第5章 5.5转速开环、电压频率协调控制的变频调速系统

变频调速基本原理及控制原理1.基本原理：目前使用较多的是“交—直—交”变频，原理如图1所示，将50Hz 交流整流为直流电Ud，再由三相逆变器将直流逆变为频率可调的三相交流供给鼠笼电机实现变频调速。

2.控制原理：变频调速装置主电路(见图2)由空气开关QF1，交流接触器KM1和变频器VF组成，由安装在配电柜面板上的转换开关SA，复位开关SB；或安装在现场防爆操作柱上启动按钮SB和停止按钮SB2控制VF的运行：(1)启动VF时必须先合上QF1和QF2，使SA置于启动位置，KM1便带动电触点闭合，来电显示灯HL2亮；此时按下SB，也可以按下现场SB1使KA1带电触点闭合，VF投入运行同时运行指示灯HL3亮。

(2)需要停止VF时，按下SB2使KA1失电，VF停止运行，此时HL3灭；置SA于停止位置，KM1断开同时HL1亮表示停机。

(3)如果在运行过程中VF有故障FLA、FLC端口将短接，KA2带电，KM 带电其触点断开，同时故障指示灯HL3亮并报警。

由于工艺条件复杂，实际运行过程中有多方面不确定因素，为安全其见，每台变频器均加有一旁路接触器 KM2；如果KM1或VF发生故障时保证电机仍能变频运行。

变频调速实行闭环负反馈自动控制即由仪表装置供给变频器1V和CC 端口4～20MA电信号，靠信号大小改变来控制VF频率高低变化达到调节电动机转速和输出功率的目的，使泵流量和实际工艺需求最佳匹配，实现仪表电气联合自动控制体系。

二、实际运用分析1.变频调速实行工艺过程控制，由于生产流程和工艺条件的复杂性；不通过实践有些问题不被人们认识，只有通过实践才能找出解决这此问题方法和途径。

在闭环控制回路中，变频器作用类似风开式调节阀，对于实用风关式调节阀控制回路需在变频器上设定最低下降频率，当仪表装置故障时变频器输出最低频率，保证电机运转，维持工艺流程最低安全量，不至于生产中断。

变频器下限频率设定必须通过实际测试，不能随意变动。

变频调速系统的构成及原理
变频调速系统主要由变频器、电机和控制系统三大部分构成。

其中，变频器是变频调速系统的核心部件，它将电源输入的交流电转换为可调频率、可调幅值的交流电输出给电机，实现电机的调速控制。

其工作原理如下：
1. 变频器部分：变频器将电网提供的固定频率、固定幅值的交流电输入，通过整流、滤波等电路将交流电转换为直流电，然后再通过逆变电路将直流电转换为可调频率、可调幅值的交流电送给电机。

