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專科生畢業大作業
題目： 交流電動機調速系統的研究
學習中心
層次專業
年級學號
學生： 黎明路
指導教師
完成日期： 2023年 7 月 11 日
現在流行的非同步電動機的調速方法可分為兩種：變頻調速和變壓調速，其中非同步電動機的變頻調速應用較多，它的調速方法可分為兩種：變頻變壓調速和向量控制法，前者的控制方法相對簡單，有二十多年的發展經驗。
因此應用的比較多，目前市場上**的變頻器多數都是採用這種控制方法。
關鍵詞: 交流調速系統, 非同步電動機, pwm技術.....
目錄摘要 1
前言 3
1.1 設計的目的和意義 3
1.2變頻器調速執行的節能原理 3
第二章變頻器 4
2.1變頻器選型： 4
2.2變頻器控制原理圖設計： 4
2.3變頻器控制櫃設計 6
2.4變頻器接線規範 7
2.5變頻器的執行和相關引數的設定 8
2.6 常見故障分析 8
第三章交流調速系統概述 10
3.1 交流調速系統的特點 10
第四章變頻電動機的特點 14
4.1電磁設計 14
4.2結構設計 14
第五章變頻電機主要特點和變頻電機的構造原理 15
5.1 變頻專用電動機具有如下特點： 15
5.2變頻電機的構造原理 15
第六章交流非同步電動機 16
6.1交流非同步電動機變頻調速基本原理 16
6.2 變頻變壓（vvvf）調速時電動機的機械特性 18
6.3變壓變頻執行時機械特性分折 19
第七章 pwm技術原理 24
7.1 正弦波脈寬調變(spwm） 25
7.2單極性spwm法26
結論 31
致謝 32
參考文獻 33
前言 近年來，隨著電力電子技術、計算機技術、自動控制技術的迅速發展，交流傳動與控制技術成為目前發展最為迅速的技術之一，電氣傳動技術面臨著一場歷史革命，即交流調速取代直流調速和計算機數字控制技術取代模擬控制技術已成為發展趨勢。電機交流變頻調速技術是當今節電、改善工藝流程以提高產品質量和改善環境、推動技術進步的一種主要手段。變頻調速以其優異的調速和起制動效能，高效率、高功率因數和節電效果，廣泛的適用範圍及其它許多優點而被國內外公認為最有發展前途的調速方式。
深入了解交流傳動與控制技術的走向，具有十分積極的意義．
實現變頻調速的裝置稱為變頻器。變頻器一般由整流器、濾波器、驅動電路、保護電路以及控制器（mcu／dsp）等部分組成。首先將單相或三相交流電源通過整流器並經電容濾波後，形成幅值基本固定的直流電壓加在逆變器上，利用逆變器功率元件的通斷控制，使逆變器輸出端獲得一定形狀的矩形脈衝波形。
在這裡，通過改變矩形脈衝的寬度控制其電壓幅值；通過改變調製週期控制其輸出頻率，從而在逆變器上同時進行輸出電壓和頻率的控制，而滿足變頻調速對u／f協調控制的要求。pwm的優點是能消除或抑制低次諧波，使負載電機在近正弦波的交變電壓下執行，轉矩脈衝小，調速範圍寬。
採用pwm控制方式的電機轉速受到上限轉速的限制。如對壓縮機來講，一般不超過7000r／rain。而採用pam控制方式的壓縮機轉速可提高1．5倍左右，這樣大大提高了快速增速和減速能力。
同時，由於pam在調整電壓時具有對電流波形的整形作用，因而可以獲得比pwm更高的效率。此外，在抗干擾方面也有著pwm無法比擬的優越性，可抑制高次諧波的生成，減小對電網的汙染。採用該控制方式的變頻調速技術後，電機定子電流下降64％ ，電源頻率降低30％ ，出膠壓力降低57％ 。
由電機理論可知，非同步電機的轉速可表示為：n=60·f 8（1—8）／p
變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現在使用的變頻器主要採用交—直—交方式（vvvf變頻或向量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源，然後再把直流電源轉換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。變頻器的電路一般由整流、中間直流環節、逆變和控制4個部分組成。
