毕业设计-绕线式三相异步电动机串级调速系统设计

齐齐哈尔大学毕业设计 (论文)题目绕线式三相异步电动机串级调速系统设计学院计算机与控制工程学院专业班级学生姓名指导教师成绩2011年 06 月 21 日摘要晶闸管串级调速系统作为一种高效、节能的调速方案，具有装置结构简单、维护容易、能实现连续平滑调速等优点，尤其是对风机、泵类等大容量平方转矩负载进行控制时，其节能效果是十分可观的。

根据供水系统的现状，提出了串级调速的节能方案，分析了串级调速的原理，系统的调速特性，确定了微机水压转速双闭环控制的方案。

设计中详细地论述了水泵双闭环串级调速系统的组成与原理。

在系统硬件的设计上，采用驱动电路模块化设计技术和计算机辅助技术对硬件电路进行优化。

阐述了系统的工作原理，给出了以AT89C51单片机为核心组成了全新数字新型串级调速控制系统，针对该方案所要求的控制和触发脉冲，设计新型的数字触发器。

这种数字触发器有精度高、可靠性高等特点。

关键词：串级调速系统；单片机；数字触发器AbstractCrystals the level of machinery velocity modulation control system as an effective and energy efficient of machinery velocity modulation, a device structure to simple, easy and can achieve a smooth machinery velocity modulation advantages, especially of hair dryer, pumping big square and rectangular load capacity to control the energy the effect is very significant.Water supply systems based on the status quo,, a level of energy conservation programme and the level of machinery velocity modulation, a system of machinery velocity modulation, determine its speed of microcomputer the pressure of the control scheme. Design elaborated on a pair of pumps and the level of the system and mechanism of machinery velocity modulation. System design in hardware, the driving circuit modular design technology and computer hardware circuit of the new figures of the new machinery velocity modulation control system level, the scheme of control and firings for the design of the new digital pulses that trigger. These figures a high precision, high reliability and quality.Key words: analysis on serial timing system of alternating current; MCU; numerical trigger consisted of single piece unit目录摘要 (I)Abstract........................................................... I I 第1章绪论.. (1)1.1 串级调速技术概况 (1)1.2 研究意义及主要工作 (2)第2章水泵选取及串级调速方案确定 (3)2.1 水泵性能 (3)2.2 水泵与电动机的选择 (4)2.3 串级调速系统的分类 (5)2.4 串级调速原理 (6)2.5 新型三相四线制串级调速方案 (8)2.6串级调速系统的起动方式 (10)第3章数字触发器的硬件设计 (12)3.1 全数字串级调速系统组成 (12)3.2 主控制器设计 (12)3.2.1 单片机（AT89C51）芯片 (12)3.2.2 晶振电路 (14)3.2.3 复位电路 (15)3.2 AD转换电路 (15)3.4 晶闸管脉冲触发电路 (16)3.5 触发同步电路 (17)3.6 IGBT驱动器及驱动电路 (18)3.6.1 IR2130驱动器 (18)3.6.2 IGBT驱动电路 (19)3.6 双闭环控制器的设计 (20)3.6.1 串级调速电流环设计 (22)3.6.2 串级调速速度环的设计 (23)第4章数字触发器软件设计 (26)4.1 主程序设计 (26)结论 (28)参考文献 (29)致谢 (30)第1章绪论1.1 串级调速技术概况对于一个电力资源十分短缺的国家，节能是一项非常重要的利民政策、技术政策，对国民经济的发展和对国家资源的长久使用都有深远的影响。

绕线式异步电动机的串级调速作者：摘要：本设计主要利用电力拖动控制设计出可靠安全且容易操作和维修。

主要介绍了机械和工艺对电器控制线路的要求，以及怎么设计出来的控制线路满足生产的要求，达到简单经济。

在设计电力拖动自动控制系统时，一般包括两部分内容，一是确定拖动方案和选择电动机，前者主要解决的是采用交流拖动方案还是直流拖动方案，后者主要解决的是选择电动机容量等问题。

