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关于交直流调速优劣势浅析及建议
直流调速和交流调速系统先后在19世纪诞生，在20世纪上半叶，由于直流拖动具有优越的调速性能，高性能调速系统都采用直流电机。
交流调速系统虽然问世已久，但是其性能始终无法与直流调速相媲美。
直到20世纪60~70年代，随着电力电子技术的发展，特别是大规模集成电路和计算机控制的出现，使得高性能调速系统应运而生，从而使得传统的交直流传动按性能分工的格局被打破。
直流电机和交流电机相比的缺点日益暴露：具有电刷和换向器因而必须经常检查维修，换向火花使它的应用环境受到限制，换向能力限制直流电机的容量和速度（极限容量与转速之积为10^6kW*r/min）。
交直流调速器在线缆行业的选择一般考虑以下因素：调速性能、性价比和可维护性。
由于小功率的变频器(45KW以下)相对于直流调速器具有价格优势，而且交流电机具有直流电机不可比拟的可维护性，因此目前交流变频有取代直流调速的趋势，例如大功率拉丝机使用分电机（多台45KW左右的变频器）取代一台850A的直流调速，收线和放卷，排线等场合可以使用具有张力计算和卷曲控制的高性能变频器。
考虑到直流调速的优异的转矩特性和速度稳定性，在大功率以及低速转矩要求较高的场合仍然大量使用直流调速器。
从节能方面考虑，变频器应用的一个突出问题是动态响应要求很高的场合，需要外加制动电阻，多余的能量消耗在电阻上，浪费能源。
比较好的解决办法是使用直流共母线方案。
最好的解决方案是使用有源前端AFE，可以在单位功率因数，实现能量回馈，提高功率因数，是最高效、节能的方案。
有关线缆设备的具体电气配置还需要根据具体的工艺要求和配置要求，结合调速性能、价格以及可维护性等多方面综合考虑。
船舶电力推进几种典型方式的比较内容提要：此文介绍目前市场上五种类型电力推进系统，并分析比较它们的工作原理和特点。
0 前言船舶电力推进，有直流推进和交流推进两大类。
1970年代以前，主要采用直流电力推进系统，因为直流电机转速调整范围宽广和平滑，过载起动和制动转矩大，逆转运行特性好；而交流电动机尽管具有输出功率大、极限转速高、结构简单、成本低、体积小、运行可靠等优点，但限于当时的技术限制，调速困难，应用较少。
随现代控制理论和数字控制、直接转矩控制、矢量控制等电力电子技术的发展，交流调速系统的性能已经可以与直流调速系统相媲美[1]。
交流电力推进系统的应用，已经成为船舶电力推进发展的主流，呈现出蓬勃发展的态势。
水面船只，交流电力推进占主导地位，所选用的交流电动机，交流异步电机、交流同步电机、永磁同步电机等并存。
只有潜艇，仍是直流推进占主导地位。
世界著名的电气集团，如SIEMENS，ABB，以及ALSTOM等，都研制出船舶交流电力推进的成套装置，功率从几百千瓦到几十兆瓦，其中以吊舱式推进器最具代表性。
例如ABB 公司的AZIPOD推进系统，功率已达40MW，性能可靠，传动效率高，节省空间，已成功地应用在油轮、破冰船、邮轮、化学品船、半潜船等多种船型，并在近期新造船舶市场获得良好评价。
目前，船舶采用的电力推进系统，型式多种多样，但归纳起来基本可分为以下五类[2~4]：•可控硅整流器+直流电动机•变距桨+交流异步电动机•电流型变频器+交流同步电动机•交一交变频器+交流同步电动机•电压型变频器+交流异步电动机选择电力推进装置时，主要关注价格、功率范围、推进效率、起动电流、起动转矩、动态响应、转矩波动、功率因数、功率损耗、谐波等指标。
本文从以上五类电力推进装置的工作原理出发，分析其工作特性，并比较关键指标。
1可控硅整流器+直流电动机1970年代以前，船舶电力推进系统中，直流电动机占据主导地位。
1940和1950年代，推进系统采用原动机一直流发电机一直流电动机形式，通过调节发电机励磁电流的大小和方向，调节电动机转速及转向。
交流变频调速的原理及其应用1引言交流异步电动机的调速方式有多种，诸如调压调速、变级调速、串级调速、滑差调速等，而变频调速优于上述任何一种调速方式，是当今国际上广泛采用的效益高、性能好、应用广的新技术。
它采用微机控制、电力电子技术及电机传动技术取得工业交流异步电机的无级调速功能。
目前在国内外已广泛应用，是自动化电力传动的发展方向。
交流变频调速技术已经成熟。
高压大功率变频器（几千V，数千kW）已在大容量风机、高压水泵等电机上应用。
