三相交流异步电机的变频控制(精)

三相异步电动机的FOC控制是一种利用变频器控制三相交流马达的技术，它通过调整变频器的输出频率、输出电压的大小及角度，来控制马达的输出。

具体来说，FOC控制通过调整PWM（脉冲宽度调制）信号的占空比，来控制变频器的输出电压，从而控制马达的转速。

PWM信号是一种方波信号，其占空比是指在一个周期内高电平时间与整个周期时间的比值。

当占空比变化时，变频器输出的平均电压也会变化，从而改变马达的转速。

在FOC控制中，首先需要将三相输出电流及电压以矢量来表示，这个过程称为矢量控制或磁场定向控制。

通过调整变频器的输出频率和电压大小，可以控制马达的磁场强度和转速。

对于有传感器FOC，由于电机的传感器（一般为编码器）能反馈电机转子的位置信息，因此在控制中可以不使用位置估算算法，控制起来相对无传感器FOC简单。

然而，对于无传感器FOC，由于没有传感器来反馈电机转子的位置信息，因此需要使用位置估算算法来控制马达的转速。

总之，三相异步电动机的FOC控制利用PWM信号来控制变频器的输出电压，从而控制马达的转速。

它是一种高效、精确的电机控制方法，被广泛应用于各种工业场合。

11.2 三相异步电动机的调速
一、填空题
1、异步电动机的调速方法有 、 和 三种。

2、一台带恒定负载转矩的绕线式异步电动机，当转子回路串入电阻增大时，则电机转速 。

3、三相异步电动机采用变频调速时，为保持主磁通1Φ不变，则在变频的同时改变__________。

二、选择题
1、 异步电动机负载转矩不变的情况下调速，当转速下降时，电动机输出功率会( )。

（A ）增大 （B ）减少 （C ）不变
2、 一台两极绕线式异步电动机要把转速调上去（大于额定转速），则( )调速可行。

（A ）变极 （B ）转子回路串电阻 （C ）变频
3、三相异步电动机采用变极调速时，若把极对数2=p 变为1=p ，则电动机的同步转速将( )。

（A ）增加1倍 （B ）减小1半 （C ）不变
三、问答题
1、鼠笼式电动机和绕线式电动机各有哪些调速方法？各调速方法有何特点？
2、变频调速中，当变频器输出频率从额定频率降低时，起输出电压应如何变化？为什么？
四、计算题
1、一台三相4极绕线转子异步电动机，频率Hz f 501=，额定转速min /1485r n N =。

已知转子每相电阻Ω=02.02r ，若电源电压和频率不变，电机的电磁转矩不变，那么需要在转子每相串接多大的电阻，才能是转速降至min /1050r ？。

实验3 三相异步电机变频控制实验实验三三相异步电机变频控制实验一、实验目的1．了解三相异步电动机变频调速的原理； 2．掌握用基本操作面板（BOP）更改变频器参数； 3．掌握用PLC实现对变频器的控制方法。

二、实验设备机电控制实验台、计算机、编程软件、通讯电缆三、实验原理三相交流异步电动机的转速n满足如下公式：n?60f(1?s)p式中 f——定子电源频率（Hz）；s——转差率；p——磁极对数。