根据电机学由异步电机转速公式n=60f1/Þ×(1-s p)可知异步电机的调速方法有改变定子频率、磁极对数和转差率等，而对于绕线式异步电机我们一般都采用的是改变转差率进行调速，而改变转差率实现异步电动机的调速方法有一：在绕线式异步电机的转子中串入不同的电阻实现电力拖动的速度调节，但这中方法存在着以下缺点：1）他是通过增大转子回路电阻来降低转速，当电机负载转矩恒定时，转速越低转差功率越大，这种方法是通过增大转差功率来降低转速的，但所增加的转差功率全部被转化为热量消耗掉了，这种调速方法效率岁调速的范围增大而降低。

2）调速时电机理想空载转速不变。

只能在额定转速以下调节，调速时机械特性变软，降低了静态调速精度，3）由于转子回来附加电阻的档数有限，无法实行无级调速，调速范围小。

二：串级调速，串级调速是通过绕线式异步电动机的转子回路引入附加电势而产生的。

它属于变转差率来实现串级调速的。

与转子串电阻的方式不同，串级调速可以将异步电动机的功率加以应用（回馈电网或是转化为机械能送回到电动机轴上），因此效率高。

它能实现无级平滑调速，低速时机械特性也比较硬。

特别是晶闸管低同步串级调速系统，技术难度小，性能比较完善，因而获得了广泛的应用。

关键词：异步电动机串级调速原理基本类型Abstract：The design of the main drag to control the use of electricity to design safe and reliable operation and maintenance easy. Introduces the process of mechanical and electrical control circuit, as well as how the control circuit designed to meet the requirements of the production to a simple economic. Automatic control in the design of electric drive system, generally comprises two parts, first drag the program to identify and select the motor, which is used mainly to solve the exchange program or drag drag DC program, which is the main solution is to choose electric machine capacity and so on.According to the study by the electric induction motor speed formula n = 60f1 / Þ × (1-sp) induction motor can see the speed control methods have to change the frequency of the stator, on the pole and a few slip, and so on, but for the winding - We induction motors generally used is to change the slip for governor, and change the slip of the induction motor to achieve a speed control methods: the wound-rotor induction motor in the string into a different resistance to realize the power delay Adjust the speed of the move, but there is method in the following shortcomings: 1) he is through loopincreased resistance to reduce the rotor speed, when the motor torque constant load, the lower the speed difference to the greater power, this approach is adopted Increasing deterioration of the power to reduce speed, but the increase in power all the difference to be converted into energy consumed, the efficiency of this method of speed-year-old governor to reduce the scope of the increase. 2) The speed at the same speed no-load motor ideal. Can only be rated below regulation speed, variable speed control when the mechanical properties of soft and reduce the static speed accuracy, 3) due to additional back rotor resistance limited number of stalls, unable to carry out stepless speed regulation, the small scope of the governor. Second: Cascade Speed, speed cascade through the wound-rotor induction motor circuit and the introduction of additional potential generated. It is a change to achieve slip cascade of speed. Rotor resistance and the string in different ways, can cascade speed asynchronous motor to power the application (or the power grid back into mechanical energy to send back to the motor shaft), so efficient. It can not achieve the smooth-class speed and low speed when the mechanical properties of relatively hard. Thyristor especially low speed synchronous cascade system, the technical difficulty of small, relatively perfect performance, which was widely used.Key words:asynchronous motor series of basic principles governing the type of一、串级调速的基本原理所谓串级调速就是在转子回路中串入与转子电动势E2同频率的附加电动势E add如图1—1所示。

绕线异步电机调速系统的设计与实现摘要：本文旨在设计和实现一个用于控制异步电机转速的调速系统。

该系统使用了基于PID控制器的闭环控制算法，通过电机电源模块、调速器、传感器和主控制器等部件组成。

系统通过调节电机的电源来实现对电机的调速控制。

实验结果表明，该调速系统能够在预定的转速范围内实现精确控制。

关键词：异步电机；调速系统；PID控制器；闭环控制；电源模块；主控制器Abstract：In order to control the speed of asynchronous motors, this paper aims to design and implement a speed control system. The system uses a closed-loop control algorithm based on the PID controller, consisting of motor power module, speed controller, sensors and main controller. The system adjusts the power supply of the motor to achieve speedcontrol of the motor. Experimental results show that the speed control system can achieve accurate control within the predetermined speed range.Keywords: asynchronous motor; speed control system; PID controller; closed-loop control; power module; maincontroller导言：异步电机是通常应用于工业领域的一种电机类型，其应用广泛，控制精度高。

