三相异步电动机的串级调速系统设计
本科毕业设计题 目 三相异步电动机串级调速系统设计 姓 名 专 业 电气工程及其自动化 学 号 指导教师 郑州科技学院电气工程学院五月目 录摘 要IABSTRACTII前 言III1 串级调速系统总体设计11.1 串级调速系统发展11.1.1 变化电动机极对数调速31.1.2 电动机调整电压调速31.1.3 电磁转差离合器调速31.1.4 变化频率调速41.1.5 转子回路串电阻调速41.1.6 串级调速51.2 本课题重要内容51.3 交直流电机不一样62 串级调速系统工作原理与主电路设计72.1 串级调速工作原理72.2 主电路设计92.3 逆变电路102.4 整流电路103 主电路参数123.1 电动机基本参数与调速规定123.2 逆变变压器电路选择163.3 晶闸管选择163.4 平波下电抗器选择173.5 保护电路173.5.1 电流过载保护174 控制电路设计184.1 主控制器选择184.1.1 STC89C51简介194.1.2重要特性194.2 控制电路设计224.3 1602液晶显示224.4 控制系统参数计算254.4.1电流环设计和参数计算与推导过程254.4.2速度环设计与其参数计算推导过程254.4.3 双闭环系统动态参数计算265 仿真曲线及工作特性分析285.1MATLAB仿真285.2 编程软件Keil简介295.3串级调速系统建模设计305.3.1直流电路传递函数305.3.2电动机传递函数305.4系统调速特性分析31第6章 实作焊接与调试336.1 实作焊接336.2串级调速系统调试356.3 系统调试356.3.1 系统调试环节356.3.2 电流环调试356.3.3 速度环调试366.4 调试电路36结 论37致 谢38参照文献39附录一 实物图40附 录二 程序1三相异步电动机串级调速系统设计摘 要串级调速是三相交流异步电动机调速一种措施，串级调速关键思想就是将异步电动机转子侧电压通过三相桥式整流器变化为直流电压，再将其直流侧由可控硅晶闸管构成逆变电路产生与其相反直流电势然后与三相桥式产生直流电压串联，再之后则通过来变化其逆变角大小来到达变化电势大小，从而到达最终调速最终目，同步还可以极大提高电动机运行效率以及与调速经济性。本文将会根据三相交流电动机对于整个电力拖动系统规定，决定将采用晶闸管串级调速方案来控制其拖动电动机实现最终无级调速，最终满足电动机对于电力拖动系统调速性能和节能规定。在本文重要中研究了三相异步电动机晶闸管串级调速系统主、辅电路设计以及有关技术问题处理。其中包括系统构成与工作原理，主电路设计，控制电路设计，系统静、动态时工作特性计算分析等。关键词： 可控硅；串级调速；整流；逆变 THE CASCADE SPEED CONTROL SYSTEM DESIGN OF THREE-PHASE ASYNCHRONOUS MOTORABSTRACTThe speed of adjusting of each is to exchange a kind of adjusting the speed of asynchronous motor, Each transfer the thoughts of speed to turn into direct current pigeonhole through three-phase bridge type rectification asynchronous the rotor voltages of motors, And then in its direct current it inclines to be at silicon controlled rectifier against becoming circuit produce at opposite direct current tendency and three-phase bridge direct current who type produce pigeonholes and contacts, Change, The ones that still can improve the operational efficiency of the motor and adjust speed at the same time are economic.This text basis mine lifting machine pull systematic request to electricity, adopt silicon controlled rectifier each is it is it control it pull motor realize the stepless speed regulation to come rapidly to adjust, meet mine lifting machine pull to electricity system transfer speed performance and energy-conserving request. This text main research three phases exchange person who wind the line asynchronous