可见，要改变交流电动机的转速有三种方法：改变定子电源频率；改变转差率；改变磁极对数。

其中以改变定子电源频率最为常见。

四、实验内容 1．变频器的参数设置本实验以SINAMICS G110变频器基本参数名称为例说明。

利用基本操作面板（BOP）可以设置变频器的各个参数。

BOP 具有五位数字七段LED显示器，可以显示参数的序号和数值，报警和故障信息，以及设定值和实际值。

下面以表3-2说明如何改变参数P0003 的数值。

按照这个步骤，可以用BOP设定任何一个参数。

变频器常用参数功能说明如表3-3所示。

表3-2 BOP设定参数P0003步骤1表3-3 BOP设定参数步骤说明参数 P0010 开始快速调试 1=快速调试。

在电动机投入运行前，P0010必须回到0。

但是，如果调试结束后选定P3900=1，那么，P0010的回0操作是自动进行的。

P0100 选择地区是欧洲/北美 0=kw/50Hz 1=hp/60Hz 2=kw/60Hz 用DIP 开关设定为0或1，或把参数P0100设定为2。

P0304 电动机的额定电压根据铭牌输入电动机额定电压（V） P0305 电动机的额定电流根据铭牌输入电动机额定电流（A） P0307 电动机的额定功率根据铭牌输入电动机额定功率（kW），如果P0100=1，功率单位为hp。

P0310 电动机的额定频率根据铭牌输入电动机额定频率（Hz） P0311 电动机的额定速度根据铭牌输入电动机额定速度（rpm）P0700 选择命令信号源（on-接通；off-断开；reverse-反转） 1=BOP 2=由端子排输入 5=USS接口 P1000 设定值信号源 1=BOP 设定值 2=模拟设定值（缺省设置） 3=固定频率 5=USS接口 2说明P1080 最低频率本参数设定最低的电动机频率 [0-650Hz] 。

133管理及其他M anagement and other三相异步电动机变频调速控制方式及其节能原理丁 伟（山东南山东海氧化铝有限公司，山东 龙口 265706）摘 要：三相异步电动机在当前的工业企业中有着广泛的应用，是风机、泵类等设备最主要的动力驱动，本文结合三相异步电动机变频调速控制在恒压供水的应用方案的实际案例重点介绍了变频器控制风机、水泵的节能运行并分析了风机、水泵的负载特性讲述其节能原理和运行方式。

关键词：异步电机；变频；矢量控制；PID 中图分类号：TM343.2 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2019）05-0133-2收稿日期：2019-05作者简介：丁伟，男，生于1984年，汉族，助理工程师，山东乳山人，研究方向：电气设备管理。

变频调速优点众多，且随着电力控制系统的不断完善控制技术的不断发展，采用变频调速已经是当前工业自动化中最主要的控制方式了，变频器也在各种各样的机械设备和生产流程中得的极为广泛的应用。

由于三相异步电动机的缺点主要在于运行调速难度较大，所以变频器调速技术的发展尤其推动了具有结构简单、性能好、价格低的异步电动机的应用范围迅速的扩大。

在电力控制系统中变频器起着功率变换的作用，所以变频器为了的主要发展方向是控制系统更加的智能化、数字化变频器更加高频化，从业人员充分掌握变频技术的发展情况能够进一步的熟悉原理，完善变频技术的应用理论，确保变频调速系统方案具有最佳的性能指标。

1 V/F控制原理及其应用V/F 控制方式是指在变频器正常运行的调节范围内输出电压和输出频率的比值是固定的控制方式。

因为电机的工作原理决定了电机的极数是固定的且该极数数值不是连续的，所以难以通过改变极数值的方式调节电机的转速，同时调节频率可再供给电机，这种情况下电机的旋转速度就可以更为简单的进行调节，所以能够调节频率的变频器是调节电机转速的优选设备，一般而言220V(380V)50Hz 是电机的最大额定磁通，如果电机长时间的处于超额定运行会导致电机发热而不能正常运转。

三项异步电动机变频调速控制及其节能改造本文主要从三项异步电动机概述、三相笼型转子异步电动机的传统起动方式、三相异步电动机调速策略探讨、电动机节能注意事项等方面进行了阐述。

标签：三相异步电动机；调速；节能一、前言三项异步电动机在我国电网中应用非常广泛，技术也相对成熟，但是如何使其变频调速进行控制以及节能问题，都是需要进一步探讨与总结的重点问题。

