科技创新与应用Ｊ ２０１３年第２期 科技创新
交流调速系统的设计
周丹 裴久玲
（新疆阿拉尔市塔里木大学机械电气化工程学院，新疆阿拉尔８４３３００）
摘要：动力系统的控制要求不断提高，在上世纪６０年代以前，直流调速系统在调速领域中站占治地位，而在全控型功率开关器 件出现以后，交流调速才得到了长足的发展，特别是集成电路的出现，使用合适的调速方式（如ＰＷＭ调速），使得交流调速动态和
静态特性完全可以和直流调速相媲关，在本课题着重研究了现代交流调速系统中的变压变频调速，以及现在已经运用成熟的电
压空间矢量调速系统，来解决本课题的调速问题。
关键词：交流调速系￣Ｅ；ＰＷＭ调速；规模集成电路；电力电子器件
１交流调速控制的选择
现阶段的变压变频调速的控制方式，矢量控制系统：根据磁链的 是否闭环又可以分为直接矢量控制和间接矢量控制，她们都具有非常
良好的动态和静态性能，调速范围也很宽在实践中得到了普遍的运用；
不足之处是动态性能受电动机参数影响。 在本课题的设计中选择间接矢量控制方法即—磁链开环转差型矢
量控制。 ２电动机类型的选择 按照本课题的设计要求，以５００ＫＷ的电动机为被控对象，那么电
动机就选择西安电动机厂生产的ＪＳ１４１０－－４型三相交流异步电动机。
在电动机参数测量问题上，一般都是同过电动机空载和短路试验
测的，但是因为条件的限制，对以上电动机的参数直接给出： ２．１三相交流鼠笼转子异步电动机，△型连接
２．２功率：５００ＫＷ
２．３额定电压：６ＫＶ ２．４额定电流：５７Ａ
２．５额定转速：１４８５
２．６电动机效率：９３－３％
２．７电动机的功率因数：０．９２ ３主电路元器件的计算
主电路的动能介绍 主电路采用典型的交一直一交电压源通用变频器结构，输入功率级
采用三相桥式不可控整流电路ｕＩ，整流输出环节由大容滤波，获得平滑
的直流电压，逆变部分通过功率开关器件有规律的导通和关断产生变
压变频的电压。 主电路中主要是对整流器和逆变器电力电子器件的计算
交流调速系统概述
1.1、交流调速系统的特点
对于可调速的电力拖动系统，工程上往往把它分为直流调速系统和交流调速系统两类,这主要是根据采用什么电流制型式的电动机来进行电能与机械能的转换而划分的。所谓交流调速系统，就是以交流电动机作为电能—机械能的转换装置，并对其进行控制以产生所需要的转速。相比于直流电动机，交流电动机具有结构简单，制造成本低，坚固耐用，运行可靠，维护方便，惯性小，动态响应好，以及易于向高压、高速和大功率方向发展等优点。
随着电力电子技术，大规模集成电路和计算机控制技术的迅速发展，交流可调传动得到了广泛的发展，诸如交流电动机的串级调速、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。
1.2交流调速系统的应用
由于交流调速系统的优越性，其已经普遍应用于现代工业中，主要由以下几个方面：
（1）、风机、水泵、压缩机耗能占工业用电的40%，进行变频、串级调速，可以节能。
（2）、对电梯等垂直升降装置调速实现无级调速，运行平稳、档次提高。
（3）、纺织、造纸、印刷、烟草等各种生产机械，采用交流无级变速，提高产品的质量和效率。
（4）、钢铁企业在轧钢、输料、通风等多种电气传动设备上使用交流变频传动。
（5）、有色冶金行业如冶炼厂对回转炉、培烧炉、球磨机、给料等进行变频无级调速控制。
（6）、油田利用变频器拖动输油泵控制输油管线输油。此外，在炼油行业变频器还被应用于锅炉引风、送风、输煤等控制系统。
（7）、变频器用于供水企业、高层建筑的恒压供水。
（8）、变频器在食品、饮料、包装生产线上被广泛使用，提高调速性能和产品质量。
交流调速系统概述
Revised on July 13, 2021 at 16:25 pm 交流调速系统概述
1.1、交流调速系统的特点
对于可调速的电力拖动系统;工程上往往把它分为直流调速系统和交流调速系统两类;这主要是根据采用什么电流制型式的电动机来进行电能与机械能的转换而划分的..所谓交流调速系统;就是以交流电动机作为电能—机械能的转换装置;并对其进行控制以产生所需要的转速..相比于直流电动机;交流电动机具有结构简单;制造成本低;坚固耐用;运行可靠;维护方便;惯性小;动态响应好;以及易于向高压、高速和大功率方向发展等优点..
随着电力电子技术;大规模集成电路和计算机控制技术的迅速发展;交流可调传动得到了广泛的发展;诸如交流电动机的串级调速、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..
1.2交流调速系统的应用
由于交流调速系统的优越性;其已经普遍应用于现代工业中;主要由以下几个方面：
1、风机、水泵、压缩机耗能占工业用电的40%;进行变频、串级调速;可以节能..
2、对电梯等垂直升降装置调速实现无级调速;运行平稳、档次提高..
3、纺织、造纸、印刷、烟草等各种生产机械;采用交流无级变速;提高产品的质量和效率..
4、钢铁企业在轧钢、输料、通风等多种电气传动设备上使用交流变频传动..
5、有色冶金行业如冶炼厂对回转炉、培烧炉、球磨机、给料等进行变频无级调速控制..
6、油田利用变频器拖动输油泵控制输油管线输油..此外;在炼油行业变频器还被应用于锅炉引风、送风、输煤等控制系统..
7、变频器用于供水企业、高层建筑的恒压供水..
1、交流调速系统概述
1.1 交流调速系统的特点
对于可调速的电力拖动系统，工程上往往把它分为直流调速系统和交流调速系统两类。这主要是根据采用什么电流制型式的电动机来进行电能与机械能的转换而划分的，所谓交流调速系统，就是以交流电动机作为电能—机械能的转换装置，并对其进行控制以产生所需要的转速。
纵观电力拖动的发展过程，交、直流两大调速系统一直并存于各个工业领域，虽然由于各个时期科学技术的发展使得它们所处的地位有所不同，但它们始终是随着工业技术的发展，特别是随着电力电子元器件的发展而在相互竞争。在过去很长一段时期，由于直流电动机的优良调速性能，在可逆、可调速与高精度、宽调速范围的电力拖动技术领域中，几乎都是采用直流调速系统。然而由于直流电动机其有机械式换向器这一致命的弱点，致使直流电动机制造成本高、价格昂贵、维护麻烦、使用环境受到限制，其自身结构也约束了单台电机的转速，功率上限，从而给直流传动的应用带来了一系列的限制。相对于直流电动机来说，交流电动机特别是鼠笼式异步电动机具有结构简单，制造成本低，坚固耐用，运行可靠，维护方便，惯性小，动态响应好，以及易于向高压、高速和大功率方向发展等优点。因此，近几十年以来，不少国家都在致力于交流调速系统的研究，用没有换向器的交流电动机实现调速来取代直流电动机，突破它的限制。
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。诸如交流电动机的串级调速、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。交流调速传动的客观发展趋势已表明，它完全可以和直流传动相媲美、相抗衡，并有取代的趋势。
