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安徽科技学院 安徽科技学院2011年度本科生交流调速课程设计 2011 年 2011 年 12 月 19 PAGE # 双闭环交流调速系统设计 课 程： 交流调速系统 院 系： 机电与车辆学院 专 业： 电气工程及其自动化 年 级： 2008级 学生姓名： 孙红禄 邓锐 牛淼 张帅 邱明贺 邓大伟 陈宇 学 号： 导师及职称： 范智平（讲师） 安徽科技学院 安徽科技学院2011年度本科生交流调速课程设计 PAGE PAGE # 摘要 本设计介绍了交流调速系统的基本概况及其研究意义， 同时提出了本 设计所要研究解决的问题，接着对系统各部分所需元器件进行比较选择并 进行总体设计，最后采用工程设计方法对双闭环交流调速系统进行辅助设 计，进行参数计算和近似校验。 在调节器选择方面，本设计选择的PI调节器，使得线路大为简化，且 性能优良、调试方便、运行可靠、成本降低。触发电路则采用一种新型高 性能集成移相触发器（MC787）设计的触发电路，它克服了分立元件缺点， 抗干扰性优良，具有输入阻抗高、移相范围宽、装调简便、使用可靠、只 需一片MC787就可以完成三相相移功能，使用效果较好。 目 录 TOC \o "1-5" \h \z 1绪论 4 研究交流调速系统的意义 4 本设计所做的主要工作 4 调速系统 4 交流电机常用的调速方案及其性能比较 4 三相交流调压调速的工作原理 5 双闭环控制的交流调速系统 6 转速电流双闭环调速系统的组成 7 稳态结构图和静特性 7 3电路参数计算 10 系统主电路的参数计算 10 根据系统方块图进行动态计算 10 调节器的设计参数计算 12 电流调节器的参数计算 13 转速调节器的参数计算 14 4控制系统硬件电路设计 17 调节器的选择和调整 17 触发电路的设计 18 系统给定积分器 20 5设计体会 22 6参考文献 22 1绪论 研究交流调速系统的意义 随着电力电子器件，大规模集成电路和计算机控制技术的迅速发展， 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。诸如交流电动机的审级调速、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。交流 调速系统具有下面几个主要优点： 1、交流电动机特别是鼠笼异步电动机的价格远低于直流电动机。 2、交流电动机不易出现故障，维修非常简单。 3、交流电动机的使用场合没有限制。 4、交流电动机的单机容量可远大于直流电动机。 本设计中我们所做的主要工作 本设计通过对双闭环交流调压调速系统发展趋势的分析，比较了多种 常用的交流调速方案，并做出了方案选择。确定了控制系统方案后。对系 统各个环节的设计参数进行了详细计算。在系统硬件设计方面进行了交流 调压器的选择、和触发电路的选择。最后构建了双闭环交流调压调速系统， 得到了较为满意的结果。 2交流调速系统 2.1交流电机常用的调速方案及其性能比较 由电机学知，交流异步电动机的转速公式如下： n =60fi(1—s)/ pn (2-1) 式中 pn ——电动机定子绕阻的磁极对数； f 1——电动机定子电压供电频率； s ——电动机的转差率。 从式(2-1)中可以看出，调节交流异步电动机的转速有三大类方案。 .改变电动机的磁极对数 由异步电动机的同步转速 no = 60f1/pn (2-2) 可知，在供电电源频率 为不变的条件下，通过改接定子绕组的连接 方式来改变异步电动机定子绕组的磁极对数 以，即可改变异步电动机的 同步转速no ,从而达到调速的目的。 .变频调速 从式(2-1)中可以看出，当异步电动机的磁极对数 pn一定，转差率 S一定时，改变定子绕组的供电频率f1可以达到调速目的，电动机转速n基 本上与电源的频率 已成正比，因此，平滑地调节供电电源的频率，就能 平滑，无级地调节异步电动机的转速。变频调速调速范围大，低速特性较 硬，基频f =50Hz以下，属于恒转矩调速方式，在基频以上，属于恒功 率调速方式，与直流电动机的降压和弱磁调速十分相似。且采用变频起动 更能显著改善交流电动机的起动性能， 大幅度降低电机的起动电流，增加 起动转矩。 .变转差率调速 在交流异步电动机中，从定子传入转子的电磁功率 PM可以分成两部 分：一部分P2=(1-S)Pm是拖动负载的有效功率，另一部分是转差功率 Ps=sPm,与转差