交直流调速系统 绪论

交流调速系统的应用原理1. 简介交流调速系统是一种用于调节电机转速的系统，广泛应用于各种机械设备中。

它通过改变电机输入的电压和频率来控制电机的转速，从而实现对设备的精准控制。

本文将介绍交流调速系统的应用原理，并对其工作流程进行详细解析。

2. 应用原理交流调速系统主要由四个部分组成：输入电源、频率变换器、转速反馈器和控制器。

下面将逐一介绍各个部分的作用和原理。

2.1 输入电源输入电源是整个交流调速系统的能量来源，通常为市电或发电机提供的交流电。

输入电源的电压和频率决定了交流调速系统的工作状态，对于不同的设备，需要选择合适的输入电源参数。

2.2 频率变换器频率变换器是交流调速系统的核心组件之一，它负责接收输入电源的电压和频率，并将其转换为适合电机工作的电压和频率。

频率变换器采用电子元器件来实现，内部含有逆变器、滤波器等电路，通过调整电路中的元器件参数，可以实现对输出电压和频率的控制。

2.3 转速反馈器转速反馈器用于监测电机的转速，并将转速信息反馈给控制器。

转速反馈器通常采用传感器或编码器等设备，将转速信号转换为电信号，并传递给控制器进行处理。

2.4 控制器控制器是交流调速系统的大脑，它接收转速反馈器传来的信号，并根据设定的目标转速进行处理。

控制器包含了一些计算和调节算法，根据转速反馈信号和设定值之间的差异，调整频率变换器的输出，使电机的转速逐渐接近目标转速。

3. 工作流程交流调速系统的工作流程如下：1.输入电源供电，提供工作所需的电压和频率。

2.频率变换器接收输入电源的电压和频率信号，并将其转换为适合电机工作的电压和频率。

3.转速反馈器监测电机的实际转速，并将转速信号传递给控制器。

4.控制器根据设定的目标转速和转速反馈信号之间的差异，计算出需要调整的频率变换器输出。

5.控制器将调整后的频率变换器输出信号发送给频率变换器，调整电机的电压和频率。

6.电机根据调整后的电压和频率工作，逐渐接近设定的目标转速。

南京化工职业技术学院毕业设计（论文）南京化工职业技术学院毕业论文设计题目：双闭环直流调速系统目录摘要 ................................................................................................................................................. I I 前言 (Ⅱ)第1章绪论 (1)1.设计目的及意义 (1)2. 设计说明书 (1)第2章直流调速系统的组成与原理 (1)1. 双闭环调速系统的动态数学模型 (1)2. 直流电机数学模型 (1)3. 整流装置的传递函数 (3)4. 调速系统总计 (3)5. 直流调速系统的组成 (5)第3章双闭环调速系统的组成与原理 (6)第4章晶闸管—电动机主电路的设计 (8)1.1 主电路设计 (8)1.2 主电路参数计算 (8)2. 转速、电流调节器的设计 (9)2.1 电流调节器设计 (9)2.2 转速调节器参数选择 (12)3. 启动过程 (16)4. 电动机堵转过程 (17)5. 双闭环调速系统特点 (17)第5章双闭环直流调速系统仿真 (19)第6章带转速、电流负反馈的双闭环直流调速装置调试步骤 (22)附录 (24)总结 (25)参考文献 (26)摘要本文主要针对《交直流调速系统》这门课程中关于双闭环直流调速系统的特点，结构和动态过程的分析，对该系统进一步了解与学习。

从直流电动机的工作原理入手，建立双闭环直流调速系统的数学模型，并详细分析系统的原理及其静态和动态性能，且利用Simulink对系统进行各种参数给定下的仿真。

关键词：双闭环；直流调速系统；Simulink仿真前言在工业生产中,需要高性能速度控制的电力拖动场合,直流调速系统,特别是双闭环直流调速系统发挥着极为重要的作用。