2. 电机部分：电机接收变频器输出的可调频率、可调幅值的交流电，并根据输入的频率和幅值进行相应的转速调节。

通常使用的电机为三相异步电机，也称为感应电机。

电机通过转子与旋转磁场之间的相互作用，实现机械能的转换。

3. 控制系统部分：控制系统主要由微处理器、传感器、编码器、人机界面等组成。

它实时监测电机的转速、输出负载等参数，并根据需求通过变频器调节输出频率和幅值，以实现对电机转速的精确控制。

控制系统可以根据预设的转速曲线、负载变化等参数进行相应调整，实现高效、稳定的调速控制。

通过以上的构成和原理，变频调速系统可以根据实际需求进行灵活的调速控制，实现节能降耗、控制精度高、工作稳定等优点，广泛应用于机械、电力、石化、
交通等领域。

变频调速系统技术原理及应用随着科技的不断发展，变频调速系统技术在工业领域中的应用越来越广泛。

变频调速系统是一种能够实现机械设备调速的技术，通过改变电源给电机供电的频率，实现电机的转速调节。

本文将介绍变频调速系统的技术原理以及在工业中的应用。

首先，电力电子器件是变频调速系统的核心组成部分。

变频调速系统通常采用交流到直流再到交流的方式，将电源提供的交流电转换为直流电，并通过逆变器将直流电转换为交流电。

这样就可以通过改变逆变器输出的交流电的频率来实现电机的调速。

其次，电机也是变频调速系统的重要组成部分。

电机是将电能转换成机械能的装置，根据工作方式的不同，可以分为直流电机和交流电机。

在变频调速系统中，通常采用交流电机，其中三相异步电机是应用最为广泛的一种。

通过改变电源供电的频率，可以改变电机的转速。

最后，运动控制系统是变频调速系统的关键组成部分。

运动控制系统通过对电机的控制，实现对机械设备的调速。

运动控制系统通常包括传感器、控制器和执行机构三个部分。

传感器用于感知电机的实时状态，控制器根据传感器的反馈信号，计算控制策略，并通过执行机构控制电机的转速。

变频调速系统在工业中有着广泛的应用。

首先，在机械加工领域，变频调速系统可以精确控制机床的进给速度，提高工件加工的精度和效率。

其次，在风机和水泵等风力和水力传动系统中，变频调速系统可以根据实际需要调整电机的转速，提高系统的稳定性和节能效果。

此外，在电梯和输送带等输送设备中，变频调速系统可以平稳控制设备的起停和运行速度，提高设备的使用寿命和安全性。

总体而言，变频调速系统技术是一种有效的实现机械设备调速的技术。

通过改变电源给电机供电的频率，可以实现对电机的转速调节。

变频调速系统在工业中有着广泛的应用，可以提高设备的性能和效率，降低能源消耗，同时也提高了工作环境的安全性。

随着科技的不断进步，相信变频调速系统技术将进一步得到发展和应用。

《交流调速系统》课后习题答案第 5 章 闭环控制的异步电动机变压调速系统5-1 异步电动机从定子传入转子的电磁功率m P 中，有一部分是与转差成正比的转差功率s P ，根据对s P 处理方式的不同，可把交流调速系统分成哪几类？并举例说明。

答：从能量转换的角度上看，转差功率是否增大，是消耗掉还是得到回收，是评价调速系统 效率高低的标志。

从这点出发，可以把异步电机的调速系统分成三类 。

1）转差功率消耗型调速系统：这种类型的全部转差功率都转换成热能消耗在转子回路中，降电压调速、转差离合器调速、转子串电阻调速都属于这一类。

在三类异步电机调速系统中，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）转差功率馈送型调速系统：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，绕线电机串级调速或双馈电机调速属于这一类。

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）转差功率不变型调速系统：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，变极对数调速、变压变频调速属于此类。

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。

5-2 有一台三相四极异步电动机，其额定容量为5.5kW ，频率为50Hz ，在某一情况下运行，自定子方面输入的功率为6.32kW ，定子铜损耗为341W ，转子铜损耗为237.5W ，铁心损耗为167.5W ，机械损耗为45W ，附加损耗为29W ，试绘出该电动机的功率流程图，注明各项功率或损耗的值，并计算在这一运行情况下该电动机的效率、转差率和转速。

变频调速原理变频调速是一种通过改变电机输入电压、频率来实现调速的方法，它在工业生产中得到了广泛应用。

变频调速具有精度高、效率高、能耗低等优点，因此在各种领域都有着重要的作用。

下面将介绍变频调速的原理及其应用。

首先，我们来了解一下变频调速的基本原理。

变频调速是通过改变电机的输入电压和频率来控制电机的转速。

在传统的调速方法中，通常是通过改变电机的机械结构来实现调速，而变频调速则是通过改变电机的供电电压和频率来实现调速。

这样就可以实现对电机转速的精确控制，从而满足不同工况下的需求。

其次，我们来分析一下变频调速的工作原理。

变频调速系统通常由变频器、电机和控制器组成。

变频器是变频调速系统的核心部件，它可以根据控制信号来改变输出电压和频率，从而控制电机的转速。

在变频器内部，通过对输入的交流电进行整流、滤波、逆变等处理，最终输出符合要求的交流电。

控制器则负责接收外部信号，并根据设定的转速要求来调节变频器的输出。

电机作为执行部件，根据变频器的输出来实现相应的转速调节。

再者，我们来探讨一下变频调速的应用。

变频调速在工业生产中有着广泛的应用，特别是在需要精确控制转速的场合。

比如风机、水泵、压缩机等设备都可以通过变频调速来实现能耗的节约和效率的提高。

此外，在一些需要频繁启停和转速调节的设备中，也可以采用变频调速来实现更加灵活的控制。

除了工业领域，变频调速在家用电器、交通运输、医疗设备等领域也有着重要的应用价值。

总的来说，变频调速作为一种先进的调速方法，具有精度高、效率高、能耗低等优点，因此在工业生产和生活中有着广泛的应用。

通过对变频调速的原理及应用进行深入了解，可以更好地把握其工作原理和使用方法，从而更好地发挥其在各个领域的作用。

希望本文对您有所帮助，谢谢阅读！。

摘要在电气时代的今天，电动机在工农业生产、人们日常生活中起着十分重要的作用。

电动机是最常见的一种电机，在各领域中得到广泛应用。

研究电动机的控制和测量方法，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。

电动机的调速问题一直是自动化领域比较重要的问题之一。

不同领域对于电动机的调速性能有着不同的要求，因此，不同的调速方法有着不同的应用场合。

本文基于PWM的开环交流调速系统进行了研究，并设计出应用于交流电动机的开环变频调速系统。

提出了PWM调速方法的优势，指出了未来PWM调速方法的发展前景，点出了研究PWM调速方法的意义。

应用于交流电动机的调速方式很多，其中以PWM变频调速方式应用最为广泛，而PWM变频器中，H型PWM变频器性能尤为突出，作为本次设计的基础理论，本文将对PWM的理论进行详细论述。