二、三项异步电动机概述全国年总发电量的一半以上，耗能非常之高。

因此，加强和提高三相异步电动机的节能控制对我国电能的节约将会起到巨大的作用。

当电流在满负荷的情况下时，三相异步电动机的功效一般比较的高，可以达到85%左右。

但是，如果电流的负荷量下降的话，三相异步电动机的功效就会明显的降低。

因此，总的来说，三相异步电动机的功效还是比较低的。

如果我们通过对三相异步电动机节能控制，我们就会在这方面有所提高，从而提升电动机的运行效率，将会产生巨大的经济效益。

进行三相异步电动机的节能控制主要是从两方面的工作着手，首先就是要提升三相异步电动机的制造技术，而这方面如今已经取得了巨大的发展，另外一方面就是要做好电动机的运行控制技术，这才是我们进行电动机节能控制技术的关键。

三相异步电动机的功效是指三相异步电动机的输出功效同输入功效的比例，因此供电机的一部分电能是用来使电动机驱动的，即输入的功效，而另外一部分电能就会发生在三相异步电动机的自身损耗上，这就是我们所说的输出功效。

三相异步电动机的电能损耗主要是指电动机的铁和铜，而电动机的铜耗则是在电流通过电动机的铜线绕组时而产生的，相比之下，电动机的铁耗则是指电动机在运转的过程中，其定子和转子铁芯中产生的电流而发生的损耗，这主要是与电压有关。

电动机的损耗除了这两部分损耗外，还存在其他的损耗，但是这些损耗都比较小，可以忽略。

而三相异步电动机的节能原理就是在电压的负荷下降的时候，可以通过适当降低电源的电压的方法，从而减少电动机中铁耗，当电压下降的时候，相应的电流也会随之下降，这样也就降低了电动机中的铜耗，只有这样电动机的功效才会得到提高。

基于PLC 实现的三相异步电动机变频调速控制实验报告学院：电气与控制工程学院专业：电气工程及其自动化班级：1001学号：0906060124姓名：赵东兵一、实验名称：基于PLC 实现的三相异步电动机七段变频调速控制系统二、实验目的：1. 通过电动机变频调速控制系统实验，进一步了解可编程控制器在电动机变频调速控制中的应用。

2. 通过系统设计，进一步了解PLC 、变频器及编码器之间的配合关系。

3. 通过实验线路的设计，实际操作，使理论与实际相结合，增加感性认识，使书本知识更加巩固。

4. 培养动手能力，增强对可编程控制器运用的能力。

5. 培养分析，查找故障的能力。

6. 增加对可编程控制器外围电路的认识。

三、实验器件：220V PLC实验台一套、380V 变频器实验台一套、三相电动机一台（Nr=1400r/min，p=2）、光电编码器一个（864p/r）、万用表一个、导线若干。

四、实验原理：1. 实验原理：通过光电编码器将电动机的转速采集出来并送入PLC 中，通过实验程序将采集到的信息与DM3X(加速/DM4X（减速）区的设定值进行比较，当频率满足设定值时用PLC 控制变频器（变频器工作在端子调速模式下），电动机停止加速，保持匀速5S ，5S 后PLC 控制变频器加速端子继续加速。

从而实现完成七段速逐段加速。

以15HZ 为基准加速频率上限为45Hz （可以根据具体情况设定），并在最高段速保持10s, 此后电机开始减速，当到达设定的频率时，PLC 控制变频器停止加速，保持匀速5S ，5S 后PLC 控制变频器减速端子继续减速；反转的运动过程与正转正转过程相似。

2. 实验原理图实验速度曲线如下图：五、实验相关器件特点：1. 欧姆龙CPM2AH ：CPM2A 在一个小巧的单元内综合有各种性能，包括同步脉冲控制，中断输入，脉冲输出，模拟量设定，和时钟功能等。

CPM2A CPU单元又是一个独立单元，能处理广泛的机械控制应用，所以它是在设备内用作内装控制单元的理想产品，完整的通信功能保证了与个人计算机、其它OMRON PC和OMRON 可编程终端的通信。

