畢業實習報告

實習單位

實習時間：至

學院(系): 電氣工程與自動化學院

專業: 自動化

學生姓名學號:

目錄1. 實習目的與任務 3

2.實習單位與實習內容 3

2.1串級調速的基本原理 3

2.2非同步電動機串級調速的機械特性 4

2.3主電路的設計 5

2.4保護電路的設計 6

2.5控制電路的設計 6

3. 實習總結及體會 7

1. 實習目的與任務

本次實習作為畢業實習，是本科學習階段的必要環節，是課堂教育和社會實踐相結合的重要形式，實習的主要目的就是為了增強我們學生的實踐能力、提高分析問題的能力以及為即將走上社會做準備。結合我自身的情況，我的目的就是整合過去這四年來我所學到的知識和技能，並且為我的畢業設計做準備。

畢業實習的主要任務就是圍繞我的畢業設計的要求，整理以往學過的可以用到的知識，去蒐集查閱與之相關的資料並且加以複習和學習。同時學習使用做畢業設計要用到的軟體。

2. 實習單位與實習內容

此次實習沒有選擇到校外實習，而是留在學校查閱資料為畢業設計做準備。主要還是在學校圖書館。

2.1串級調速的基本原理

我的畢業設計所選的題目是繞線式非同步電動機的串級調速系統。首先要整理的就是與串級調速相關的知識。

串級調速實際上就是通過改變轉差率s來進行調速。串級調速的基本原理為：，而相位相同或相反，則轉子相電流就將取決於電路中電勢的代數和。

通過改變附加電動勢的大小來電動機的轉差率，進而改變電動機的轉速。

轉子引入附加電動勢的方法不同，串級調速可以分為電氣型串級調速和電機型串級調速兩類，我的畢業設計要採用電氣型串級調速。方案是採用工作在有源逆變狀態的閘流體可控整流裝置作為產生附加直流電動勢的電源。

按照上述原理組成的繞線式非同步電動機調速系統原理圖如圖1—1所示：

2.2非同步電動機串級調速的機械特性

在串級調速系統中，由於電動機的級對數與旋轉磁場轉速都不變，同步轉速也是恆定的，但是他的理想空載轉速卻能夠連續平滑地調節。當系統在理想空載狀態下執行時（=0），轉子直流迴路的電壓平衡方程式變成

1-3）

其中，為非同步電動機在串級調速時對應於某一角的理想空載轉差率。取=，則

1-4）

由此可得相應的理想空載轉速為：

1-5）

其中，為非同步電動機的同步轉速。

從式以上的式子可知，在串級調速時，理想空載轉速與同步轉速是不同的。當改變逆變角時，理想空載轉差率和理想空載轉速都相應改變，越大時，越小，而越高。在系統中，角地調節範圍對應於電動機調速範圍的上、下限，一般逆變角的調節範圍為-- 。

其下限是為了防止逆變顛覆而設定的最小逆變角，其具體數值也可根據系統的電氣引數來設定。在不同的角下，非同步電動機的機械特性是近似平行的，其工作段類似於直流電動機變壓調速時的機械特性。

在串級調速工作時，由於在轉子迴路中接入兩組整流裝置、平波電抗器、逆變變壓器等（這些器件統稱為串級調速裝置），再加上線路電阻以後，實際上相當於在轉子迴路中接入了一定能夠數值的等效電阻和電抗。所以，這些因素勢必會影響電動機串級調速的機械特性。由於轉子迴路電阻的影響，使一部電動機在串級調速執行時的機械特性要比電機的固有機械特性軟，使電機在額定負載時難以達到額定轉速。

一般非同步電動機在固有機械特性上的額定轉差率為0.03--0.5，而在串級調速執行時卻為0.

1左右（時）。另外，由於轉回路電抗的影響，再加上轉子迴路接有整流器，轉子繞組漏抗所引起的換向重疊角使轉子電流產生畸變，使得電機在串級調速時所能產生的最大轉矩比電機固有特性的最大轉具有明顯的降低。如下圖所示：