整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為igbt三相橋式逆變器，且輸出為pwm波形，中間直流環節為濾波、直流儲能和緩衝無功功率。
變頻器選型時要確定以下幾點：
1) 採用變頻的目的；恆壓控制或恆流控制等。
2) 變頻器的負載型別；如葉片幫浦或容積幫浦等，特別注意負載的效能曲線，效能曲線決定了應用時的方式方法。
3) 變頻器與負載的匹配問題；
i.電壓匹配；變頻器的額定電壓與負載的額定電壓相符。
ii. 電流匹配；普通的離心幫浦，變頻器的額定電流與電機的額定電流相符。對於特殊的負載如深水幫浦等則需要參考電機效能引數，以最大電流確定變頻器電流和過載能力。
iii.轉矩匹配；這種情況在恆轉矩負載或有減速裝置時有可能發生。
4) 在使用變頻器驅動高速電機時，由於高速電機的電抗小，高次諧波增加導致輸出電流值增大。因此用於高速電機的變頻器的選型，其容量要稍大於普通電機的選型。
5) 變頻器如果要長電纜執行時，此時要採取措施抑制長電纜對地耦合電容的影響，避免變頻器出力不足，所以在這樣情況下，變頻器容量要放大一檔或者在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。
6) 對於一些特殊的應用場合，如高溫，高海拔，此時會引起變頻器的降容，變頻器容量要放大一擋。
1) 首先確認變頻器的安裝環境；
i.工作溫度。變頻器內部是大功率的電子元件，極易受到工作溫度的影響，產品一般要求為0～55℃，但為了保證工作安全、可靠，使用時應考慮留有餘地，最好控制在40℃以下。
在控制箱中，變頻器一般應安裝在箱體上部，並嚴格遵守產品說明書中的安裝要求，絕對不允許把發熱元件或易發熱的元件緊靠變頻器的底部安裝。
ii. 環境溫度。溫度太高且溫度變化較大時，變頻器內部易出現結露現象，其絕緣性能就會大大降低，甚至可能引發短路事故。
必要時，必須在箱中增加乾燥劑和加熱器。在水處理間，一般水汽都比較重，如果溫度變化大的話，這個問題會比較突出。
iii.腐蝕性氣體。使用環境如果腐蝕性氣體濃度大，不僅會腐蝕元器件的引線、印刷電路板等，而且還會加速塑料器件的老化，降低絕緣性能。
iv. 振動和衝擊。裝有變頻器的控制櫃受到機械振動和衝擊時，會引起電氣接觸不良。
淮安熱電就出現這樣的問題。這時除了提高控制櫃的機械強度、遠離振動源和衝擊源外，還應使用抗震橡皮墊固定控制櫃外和內電磁開關之類產生振動的元器件。裝置執行一段時間後，應對其進行檢查和維護。
v. 電磁波干擾。變頻器在工作中由於整流和變頻，周圍產生了很多的干擾電磁波，這些高頻電磁波對附近的儀表、儀器有一定的干擾。
因此，櫃內儀表和電子系統，應該選用金屬外殼，遮蔽變頻器對儀表的干擾。所有的元器件均應可靠接地，除此之外，各電氣元件、儀器及儀表之間的連線應選用遮蔽控制電纜，且遮蔽層應接地。如果處理不好電磁干擾，往往會使整個系統無法工作，導致控制單元失靈或損壞。
2) 變頻器和電機的距離確定電纜和佈線方法；
i.變頻器和電機的距離應該盡量的短。這樣減小了電纜的對地電容，減少干擾的發射源。
ii. 控制電纜選用遮蔽電纜，動力電纜選用遮蔽電纜或者從變頻器到電機全部用穿線管遮蔽。
iii.電機電纜應獨立於其它電纜走線，其最小距離為500mm。同時應避免電機電纜與其它電纜長距離平行走線，這樣才能減少變頻器輸出電壓快速變化而產生的電磁干擾。
如果控制電纜和電源電纜交叉，應盡可能使它們按90度角交叉。與變頻器有關的模擬量訊號線與主回路線分開走線，即使在控制櫃中也要如此。
iv. 與變頻器有關的模擬訊號線最好選用遮蔽雙絞線，動力電纜選用遮蔽的三芯電纜（其規格要比普通電機的電纜大檔）或遵從變頻器的使用者手冊。
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