转速、电流双闭环调速系统是20世纪60年代在国外出现的一种新型调速系统。

交流与直流电机调速方法分类原理优缺点应用三相交流电机调速有哪些方法1 变极调速.2变频调速.3变转差率调速...三相交流电机有很多种。

1.普通三相鼠笼式。

这种电机只能通过变频器改变电源频率和电压调速（F/U)。

2.三相绕线式电机，可以通过改变串接在转子线圈上的电阻改变电机的机械特性达到调速的目的。

这种方式常用在吊车上。

长时间工作大功率的绕线式电机调速不用电阻串接，因为电阻会消耗大量的电能。

通常是串可控硅，通过控制可控硅的导通角控制电流。

相当于改变回路中的电阻达到同上效果。

转子的电能经可控硅组整流后，再逆变送回电网。

这种方式称为串级调速。

配上好的调速控制柜，据说可以和直流电机调速相比美。

3.多极电机。

这种电机有一组或多组绕组。

通过改变接在接线合中的绕组引线接法，改变电机极数调速。

最常见的4/2极电机用（角/双Y)接。

4.三相整流子电机。

这是一种很老式的调速电机，现在很用了。

这种电机结构复杂，它的转子和直流电机转子差不多，也有换向器，和电刷。

通过机械机构改变电刷相对位置，改变转子组绕组的电动势改变电流而调速。

这种电机用的是三相流电，但是，严格上来说，其实它是直流机。

原理是有点象串砺直流机。

5.滑差调速器。

这种方式其实不是改变电机转速。

而是改变和是电机轴相连的滑差离合器的离合度，改变离合器输出轴的转速来调速的。

还有如，硅油离合器，磁粉离合器，等等，一此离合机械装置和三相电机配套，用来调速的方式。

严格上来说不算是三相电机的调还方式。

但是很多教材常常把它们算作调速方式和一种。

直流电机的调速方法一是调节电枢电压，二是调节励磁电流，而常见的微型直流电机，其磁场都是固定的，不可调的永磁体，所以只好调节电枢电压，要说有那几种调节电枢电压方法，常用的一是可控硅调压法，再就是脉宽调制法(PWM)。

PWM的H型属于调压调速。

PWM的H桥只能实现大功率调速。

国的超大功率调速还要依靠可控硅实现可控整流来实现直流电机的调压调速。

直流电机调速控制系统设计专业：测控技术与仪器姓名：学号：2指导老师：日期：2013/12/25目录1前言31.1直流电机调速系统的研究意义31.2直流电机调速的发展趋势32直流调速系统的硬件设计42.1设计方案综述42.1.1H桥驱动电路设计方案62.1.2调速设计方案72.2硬件设计82.2.1电源电路82.2.2H桥驱动电路92.2.3基于霍尔传感器的测速模块92.3.4LCD显示模块103直流调速系统的软件设计113.1PWM技术简介113.1.1PWM介绍113.1.2PWM控制的基本原理123.1.3PWM调速原理133.2调节器设计143.2.1电流调节器设计143.2.2速度调节器的设计153.2软件设计173.2.1系统总控制流程图与说明173.2.2PWM波软件设计183.2.2测速软件设计195结论20参考文献201前言1.1直流电机调速系统的研究意义在现代电子产品中，自动控制系统，电子仪器设备、家用电器、电子玩具等等方面，直流电机都得到了广泛的应用。

大家熟悉的录音机、电唱机、录相机、电子计算机等，都不能缺少直流电机。

所以直流电机的控制是一门很实用的技术。

直流电机，大体上可分为四类：几相绕组的步进电机、永磁式换流器直流电机、伺服电机、两相低电压交流电机。

直流电机具有良好的启动性能和调速特性，它的特点是启动转矩大，最大转矩大，能在宽广的范围内平滑、经济地调速，转速控制容易，调速后效率很高。

与交流调速相比，直流电机结构复杂，生产成本高，维护工作量大。

随着大功率晶体管的问世以与矢量控制技术的成熟，使得矢量控制变频技术获得迅猛发展，从而研制出各种类型、各种功率的变频调速装置，并在工业上得到广泛应用。

适用范围：直流调速器在数控机床、造纸印刷、纺织印染、光缆线缆设备、包装机械、电工机械、食品加工机械、橡胶机械、生物设备、印制电路板设备、实验设备、焊接切割、轻工机械、物流输送设备、机车车辆、医疗设备、通讯设备、雷达设备、卫星地面接受系统等行业广泛应用。

1．试述交流异步电动机调速的方法，分类及其特点。

常见的交流调速方法有：①降压调速；②电磁转差离合器调速；③绕线型异步电动机转子回路串电阻调速；④绕线型异步电动机串级调速；⑤变极调速；⑥变压变频调速等等。

分类及其特点：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，上述的第①、②、③三种调速方法都属于这一类。