低压小功率（几百V，几个kW）变频器在鼓风机、压缩机、离心机、搅拌机、水泵、机床，甚至在空调、洗衣机等方面被广泛采用。
在纺织工业方面，用于织布机、毛纺机等，本文以地毯背涂机为例叙述在地毯制造业上的应用。
2基本原理及特点变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。
常用三相交流异步电动机的结构为图1所示。
定子由铁心及绕组构成，转子绕组做成笼型（见图2），俗称鼠笼型电动机。
当在定子绕组上接入三相交流电时，在定子与转子之间的空气隙内产生一个旋转磁场，它与转子绕组产生相对运动，使转子绕组产生感应电势，出现感应电流，此电流与旋转磁场相互作用，产生电磁转矩，使电动机转动起来。
电机磁场的转速称为同步转速，用n1表示n1=60f/p(r/min)(1)式中：f——三相交流电源频率，一般为50Hz。
p——磁极对数。
当p=1时，n1=3000r/min；p=2时，n1=1500r/min。
可见磁极对数p越多，转速n1越慢。
转子的实际转速n比磁场的同步转速n1要慢一点，所以称为异步电机，这个差别用转差率s表示：s=[n1－n）/n1]×100％（2）当加上电源转子尚未转动瞬间，n=0，这时s=1；起动后的极端情况n=n1，则s=0，即s 在0～1之间变化。
一般异步电机在额定负载下的s=（1～6）％。
综合式（1）和式（2）可以得出n=60f（1－s）/p（3）图1三相异步电动机结构示意图图2笼型电动机的转子绕组1—铜环；2—铜条1—机座；2—定子铁心；3—定子绕组；4—转子铁心；5—转子绕组由式（3）可以看出，对于成品电机，其磁极对数p已经确定，转差率s变化不大，则电机的转速n与电源频率f成正比，因此改变输入电源的频率就可以改变电机的同步转速，进而达到异步电机调速的目的。
直流电机和交流电机调速方法的不同编者摘要：将直流电能转换成机械能(直流电动机)或将机械能转换成直流电能(直流发电机)的旋转电机我们叫做直流电机。
一、直流电机调速:1、直流电机是指将直流电送到直流电动机，把直流电动机的电能转换成机械能。
这里首先要介绍如何将市电的交流电转换成需要的直流电。
六十年代以前采用的是发电机--电动机系统（F-D），这种方法只有在电动机由专用的发电机供电时才有可能。
2、另一种是可控硅--电动机系统（SCR-D）。
直流电机的调速还比较方便，可以通过调节电枢供电电压，电枢中串联电阻，激磁回路串联电阻来实现。
可见直流电机调速有三种方法，而且调节电枢供电电压的方法容易实现平滑、无级、宽范围、低损耗的要求。
尽管直流电机调速就其性能而言，可以相当满意，但因其结构夏杂，惯量大，维护麻烦，不适宜在恶劣环境中运行，不易实现大容量化、高压化、高速化，而且价格昂贵。
二、交流电机调速:交流电机刚好相反。
电动机结构简单、惯量小、维护方便，可在恶劣环境中运行，容易实现大容量化，高压化、高速化，而且价格低廉。
1、从节能的角度看，交流电机的调速装置可以分为高效调速装置和低效调速装置两大类。
高效调速装置的特点是：调速时基本保持额定转差，不增加转差损耗，或可以将转差动率回馈至电网。
2、低效调速装置的特点是：调速时改变转差，增加转差损耗。
（一）具体的交流调速装置有：高效调速方法包括：改变极对数调速——鼠笼式电机变频调速——鼠笼式电机串级调速——绕线式电机换向器电机调速——同步电机低效调速方法包括：定子调压调速——鼠笼式电机电磁滑差离合器调速——鼠笼式电机转子串电阻调速——绕线式电机（二）调节电动机的转速的方法及各种调速装置的特点：（1）改变极对数调速：优点：①无附加转差损耗，效率高；②控制电路简单，易维修，价格低；③与定子调压或电磁转差离合器配合可得到效率较高的平滑调速。
缺点：有级调速，不能实现无级平滑的调速。
且由于受到交流电机结构和制造工艺的限制，通常只能实现2～3种极对数的有级调速，调速范围相当有限。
专业课程主题文献综合检索报告检索题目：交直流调速比较姓名：郭红明学号：___2010133306__ ____刘兵____ ___2010133324______朱长福_____ ___2010133323______卢鑫_______ ___2010133319______胡坤_______ ___2010133321______张梁_______ ___2010133315__2013年 4月 6日一、课题分析1、学科领域：___电气自动化2、课题内容/信息需求表达：根据课题题目，小组热烈讨论，本课题细分如下：2.1、交流调速简介交流异步电动机的调速方式有多种 诸如调压调速、变级调速、串级调速、滑差调速等 而变频调速优于上述任何一种调速方式 是当今国际上广泛采用的效益高、性能好、应用广的新技术。