安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文）X X X X学院毕业设计（论文）论文题目：三相异步电动机的各种启动及调速系统设计与应用姓专名：业：机电一体化指导教师：提交日期：2012 年3 月6 日I毕业设计（论文）任务书II摘要文章从理论上研究了三相异步电动机的启动方法与调速系统的设计、应用，给出了三相异步电动机在工作时采用了电动机拖动生产机械，有足够大的启动转矩，保证了生产机械正常启动。

启动平滑，设备安全可靠，结构简单，操作方便等特点。

有许多启动方法，如：直接启动，鼠笼式异步电动机降压启动，包括三相鼠笼式异步电动机Y-△启动及延边三角形降压启动等，绕线式三相异步电动机的启动及各种运行状态。

调速就是在一定的负载下，根据生产的需要人为的改变电动机的转速，这是生产机械经常让电动机达到人们的要求的需要。

异步电动机调速度的三种方式：改变转差率、改变极对数、改变电动机供电电源频率。

调速性能的好坏往往影响到生产机械的工作效率和产品质量。

关键词：三相异步电动机，启动方法，电机调速IPREFACEThe article studied theoretically three-phase asynchronous motor startup method and speed control system design, application, give the three-phase asynchronous motor to work in the electric motor drive production machinery, are large enough to start torque, to ensure the normal starting production machinery.Start flowing, the equipment safe and reliable, the structure is simple, the operation is convenient wait for a characteristic.There are many start-up methods, such as: direct start, a rat trap type asynchronous motor step-down start, including three-phase asynchronous motor rat trap type Y-train startand step-down start of yanbian triangle, winding type three-phase asynchronous motorstart-up and various kinds of operation.Speed is in a certain load, according to the needs of the production of the human change speed motor, this is production machinery often let motor to the requirement ofpeople's needs. Asynchronous motor speed adjustment of the three ways: change slip, changea logarithm, change the motor power supply power frequency. The stand or fall of the performance of speed often affect production machinery work efficiency and product quality. Key words: Three-phase asynchronous motor,startup method, motor speedII目录摘要 (I)PREFACE (II)第一章绪论 (1)第二章三相异步电动机的基本结构 (3)定子的结构组成 (3)转子的结构组成 (3)工作原理 (3)第三章三相异步电动机的启动 (6)三相异步电动机直接启动 (6)三相鼠笼式异步电动机启动 (8)定子串电抗器或电阻启动 (8)Y-启动 (10)自耦减压启动 (13)延边三角启动 (14)软启动 (15)三相绕线式异步电动机的启动 (17)转子回路串电阻 (17)转子串频敏变阻器 (18)第四章三相异步电动机的调速 (21)调速介绍 (21)调速方法 (23)变转差率调速 (23)变极对数调速 (25)变频调速 (26)电磁调速 (27)液力耦合器调速 (28)III三相笼型异步电动机的变频调速 (28)f1<fN (28)f1>fN (29)变频调速的性能 (30)设计公式 (30)结论 (32)参考文献 (33)致谢 (34)IV第一章绪论目前，工业中原动力主要由电动机提供，电动机可分为直流和交流电机。

毕业设计-三相异步电动机的启动及调速系统设计与应用毕业设计（论文）任务书摘要文章从理论上研究了三相异步电动机的启动方法与调速系统的设计，给出了三相异步电动机在工作时采用了电动机拖动生产机械，有足够大的启动转矩，保证了生产机械正常启动。

启动平滑，设备安全可靠，结构简单，操作方便等特点。

有许多启动方法，如：直接启动，鼠笼式异步电动机降压启动，三相鼠笼式异步电动机Y-△启动绕线式三相异步电动机的启动及各种运行状态。

调速就是在一定的负载下，根据生产的需要人为的改变电动机的转速，这是生产机械经常向电动机提出的要求。

调速性能的好坏往往影响到生产机械的工作效率和产品质量。

变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系，通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。