motor silicon controlled rectifier each transfer speed systematic main fact, complement circuit design relevant technological questions. Including systematic composition and operation principle , main design of return circuit, control design of way of answering, quiet, dynamic performance characteristics computational analysis of the system, etc.The keywords：Silicon controlled rectifier；each adjusts speed；rectification；Go against and change前 言直流电动机与交流电动机两者本质区别在于使用电源不一样，由于交流电与直流电之间区别造就了两种不一样电动机。直流电动机在工作状态下其调速范围大且是无极调速，还可以通过对直流电进行精确操控到达精确调速效果。例如高精度数控机床、龙门车床等等大中型机械设备。不一样于直流电机，交流电机也具有诸多种类，波及生活中各个领域，由于交流电动机具有成本低、易维修，效率高等特点正在一步步替代直流电动机成为主流产品。交流电动机总体被提成异步和同步这两种电机。同步电动机具有如下长处：转速恒定，电机功率因数可以被改善、容量大。局限性之处是不能实现无极调速。鼠笼式电机应用在调速性能规定不高环境很合适；对于某些需要常常启动制动环境，由于其对于起、制动规定较高，并且还伴随有调速需求，绕线式电动机就比较适合此类环境。在本次毕业设计中采用是绕线式电机，由于它起、制动过渡过程中变化非常平稳、运行时转速稳定、电机转矩大，在调速方面还规定一定范围，启动制动时间短、能耗低，工作效率高。尤其是在某些起、制动频繁环境中愈加实用。通过仔细筛选比较最终选择了绕线式电动机作为本次课程设计设计对象，本次设计将针对绕线式电机串级调速系统进行设计制作，以求到达电动机最终能实现良好调速。三相绕线式异步电动机是在转子回路中串接一种转子电动势E2s在同频率下附加电动Eadd则通过变化Eadd值大小和它相位可实现调速功能。这样，电动机能在低速运行时，使得转子中转差率仅仅只有小部分会被转子绕组自身电阻所消耗，而其他大部分则被附加电动势Eadd来吸取，再运用产生E装置就可以把这部分转差功率回馈到了电网上，使得电动机在低速条件下运行时仍具有较高工作效率。将这种在绕线式转子三相异步电动机转子回路中串接附加电动势来进行变化电动机转速措施叫做串级调速系统。串级调速就是在三相绕线式异步电动机上转子回路中在引入了一种附加电势从而产生一种调速措施。串级调速调速措施与在转子中串电阻措施有所不一样，串级调速系统可以将在工作状态下电动机做功进行吸取并运用（回馈电网也或是转化为机械能送回到了电动机轴上），通过这种措施该系统工作效率很高。串级调速系统具有无级调速特点并且在低速工作时机械特性比较硬，同步还完全克服了转子串电阻调速某些缺陷，综上所述串级调速系统具有效率高，无级调速以及低速状态下较硬机械特性，其是一种经济高效电动机调速措施。1 绪论伴随社会逐渐发展，人类生产技术水平不停创新，电力拖动技术在各个行业当中所占分量越来越重。人们衣食住行越来越离不开电力拖动技术，工厂车间流水线都实现了电力拖动，生产设备几乎都由电动机进行驱动，电力拖动设备在当今社会显得尤为重要，电力拖动技术关键是电动机，是通过多种调速技术实现控制，要想使电机可以按照人们想法实现运转，那么调速技术显得尤为重要。将串级调速装置和一种逆变变压器组合，并串接在电动机转子与电网相连部分中间，这种调速措施被称之为老式串级调速。为了能将合适附加电动势串入转子回路中,我们会将转子交流电转换成直流电。再将交流电整流成直流电之后在进行平波处理,然后通过逆变器产生直流反电动势与此同步把转子转差功率逆变成一种工频交流电势,再反馈到电网中进行吸取。调整逆变器逆变角可以实现等效电势大小调整。老式串级调速也是变化逆变器逆变角实现反电势调整。这种变化逆变角措施被称之为移相触发8。而把逆变角固定在最小值调速措施称之为现代串级调速，在固定逆变角下通过调整最终会产生一种恒定直流反电动势,并通过斩波器来调整等效电势值。调整斩波器导通时间以及斩波周期比率这种措施来调整在电动机转子回路中等效电动势，进而可以变化转子电流以及转差率，最终实现调速目。使用逆变变压器将转差功率重新吸取后再回馈到电网上面，这种调速措施就是所说外反馈式串级调速概念。 将一种反馈绕组嵌放在电动机定子绕组嵌槽中,定子铁心中逆变变压器被反馈绕组和定子绕组替代，其将转差功率通过反馈绕组和定子绕组进行吸取反馈到电网中，这种调速方式被称之为内反馈串级调速方式9。假如电机中有反馈绕组那这种电机称为内反馈电动机。使用这种内反馈方式会使电路省去逆变变压器，也能去掉一部分有关电气设备，使整个系统看起来愈加简洁一目了然。现代串级调速技术具有相称多长处，比较明显优势在于：无极平滑范围宽且有良好机械特性适应性强。一般串级调速都是在转子侧实行控制技术，这样就导致了控制电压低变流装置实际控制