实验五 三相异步电机变频调速系统实验一、实验目的(1)掌握SPWM 的调速基本原理和实现方法。

(2)掌握马鞍波变频的调速基本原理和实现方法。

(3)掌握SVPWM 的调速基本原理和实现方法。

二、实验原理异步电机转速基本公式为：60(1)f n s p =- 其中n 为电机转速，f 为电源频率，p 为电机极对数，s 为电机的转差率。

当转差率固定在最佳值时，改变f 即可改变转速n 。

为使电机在不同转速下运行在额定磁通，改变频率的同时必须成比例地改变输出电压的基波幅值。

这就是所谓的VVVF （变压变频）控制。

工频50Hz 的交流电源经整流后可以得到一个直流电压源。

对直流电压进行PWM 逆变控制，使变频器输出PWM 波形中的基波为预先设定的电压/频率比曲线所规定的电压频率数值。

因此，这个PWM 的调制方法是其中的关键技术。

目前常用的变频器调制方法有SPWM ，马鞍波PWM ，和空间电压矢量PWM 等方式。

（1）SPWM 变频调速方式：正弦波脉宽调制法（SPWM ）是最常用的一种调制方法，SPWM 信号是通过用三角载波信号和正弦信号相比较的方法产生，当改变正弦参考信号的幅值时，脉宽随之改变，从而改变了主回路输出电压的大小。

当改变正弦参考信号的频率时，输出电压的频率即随之改变。

在变频器中，输出电压的调整和输出频率的改变是同步协调完成的，这称为VVVF （变压变频）控制。

SPWM 调制方式的特点是半个周期内脉冲中心线等距、脉冲等幅，调节脉冲的宽度，使各脉冲面积之和与正弦波下的面积成正比例，因此，其调制波形接近于正弦波。

在实际运用中对于三相逆变器，是由一个三相正弦波发生器产生三相参考信号，与一个公用的三角载波信号相比较，而产生三相调制波。

如图4-1所示。

图5-1 正弦波脉宽调制法（2）马鞍波PWM变频调速方式前面已经说过，SPWM信号是由正弦波与三角载波信号相比较而产生的，正弦波幅值与三角波幅值之比为m，称为调制比。

三相异步电动机的调速方法及特点介绍三相异步电动机的七种调速方式及其特点,指明其适用的场合、情况。

三相异步电动机转速公式为：n=60f/p(1-s)从上式可见，改变供电频率f、电动机的极对数p及转差率s均可太到改变转速的目的。

一、分类：1、从调速的本质来看，不同的调速方式无非是改变交流电动机的同步转速或不改变同步转两种。

不改变同步转速的调速方法有：1)绕线式电动机的转子串电阻调速2)斩波调速3)串级调速以及应用电磁转差离合器4)液力偶合器5)油膜离合器等调速。

不改变同步转速的调速方法在生产机械中广泛使用。

2、改变同步转速的有改变定子极对数的多速电动机，改变定子电压、频率的变频调速有能无换向电动机调速等。

3、从调速时的能耗观点来看，有1)高效调速方法与2)低效调速方法两种：高效调速指时转差率不变，因此无转差损耗，如多速电动机、变频调速以及能将转差损耗回收的调速方法(如串级调速等)。

有转差损耗的调速方法属低效调速，如转子串电阻调速方法，能量就损耗在转子回路中；电磁离合器的调速方法，能量损耗在离合器线圈中；液力偶合器调速，能量损耗在液力偶合器的油中。

一般来说转差损耗随调速范围扩大而增加，如果调速范围不大，能量损耗是很小的。

一、变极对数调速方法：这种调速方法是用改变定子绕组的接红方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的。

本方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。

特点为：1、具有较硬的机械特性，稳定性良好；2、无转差损耗，效率高；3、接线简单、控制方便、价格低；4、有级调速，级差较大，不能获得平滑调速；5、可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。

二、变频调速方法：变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。

变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流-直流-交流变频器和交流-交流变频器两大类，目前国内大都使用交-直-交变频器。