关键词：三相异步电动机，电机转速，功率因数目录第一章概述 (4)1.1引言 (4)第二章三相异步电动机启动方案 (5)2.1三相异步电动机直接启动 (5)2.2.1定子串电抗器启动 (6)2.2.2星-三角启动 (8)2.2.3 自耦减压启动 (10)2.3绕线式三相异步电动机的启动 (12)2.3.1 转子回路串电阻 (12)2.3.2 转子串频敏变阻器起动 (13)第三章三相异步电动机调速系统 (14)3.1概述 (14)3.2异步电动机调速系统的组成 (15)第四章三相异步电动机调速系统的设计与应用 (22)4.1三相异步电动机调压调速系统的工作原理 (22)4.2三相异步电动机调速系统的结构原理图以及系统实现 (23)参考文献 (27)第一章概述1.1 引言在实际应用中，电动机作为把电能转换为机械能的主要设备，一是要具有较高的机电能量转换效率；二是应能根据生产机械的工艺要求控制和调节电动机的旋转速度。

因此,调速技术一直是研究的热点。

长期以来,直流电动机由于调速性能优越而掩盖了结构复杂等缺点广泛的应用于工程过程中。

直流电动机在额定转速以下运行时,保持励磁电流恒定,可用改变电枢电压的方法实现恒定转矩调速;在额定转速以上运行时,保持电枢电压恒定,可用改变励磁的方法实现恒功率调速。

摘要本毕业论文所研究的是双闭环三相异步电动机的串级调速的基本原理与实现方法。

对于绕线式异步电动机来说，由于改变其转子绕组控制变量以实现调速，转子侧的控制变量有电流、电动势、电阻等。

通常转子电流随负载的大小决定，不能任意调节；而转子回路阻抗的调节属于耗能型调速，缺点较多，所以转子侧的控制变量只能是电动势，这也是本文所要研究的重点之一。

利用串级调速系统，就是使绕线式异步电动机实现高性能调速的有效办法。

用转子串反电动势来代替电阻，吸收转差功率；用双闭环控制提高系统的静、动态性能。

把这种用附加电动势的方法将转差功率回收利用的调速称为双闭环串级调速。

这是本文所必须研究的，也是本文的核心所在。

并通过利用MATLAB 软件对双闭环串级调速系统进行仿真，仿真结果表明通过双闭环串级调速系统能及时地对给定速度进行反馈，提高调速的准确性。

关键词：双闭环；串级；调速；MATLAB.AbstractThe graduation thesis studies three-phase asynchronous motor is double loop bunch_rank speed-control of the basic principle and implement method. With wound rotor series, asynchronous motors can adjust speeds through control variables, which include electric current, electromotive force and resistance, etc. on the rotor side. Typically, the rotor current is determined by the load and cannot be adjusted freely. In contrast, adjusting rotor’s return circuit impedance tends to consume more power along with other disadvantages. Therefore, electromotive force should be the only control variable on the rotor side, which is also one of the major points research in this paper.In summary, concatenation control system is one effective means to realize high control ability in series-wound asynchronous motors. Specifically, it is used to replace resistance with rotor’s electromotive force and absorb slip power; and to enhance the static and dynamic capabilities of the system using double closed loop. We refer to this method of utilizing additional electromotive force to recycle slip power as concatenation control with double close loop, which is also the focus of this paper. And through the use of MATLAB software on the double closed loop bunch_rank speed- control system, and simulation draw simulation diagram,the results show that by double closed loop bunch_rank speed-control system can timely given speed feedback, to improve the accuracy of speedKeywords: double-loop；cascade；governor；MATLAB.目录摘要 (I)Abstract (II)1绪论 (1)2串级调速的原理 (3)2.1异步电动机转子附加电动势时的工作情况 (3)2.2串级调速的功率传递关系 (4)2.3串级调速系统及其附加电动势的获得 (5)3双闭环三相异步电机的静态特性和动态特性 (9)3.1三相异步电动机串级调速开环工作机械特性 (9)3.2三相异步电动机单闭环ASR 系统静特性 (11)3.3双闭环调速系统的静态和动态特性 (13)4总体设计方案 (17)4.1双闭环三相异步电机串级调速各个模块的功能 (17)4.2串级调速系统设计 (23)4.3双闭环系统设计 (24)4.4总电路图的设计 (25)5系统仿真 (27)5.1仿真软件的简介 (27)5.2具体的软件仿真设计 (27)5.3系统的仿真、仿真结果的输出及结果分析 (36)总结 (37)参考文献 (38)致谢 (39)1绪论电力传动自动控制系统是把电能转换成机械能的装置。

