =11 (C) const f E =1 1 (D) const f U =1 1 8． 在交流调压调速系统中采用力矩电机的目的是 （A ） 扩大调速范围，提高静差率 (B) 扩大调速范围，限制转子电流增加 （C ） 扩大调速范围，减少静差率 (D) 扩大调速范围，提高力矩 9． 某鼠笼式异步电机的定子调压人为机械特性如图2所示, 对于某恒转矩负载T L 来讲，电机运行在A 、B 、C 三点时，电机的转子电流之间的关系为：

交流调速系统的发展现状

交流调速系统的发展现状 摘要： 随着电力电子器件的发展，以及对效率的追求，交流调速得到快速发展，加上新技术、新理论不断渗透到交流调速之中，使其不断呈现新的面貌。 关键词：交流调速；脉宽调制; 引言 近年来，随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，交流传动与控制技术成为目前发展最为迅速的技术之一，电气传动技术面临着一场历 史革命，即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。电机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量 和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速和起制动性能，高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。深入了解交流传动与控制技术的走向，具有十分积极的意义。 1?现代交流调速技术的发展 现代交流调速的法阵可分为几个阶段20世纪60年代中期，德国的A Schonung等人率先提出了脉宽调制变频的思想，他们把通信系统中的调制技术推广应用于变频调速中，为现代交流调速技术的发展和实用化开辟了新的道路。从此，交流调速理论及应用技术大致沿下述四个方面发展。 （1）电力电子器件的蓬勃发展 电力电子器件是现代交流调速装置的支柱，其发展直接决定和影响交流调速技术的发展。迄今为止，电力电子器件的发展经历了分立换流关断器件（第一代）一自关断器件（第二代）-功率集成电路PIC（第三代）一智能模块IPM （第四代）四个阶段。 20世纪80年代中期以前，变频装置功率回路主要采用晶闸管元件。装置的效率、可靠性、成本、体积均无法与同容量的直流调速装置相比。20世纪80年代中期以后用第二代电力电子器件GTR（ Gia nt Tran sistor）、GTq Gate Turn

交流异步电机现代调速策略

交流异步电机现代调速策略 摘要：为了更精确地实现交流异步电动机调速，基于交流异步电动机的数学模型论述异步电动机变压变频调速系统的各种控制策略。总结早期的基于异步电机稳态模型的控制策略，介绍现代控制调速策略，分析现代控制理论在交流异步电动机调速系统中的应用，展望交流调速控制策略的发展方向。传统的控制策略在工业现场中的应用已经较为成熟，各种现代控制策略和先进控制算法则有广阔的发展前景。 关键词：异步电动机；变压变频调速；控制策略 1前言 交流异步电动机电力拖动系统有多种调速方法，常见的有降电压调速、转差离合器调速、转子串电阻调速、串级调速和双馈电动机调速、变极对数调速和变压变频调速等。其中，仅变压变频调速能够做到调速范围宽、效率高、动态性能好，因此得到了快速发展和广泛应用变压变频调速技术使同步电动机可以应用到交流调速控制系统中。变压变频调速系统一般简称为变频调速系统，当采用变压变频调速时转差功率不随转速变化，在采取一定的技术措施后能够实现高动态性能，使得交流调速系统的性能可与直流调速系统相媲美。 纵观异步电动机变压变频调速技术的发展，先后出现了大量有代表性的方式方法，现代控制理论的引入给变压变频调速控制策略的发展注入了新的活力。 2现代控制策略 由于负载转矩随时间变化，电机参数如电阻和电感会随温度和频率变化，传统的控制策略普遍受电机参数和扰动的影响较大。因此，人们开始将不完全依赖数学模型﹑鲁棒性更强的现代控制理论应用于交流调速控制系统，目前现代控制理论在交流调速控制系统中的应用主要包括与矢量控制、直接转矩控制结合。通过设计参数辨识器#观测器和智能控制器来修正模型参数和提高系统鲁棒性。

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

现代交流调速技术的发展与现状

1 现代交流调速技术的发展 20 世纪60 年代中期,德国的A Schonung 等人率先提出了脉宽调制变 频的思想,他们把通信系统中的调制技术推广应用于变频调速中,为现 代交流调速技术的发展和实用化开辟了新的道路。从此,交流调速理 论及应用技术大致沿下述四个方面发展。 1. 1 电力电子器件的蓬勃发展 电力电子器件是现代交流调速装置的支柱,其发展直接决定和影响交 流调速技术的发展。迄今为止,电力电子器件的发展经历了分立换流 关断器件(第一代) →自关断器件(第二代) →功率集成电路PIC(第三代) →智能模块IPM(第四代) 四个阶段。20 世纪80 年代中期以前,变 频装置功率回路主要采用晶闸管元件。装置的效率、可靠性、成本、体积均无法与同容量的直流调速装置相比。20 世纪80 年代中期以后 用第二代电力电子器件GTR ( Giant Transistor) 、GTO ( Gate TurnOff thyistor) 、VDMOS - IGBT( Insulated Gate Bipolar Transis2tor) 等创造 的变频装置在性能与价格比上可以与直流调速装置相媲美。随着向 大电流、高电压、高频化、集成化、模块化方向继续发展,第三代电 力电子器件是20 世纪90 年代制造变频器的主流产品, 中、小功率的 变频调速装置( 1 —100kw) 主要是采用IGBT , 中、大功率的变频调 速装置(1000 —10000kw) 采用GTO 器件。20 世纪90 年代至今,电力