它采用微机控制、电力电子技术及电机传动技术取得工业交流异步电机的无级调速功能。
目前在国内外已广泛应用是自动化电力传动的发展方向。
交流异步电动机的转速公式为：N=N1(1-s)=60f(1-s)/p上式中：N 一异步电动机的转速；Nl一旋转磁通势同步转速；s一转差率；f一电源频率；P一极对数。
由上式可知，交流调速系统的调速方法可分为：(1)降电压调速；(2)转差离合器调速；(3)转子串电阻调速；(4)绕线转子电动机串级调速和双馈电动机调速；(5)变极对数调速；(6)变压变频调速等。
以上是一种比较原始的分类方法。
现代科学的分类是：看调速系统的是如何处理转差率的，转差率是消耗还是得到回收。
从这点出发，可以把异步电动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. 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，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. 在上述异步电动机的各种调速方式中，效率最高、性能最好、应用最广泛的是变压变频调速方式，它是一种转差功率不变型调速，可以实现大范围平滑调速。
一、直流调速方案：
1、直流电机及控制系统的优缺点：
◇调速性能好、调速范围广，易于平滑调节
◇起动、制动转矩大，易于快速起动、停车
◇过载能力强、能承受较频繁的冲击负荷
◇线路简单、控制方便、
◇电控系统总体造价（包括直流电机及其配套的直流调速装置）相对较低，设计、制造、调试周期短
◇国内外控制方案成熟、工程应用广泛
虽然直流传动有以上诸多优点，但仍有不足之处，主要表现在：
◆由于采用相控整流技术，在晶闸管换向时会产生谐波，污染电网，须对谐波进行治理
◆在低速启动时，因为晶闸管导通角α，导致功率因数较低，无功分量较大，须对功率因数进行补偿
◆与同容量、转速的交流电机相比，直流电机的造价高、体积大、重量重、转动惯量大
◆日常维护量大，须定期检查、更换炭刷，整流子表面保养
◆由于换向的限制，在结构发展上欲制造大容量、高电压及高转速的直流电机工艺上比较困难。
现阶段直流电机单机容量最大只能达到11000kw左右，电压也只能做到1200V左右，这样一些大容量的不得不做成双电机、三电机甚至四电机结构，直接影响了直流电机的广泛应用，发展交流变频势在必行
3、直流调速方案所需的配套设备：
1）谐波治理：
由于直流调速控制原理采用的是相控整流技术，避免不了对电网产生谐波污染，高次谐波不仅对电网质量造成影响。
最直接的表现可能使变压器、电缆、电动机发热、破坏绝缘，更有甚者可能会影响电气设备的使用寿命，造成不安全隐患。
2）功率因数补偿设备：
因直流电机在低速启动时，要求的晶闸管导通角α较大，导致功率因数较低（cosα），无功分量较大，须对功率因数进行补偿，否则当
地供电部门将进行罚款！
2）变压器：
为了解决直流电机在咬钢时的负荷冲击、及其自身控制方面的要求，相对应的变压器容量要求是电动机容量的1.5-1.6倍进行选定（较交流变频方案大20-30%左右），造成此部分投资的增加。
另外直流电机的日常维护量较大，需定期对电机清扫、更换碳刷，运行、维护和人工成本较高。
二、交流调速方案：
1、交流变频电机及控制系统的优缺点：
同时随着自动控制理论的发展，特别是矢量控制技术在工程上的成熟应用，为改善交流传动系统的性能提供了一种新的、有效的控制方法，采用矢量控制的交流调速装置，其控制性能可与晶闸管直流调速系统相媲美。
优点：
◇交流电机结构简单，便于日常维护
◇交流电机坚固耐用、重量轻、GD2小，需要动态响应高的场合（精密、高速控制）时优势显著
◇调速的动态性能好，经济可靠
◇功率因数高、谐波小；电机效率高、节能效果好（相比直流综合节电率在15-25%）
虽然交流调速传动有优点，但它也存在以下不足之处有待提高：
◆线路复杂，控制难度大
◆交流变频调速装置初期投入成本略高。