在此基础上，本文将做出8051单片机控制的H型PWM变频调速系统的整体设计，然后对各个部分分别进行论证，力图在每个组成单元上都达到最好的系统性能。

关键词：PWM；开环；变频调速；交流电动机目录第1章绪论 (1)第2章课程设计方案 (2)2.1 概述 (2)2.2 系统组成整体结构 (2)2.2.1 变频器 (2)2.2.2变频器的工作原理 (2)2.2.3 变频调速的基本原理 (3)2.2.4脉冲宽度调制技术 (4)第3章硬件设计 (6)3.1整体电路的设计 (6)3.2主电路的设计 (7)3.3整流电路设计 (7)3.4逆变电路的设计 (8)3.5 光电隔离电路 (8)3.6 控制电路 (9)3.7 逆变驱动电路 (10)3.8 过压保护电路 (12)第4章软件的设计 (14)4.1 PWM波形生成方法 (14)4.2 程序流程 (14)4.3 单片机程序设计 (15)第5章系统测试与分析 (17)第6章课程设计总结 (18)参考文献 (19)第1章绪论在交流调速中，交流电动机的调速方法有三种：变极调速、改变转差率调速和变频调速。

电动机的变频调速与控制系统一、引言电动机是现代工业生产中广泛应用的重要设备之一。

为了满足不同工况下的运行需求，电动机的调速与控制成为必要的技术手段之一。

其中，变频调速与控制系统作为一种有效的解决方案，受到了越来越多的关注与应用。

本文将对电动机的变频调速与控制系统进行探讨与分析。

二、电动机的基本原理电动机是将电能转化为机械能的装置，其基本工作原理是利用磁场相互作用所产生的力矩，将电能转化为转动力。

电动机的工作原理主要分为直流电动机和交流电动机两种。

三、电动机的变频调速1. 变频调速的概念变频调速是指通过改变电机输入电压的频率来控制电机的转速。

传统的电动机调速方法通常是通过改变电机输入电压的大小来实现，而变频调速系统则通过改变电机输入电压的频率来实现调速。

2. 变频调速的优势（1）宽调速范围：变频调速系统能够实现电机宽范围内的精确调速，适用于不同工况下的需求。

（2）高效节能：变频调速系统能够根据实际工况需求灵活调整电机转速，以提高效率并减少能源消耗。

（3）可靠性强：变频调速系统采用先进的电子元器件和控制算法，具有较高的稳定性和可靠性。

（4）减少机械磨损：变频调速系统能够通过平滑启停和减小电机负载变化，减少机械磨损，延长电机使用寿命。

3. 变频调速系统的组成（1）整流装置：将交流电源转化为直流电源，为逆变器提供稳定的直流电源。

（2）逆变器：将直流电源转化为可调频率、可调幅度的交流电源，实现电机转速的控制。

（3）控制器：控制整个变频调速系统的运行，实现对电机的精确控制。

四、电动机的变频控制系统1. 变频控制系统的设计原则（1）确定控制目标：根据实际需求确定电机的转速范围和精度要求。

（2）选择适当的变频器：根据控制目标选择合适的变频器型号和参数。

（3）配置传感器：根据需要选择合适的传感器来获取电机运行状态的反馈信号。

（4）编写控制程序：根据控制目标，在控制器中编写相应的控制程序。

（5）调试与测试：对整个变频控制系统进行调试和测试，确保其按照预期工作。

变频调速系统相关系统结构变频调速系统是一种常用的电气控制系统，广泛应用于工业生产和生活中的各个领域。

它通过改变电机的电源频率来调节电机的转速，实现对电机的精确控制。

本文将从系统结构的角度来介绍变频调速系统的相关内容。

一、变频调速系统的基本结构变频调速系统的基本结构包括电源模块、整流模块、逆变模块、控制模块和电机模块等几个主要组成部分。

1. 电源模块电源模块是变频调速系统的起始模块，负责向整个系统提供稳定的电源。

通常采用三相交流电源，通过变压器进行降压和整流处理，得到适宜的直流电源。

2. 整流模块整流模块主要用于将交流电源转换为直流电源。

常见的整流方式有单相整流和三相整流两种。

在变频调速系统中，常采用三相整流方式，通过整流桥电路将输入的交流电信号转换为直流电信号。

3. 逆变模块逆变模块是变频调速系统的核心部分，主要用于将直流电信号转换为交流电信号，并且可以通过改变输出的频率和幅值来实现对电机的调速控制。

逆变器通常采用晶闸管、功率管等器件进行开关控制，并通过PWM技术来调节输出波形的频率和幅值。

4. 控制模块控制模块是变频调速系统的智能核心，负责接收用户输入的控制信号，并对逆变模块的输出进行调节。

控制模块通常采用微处理器或PLC等控制器进行实现，可以根据用户需求设定电机的转速、加速度、减速度等参数，并实时监测电机的运行状态。

5. 电机模块电机模块是变频调速系统的末端模块，负责接收逆变模块输出的交流电信号，并将其转换为机械能。

根据不同的应用需求，电机模块可以是三相异步电机、直流电机、步进电机等不同类型的电机。

二、变频调速系统的工作原理变频调速系统的工作原理主要分为三个步骤：输入电源处理、逆变输出和控制调节。

1. 输入电源处理在变频调速系统中，电源模块负责将输入的交流电源进行降压和整流处理，得到适宜的直流电源。

整流模块将交流电信号转换为直流电信号，并通过滤波电路对直流电信号进行滤波处理，消除杂散波动和高次谐波。