电子器件的发展进入了第四代。主要实用的第四代器件为: (1) 高压IGBT 器件, (2) IGCT( Insulated Gate ControlledTransistor) 器件, (3) IEGT ( Injection Enhanced Gate Transis2tor) 器件, (4) SGCT(Symmetrical Gate Commutated Thyristor)器件。由于GTR、 GTO 器件本身存在的不可克服的缺陷,功率器件进入第三代以来, GTR 器件已被淘汰不再使用。进入第四代后,GTO 器件也将被逐步 淘汰。第四代电力电子器件模块化更为成熟。如智能化模块IPM、 专用功率器件模块ASPM 等。模块化功率器件将是21 世纪主宰器件。需要指出的是,以上所述的全控型开关功率器件主要应用于异步电动 机变频调速系统中,其原因众所周知。但是目前同步电动机变频调速 系统中仍采用晶闸管,其原因也是众所周知的。一代电力电子器件带 来一代变频调速装置,性价比一代高过一代。在人类社会进入信息化 时代后,电力电子技术连同电力传动控制与计算机技术一起仍是21 世 纪最重要的两大技术。 1. 2 脉宽调制(PWM) 技术 脉宽调制(PWM) 技术的发展和应用优化了变频装置的性能,变频调速系统采用PWM 技术不仅能够及时准确地实现变压变频控制要求,而 且更重要的意义是抑制逆变器输出电压或电流中的谐波分量,从而降 低或消除了变频调速时电机的转矩脉动,提高了电机的工作效率,扩大

交流电动机调速变频原理

交流电动机调速及变频原理 一、交流异步电动机调速的基本类型 交流调速系统的主要类型 交流电机主要分为异步电机（即感应电机）和同步电机两大类，每类电机又 有不同类型的调速系统。现有文献中介绍的异步电机调速系统种类繁多，可按照不同的角度进行分类。 1、交流异步电动机调速的基本类型 由异步电动机的转速公式：min)/)(1(60r s p f n -= 可知，异步电动机有下列三种基本调速方法： （1）改变定子极对数p 调速。 （2）改变电源频率1f 调速。 （3）改变转差率s 调速。 异步电动机的调速方式： 1.1 变频调速 交流变频调速技术的原理是把工频50Hz 的交流电转换成频率和电压可调的交流电，通过改变交流异步电动机定子绕组的供电频率，在改变频率的同时也改变电压，从而达到调节电动机转速的目的。 它与直流调速系统相比具有以下显著优点： （1）变频调速装置的大容量化。

（2）变频调速系统调速围宽，能平滑调速，其调速静态精度及动态品质好。 （3）变频调速系统可以直接在线起动，起动转矩大，起动电流小，减小了对电网和设备的冲击，并具有转矩提升功能，节省软起动装置。 （4）变频器置功能多，可满足不同工艺要求；保护功能完善，能自诊断显示故障所在，维护简便；具有通用的外部接口端子，可同计算机、PLC 联机，便于实现自动控制。 （5）变频调速系统在节约能源方面有着很大的优势，是目前世界公认的交流电动机的最理想、最有前途的调速技术。其中以风机、泵类负载的节能效果最为显著，节电率可达到20%～60％。 1.2变极调速 磁极对数 p 的改变，取决于电动机定子绕组的结构和接线。通过改变定子绕组的接线，就可以改变电动机的磁极对数。 1.3 变转差率调速 1.3.1、改变定子电压调速 ??交流调压调速 异步电动机的机械特性方程式: ])()/[(/32'21212' 211' 221l l e L L s R R s R pU T +++=ωω 其中：p 为电机极对数； U1为相电压有效值 R1为定子每相绕组的阻 Ll1为每相漏感 R2′为折算到定子侧的每相电阻 Ll2′为折算到定子侧的漏感 交流调压调速是通过改变电动机定子外加电压从而改变转差率S 进行调速的。它是一种简单、可靠、价格便宜的调速方法，但其调速特性软，低速时转差功率损耗大，效率较低。交流调压调速常采用晶闸管组成的交流调压调速系统。 1.3.2、绕线式异步电动机转子串电阻调速 绕线式异步电动机转子串电阻的机械特性如图所示。转子串电阻时同步转速和最大转矩Tm 不变，临界转差率增大。 转子串电阻调速的优点： 设备简单，主要用于中、小容量的绕线式异步电动机如桥式起重机等。 转子串电阻调速的缺点： 转子绕组需经过电刷引出，属于有级调速，平滑性差；由于转子中电流很大，在串接电阻上产生很大损耗，所以电动机的效率很低，机械特性较软，调速精度差。 1.3.3、绕线式异步电动机在转子回路中串级调速