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。

可是结构简单，设备成本最低2) 转差功率馈送型调速系统。

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，上述第④种调速方法属于这一类。

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，上述的第⑤、⑥两种调速方法属于此类。

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。

2．请叙述交流异步电动机电压频率协调控制的方式及其各自的特点。

1) 恒压频比（恒值=1ωU s ）控制。

由m Ns s g s k N f .E U φ1444=≈可知，只要控制好g E 和1f ，便可达到控制气隙磁通m φ的目的。

当频率1f 从N f 1向下调节时，必须同时降低g E ，使常值==m N Ns s g k N .f E φ4441。

然而，异步电动机绕组中的电动势是难以直接检测与控制的。

当电动势值较高时，可以忽略定子电组和漏感压降，而认为定子相电压g s E U ≈，则得常值=1f U s ，即恒压频比的控制方式。

直流电动机调速系统设计一、电机调速系统的基本原理和组成1.电源：提供电机运行所需的直流电源，可以是单相或三相电源，还可以是蓄电池等。

2.电机：根据工况要求和负载特性选择适当的直流电动机，如有刷直流电机或无刷直流电机等。

3.变频器：用于将电源提供的交流电转换为直流电，同时提供适当的电流和电压给电机，以实现调速功能。

4.传感器：用于感知电机的转速、转矩或位置等参数，并将其发送给控制器。

5.控制器：根据传感器反馈的信息，进行逻辑控制运算，并输出相应的控制信号，以控制变频器的输出电流和电压，从而实现电机的调速。

二、电机调速系统的工作原理1.传感器感知电机的运行状态，如转速、转矩或位置等参数。

2.将传感器反馈的信息发送给控制器。

3.控制器根据反馈信息进行运算，得到控制电压和频率的控制信号。

4.控制器将控制信号发送给变频器。

5.变频器根据控制信号改变输出电压和频率，使得电机的转矩和速度达到所需的目标值。

6.电机根据变频器提供的电压和频率运行，实现调速功能。

三、电机调速系统的设计要点1.选择合适的电机：根据工况和负载特性选择合适的直流电动机，如有刷直流电机或无刷直流电机等。

2.设计适当的控制算法：根据电机的特性和调速要求，设计适当的控制算法，如比例控制、积分控制、模糊控制等。

3.选择合适的传感器：根据需要感知的参数，选择合适的传感器，如转速传感器、转矩传感器或位置传感器等。

4.设计合理的控制器：根据控制算法和传感器反馈的信息，设计合理的控制器，能够实时计算控制信号，并输出给变频器。

5.选用合适的变频器：根据电机的功率、电流和电压等特性，选择合适的变频器，能够满足电机调速系统的要求。

6.进行稳定性和性能测试：设计好调速系统后，进行稳定性和性能测试，比较实际运行与设计要求的差异，并进行必要的调整和改进。

四、电机调速系统的应用领域直流电动机调速系统广泛应用于工业生产和生活中的各个领域，例如风电场、输电输能、汽车工业、电梯工程、纺织机械、电化学、化工等。

1绪论1.1课题的背景及意义直流调速系统的调速精度高，调速范围广，变流装置控制简单，长期以来在调速传动中占统治地位。

在要求调速性能较高的场合，一般都采用直流电气传动。

目前，通过对电动机的控制，将电能转换为机械能进而控制工作机械按给定的运动规律运行且使之满足特定要求的新型电气传动自动化技术已广泛应用于国民经济的各个领域。

三十多年来，直流电机传动经历了重大的变革。

首先实现了整流器的更新换代，以晶闸管整流装置取代了习用已久的直流发电机电动机组及水银整流装置使直流电气传动完成了一次大的跃进。

同时，控制电路已经实现高集成化、小型化、高可靠性及低成本。

以上技术的应用，使直流调速系统的性能指标大幅提高，应用范围不断扩大。

直流调速技术不断发展，走向成熟化、完善化、系列化、标准化，在脉宽调速、高精度的电气传动领域中仍然难以替代。

由于直流电气传动技术的研究和应用已达到比较成熟的地步，应用相当普遍。

1.2 课题任务及要求已知技术参数和条件：双极式PWM 直流调速系统采用双闭环控制，已知数据为：电动机的 V U nom 48=，3.7N I A =，min /200r n nom =，Ω=5.6a R ，电枢回路总电阻 Ω=8R ，允许电流过载倍数 2λ=，电流反馈滤波时间 0.001oi T =，转速反馈滤波时间 0.005on T =，电枢回路电磁时间常数 15l T ms =，机电时间常数 ms T m 200=，给定值和ASR 、ACR 的输出限幅值均为V 10，电动势转速比 0.12.min/e C V r =，调解器输入电阻 040R K =Ω,已知开关频率 1f KHz =，PWM 环节的放大倍数 4.8s K =，试对该系统进行动态设计。

设计要求稳态无静差，动态过渡过程时间 s t 1.0≤，电流超调量 %5%≤σ，空载启动到额定转速时的转速超调量 %20%nσ≤。

课题任务和要求： （1）电流环的设计； （2）转速环的设计；（3）运用MA TLAB 软件进行仿真，校验。