1—2 串級調速的機械特性

2.3主電路的設計

串級調速系統的主電路應該包括三相繞線式非同步電動機、串級調速裝置和逆變變壓器。其中，串級調速裝置主要包括三相橋式（不可控）整流器、有源逆變整流器和平波電抗器。

一.串級調速裝置：

（1）整流裝置：

該裝置的作用是將轉子側的交流電動勢轉換為直流電壓，為三相不可控。

（2）逆變裝置：

提供乙個可調的直流電壓作為調速所需的附加電動勢，同時將電動機產生的轉差功率功率經逆變變壓器回饋回電網。

（3）平波電抗器：

在可控矽串級調速系統中，電動機轉子整流迴路中必須串接平波電抗器，其主要原因有如下幾點：

a、電流脈動分量在電機轉子中造成的附加損耗限制在允許範圍內；

b、使電動機在最小工作電流時任能保證電流的連續，避免電流斷續對電動機的影響。

c、限制短路電流的上公升率，是快速開關能及時動作，盡可能避免損壞快速熔斷器。

二．逆變變壓器

與閘流體直流電動機調速系統中整流變壓器的作用相似，串級調速系統的閘流體逆變器側一般也有逆變變壓器。其作用是：

a、把可控矽整流裝置與交流電網隔離，以抑制電網的浪湧對閘流體的影響。

b、取得能與被控電動機工作相匹配的逆變電壓。

接下來就要設計和計算主電路的引數，包括逆變變壓器的選擇，轉子整流器的選擇，定子側變壓器的選擇等。

2.4保護電路的設計

保護電路包括過電壓保護，過電流保護和過載保護，過電壓保護又包括交流側過電壓保護，直流側過電壓保護和閘流體兩端的過電壓保護；過電流保護又包括閘流體的過電流保護，電流變換和過流保護環節。

2.5控制電路的設計

我們從串級調速系統機械特性的分析可以看出，由於受轉子整流器的換相壓降和直流迴路電阻壓降的影響，串級調速系統的機械特性要比電動機正常接線時軟，使得調速範圍受到了很大的限制，而且其機械特性的靜差率也較大。所以，利用開環控制系統具有一定的侷限性，這種方案只適用於調速精度要求不高的場合，例如在風機及幫浦類等生產機械中。對於調速精度、加速特性要求較高，負載波動較大而且要求機械特性較硬的生產機械，則應採用於閘流體直流調速系統相似的雙閉環控制的串級調速系統系統，例如軋鋼機、礦井提公升機等。

所以，為了提高靜態調速精度以獲得較好的動態特性，在本設計中我們也採用了雙閉環反饋的控制方式。

基本原理就是：雙閉環串級調速系統與直流閉環系統相似，當電流調節器輸出電壓為零時，應整定觸發脈衝，使為最小值，以防止逆變顛覆。一般取，此時轉速最低；隨著輸出電壓的增加，角增大，減小，轉速上公升，到時，，相當於串級調速不起作用。

同時，由於電流負反饋作用和速度調節器限幅環節的作用。在加速的過程中，也可以實現恆流公升速，使系統具有較好的加速特性。當需要加速時，增加給定訊號，在經過逆變觸發起使角變大，同時逆變電壓下降，直流電流（即電動機電流）增加，電機加速。

由於限幅環節的作用，電動機在加速過程中能維持所設定的最大加速轉矩。隨著轉速的公升高，轉速反饋訊號增加，最後在與給定訊號相對應的最高轉速下穩定執行。

控制系統的動態結構圖為：

接下來就是控制電路的引數設計。

3. 實習總結及體會

其實在實習期間裡，前半個月裡我在準備考研複試，主要的精力都放在了複試科目的準備，當複試名單出來我沒看到我的名字時，又開始聯絡學校進行調劑，結果都不太滿意，在迷茫中跑到鄭州和開封參加了幾場招聘會，當所有的事情都結束了之後，才真正的開始畢業實習。去圖書館查資料時發現電機方面的書不是太多，就借了《非同步電動機設計手冊》和《交流調速原理和應用》兩本書以及我們的交流調速課本。

畢業實習期間我針對繞線式非同步電動機串級調速系統進行分析和設計，從串級調速系統的原理、機械特性等方面出發，查閱了關於設計串級調速系統的主電路和控制電路的資料。同時，在給定電動機引數的情況下，分別對主電路各器件的選擇和控制電路的引數設定進行了進本的了解，基於對系統執行時安全性的考慮，相應的對系統的保護電路進行了考慮和初步設計。

串級調速在非同步電動機調速方面以其結構簡單，節能，高效，操作方便。隨著閘流體技術的不斷發展，串級調速在非同步電動機調速方面的優勢將會更加明顯。觸發電路的發展將逐漸相整合化，智慧型化方向發展。

通過這次畢業實習，使我對交流調速系統的理論知識有了乙個新的認識和提高。但是同時也發現了很多的問題，我的基礎知識確實掌握的不夠好，在進行初步的設計時不知道從**下手，首先做的就是查閱資料。並且我的辦公軟體也用的不好，編輯公式和設計目錄都是在這次實習中學會的，還有其他的好多我還不會的功能和操作。

將來畢業中要用到matlab來進行**，可是我對這個**軟體還是比較陌生的，除了平時實驗時用了幾次之外平時基本都沒怎麼用過。所以有缺陷的方面我還得繼續學習來彌補這些缺陷，不僅可以為我的畢業設計做準備，還為我未來的學習工作等打下基礎。

畢業實習報告

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