【精品】绕线型异步电动机串级调速摘要：绕线式异步电动机晶闸管串级调速，是在绕线式异步电动机的转子回路中串联晶闸管逆变器，借以引入附加可调电势，从而控制电机转速的一种调速方法。

由于它具有良好的调速特性，并能将电动机的转差功率回馈电网，效率较高，价格较低，因此在风机和泵类负载方面获得广泛应用，在只要求电机运行在第一象限的生产机械中也获得普遍应用。

绕线式异步电动机晶闸管串级调速系统主回路接线原理图如图所示。

转子在不同的转速下感应出转差频绕线式异步电动机晶闸管串级调速，是在绕线式异步电动机的转子回路中串联晶闸管逆变器，借以引入附加可调电势，从而控制电机转速的一种调速方法。

由于它具有良好的调速特性，并能将电动机的转差功率回馈电网，效率较高，价格较低，因此在风机和泵类负载方面获得广泛应用，在只要求电机运行在第一象限的生产机械中也获得普遍应用。

绕线式异步电动机晶闸管串级调速系统主回路接线原理图如图所示。

转子在不同的转速下感应出转差频率的电压，经一组不控的三
相桥式变流器变成直流电压，此电压再经一组全控桥式变流器实现有源逆变，把电能（转差功率）馈送回电网中去。

改变逆变角的大小，即可改变馈送回电网电能的多少，从而达到改变电机转速的目的。

辽宁工程技术大学电机与拖动课程设计1 绕线型异步电动机的基本结构和工作原理1.1 绕线型异步电动机的基本结构三相异步电动机的种类很多，但各类三相异步电动机的基本结构是相同的，它们都由定子和转子这两大基本部分组成，在定子和转子之间具有一定的气隙。

此外，还有端盖、轴承、接线盒、吊环等其他附件。

图1-1 绕线型异步电动机的结构1.1.1 定子部分定子是用来产生旋转磁场的。

三相电动机的定子一般由外壳、定子铁心、定子绕组等部分组成。

a 外壳三相电动机外壳包括机座、端盖、轴承盖、接线盒及吊环等部件。

机座：铸铁或铸钢浇铸成型，它的作用是保护和固定三相电动机的定子绕组。

中、小型三相电动机的机座还有两个端盖支承着转子，它是三相电动机机械结构的重要组成部分。

通常，机座的外表要求散热性能好，所以一般都铸有散热片。

端盖：用铸铁或铸钢浇铸成型，它的作用是把转子固定在定子内腔中心，使转子能够在定子中均匀地旋转。

轴承盖：也是铸铁或铸钢浇铸成型的，它的作用是固定转子，使转子不能轴向移动，另外起存放润滑油和保护轴承的作用。

1王灿祥：绕线型异步电动机的串级调速接线盒：一般是用铸铁浇铸，其作用是保护和固定绕组的引出线端子。

吊环：一般是用铸钢制造，安装在机座的上端，用来起吊、搬抬三相电动机。

b 定子铁心异步电动机定子铁心是电动机磁路的一部分，由0.35mm～0.5mm厚表面涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压而成，如图1-2所示。

由于硅钢片较薄而且片与片之间是绝缘的，所以减少了由于交变磁通通过而引起的铁心涡流损耗。

铁心内圆有均匀分布的槽口，用来嵌放定子绕圈。

定子冲片定子铁心1-2图定子绕组c定子绕组是三相电动机的电路部分，三相电动机有三相绕组，通入三相对称电流时，就会产生旋转磁场。

三相绕组由三个彼此独立的绕组组成，且每个绕组又由若干线圈连接°电角度。

线圈由绝缘铜导线或绝缘120而成。

每个绕组即为一相，每个绕组在空间相差铝导线绕制。

中、小型三相电动机多采用圆漆包线，大、中型三相电动机的定子线圈则用较大截面的绝缘扁铜线或扁铝线绕制后，再按一定规律嵌入定子铁心槽内。