1、目 录 第 1 章 交流调压调速系统概述. 2 1.1 交流调速系统. 2 1.2 交流调速系统的应用领域. 2 1.3 交流调速系统的分类. 3 1.4 调压调速系统. 3 第 2 章 交流电机转速单闭环调压调速系统设计. 4 2.1 交流电机转速单闭环变压调速电路. 4 2.2 交流电机改变电压时的机械特性. 6 2.3 闭环控制的变压调速系统及其静特性. 9 2.4 闭环变压调速系统的近似动态结构图 11 2.5 交流电机转速单闭环调压调速系统启动 15 第 3 章 matlab 仿真及仿真图形分析 . 15 第 4 章 课程设计总结 20 参考文献. 错误错误! !未定义书签。未定义书
2、签。 2 第 1 章 交流调压调速系统概述 1.1 交流调速系统 直流电力拖动和交流电力拖动在 19 世纪先后诞生。 在 20 世纪上半叶的年代 里，鉴于直流拖动具有优越的调速性能，高性能可调速拖动都采用直流电机，而 约占电力拖动总容量 80%以上的不变速拖动系统则采用交流电机，这种分工在一 段时期内已成为一种举世公认的格局。交流调速系统的多种方案虽然早已问世， 并已获得实际应用，但其性能却始终无法与直流调速系统相匹敌。 直到 20 世纪 60-70 年代，随着电力电子技术的发展，使得采用电力电子变 换器的交流拖动系统得以实现，特别是大规模集成电路和计算机控制的出现，高 性能交流调速系统便应运
3、而生， 一直被认为是天经地义的交直流拖动按调速性能 分工的格局终于被打破了。 1.2 交流调速系统的应用领域 交流调速系统的应用领域主要有三个方面： （1）一般性能的节能调速 ； （2） 高性能的交流调速系统和伺服系统 ； （3）特大容量、极高转速的交流调速 。 （1）一般性能的节能调速 在过去大量的所谓“不变速交流拖动”中，风机、水泵等通用机械的容量几 乎占工业电力拖动总容量的一半以上，其中有不少场合并不是不需要调速，只是 因为过去的交流拖动本身不能调速， 不得不依赖挡板和阀门来调节送风和供水的 流量，因而把许多电能白白地浪费了。 如果换成交流调速系统， 把消耗在挡板和阀门上的能量节省下来，
4、 每台风机、 水泵平均都可以节约 20-30% 以上的电能，效果是很可观的。 但风机、水泵的调速范围和对动态快速性的要求都不高，只需要一般的调速 性能。 （2）高性能的交流调速系统和伺服系统 许多在工艺上需要调速的生产机械过去多用直流拖动，鉴于交流电机比直流 电机结构简单、成本低廉、工作可靠、维护方便、惯量小、效率高，如果改成交 流拖动，显然能够带来不少的效益。但是，由于交流电机原理上的原因，其电磁 转矩难以像直流电机那样通过电枢电流施行灵活的实时控制。 20 世纪 70 年代初发明了矢量控制技术，或称磁场定向控制技术，通过坐标 变换，把交流电机的定子电流分解成转矩分量和励磁分量，用来分别控制
5、电机的 转矩和磁通，就可以获得和直流电机相仿的高动态性能，从而使交流电机的调速 技术取得了突破性的进展。 其后，又陆续提出了直接转矩控制、解耦控制等方法，形成了一系列可以和 直流调速系统媲美的高性能交流调速系统和交流伺服系统。 3 （3）特大容量、极高转速的交流调速 直流电机的换向能力限制了它的容量转速积不超过 106 kW r /min，超过 这一数值时，其设计与制造就非常困难了。 交流电机没有换向器，不受这种限制，因此，特大容量的电力拖动设备，如 厚板轧机、矿井卷扬机等，以及极高转速的拖动，如高速磨头、离心机等，都以 采用交流调速为宜。 1.3 交流调速系统的分类 (1)转差功率消耗型 这
6、种类型的全部转差功率都转换成热能消耗在转子回路中。在三类交流电机 调速系统中，这类系统的效率最低，而且越到低速时效率越低，它是以增加转差 功率的消耗来换取转速的降低的（恒转矩负载时） 。可是这类系统结构简单，设 备成本最低，所以还有一定的应用价值。 (2)转差功率馈送型 在这类系统中，除转子铜损外，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。无论是馈出还是馈入的转差功率，扣除 变流装置本身的损耗后，最终都转化成有用的功率，因此这类系统的效率较高， 但要增加一些设备。 (3)转差功率不变型 在这类系统中，转差功率只有转子铜损，而且无论转速高低，转差功率基本 不变，因此效率更高。其中变极对数调速是有级的，应用场合有限。只有变压变 频调速应用最广，可以构成高动态性能的交流调速系统，取代直流调速；但在定 子电路中须配备与电动机容量相当的变压变频器，相比之下，设备成本最高。 1.4 调压调速系统 变压调速是交流电机调速方法中比较简便的一种。由电力拖动原理可知，当 交流电机等效电路的参数不变时，在相同的转速下，电磁转矩与定子电压的平方 成正比，因此，改变定子外
