交流变频调速系统的设计

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1、郑州华信学院交流调速系统交流变频调速系统设计姓名：梁佰中（18）王香赢（31）王德龄（29）宋鹏程（27）郭辉（13）朱淮滨（41）指导老师：苏琦14郑州华信学院摘要：电气传动控制系统通常由电动机、控制装置和信息装置3部分组成。电气传动关系到合理地使用电动机以节约电能和控制机械的运转状态（位置、速度、加速度等），实现电能-机械能的转换，达到优质、高产、低耗的目的。电气传动分成不调速和调速两大类，调速又分交流调速和直流调速两种方式。不调速电动机直接由电网供电，但随着电力电子技术的发展这类原本不调速的机械越来越多地改用调速传动以节约电能（节约15%～20%或更多），改善产品质量，提高产量。

2、在我国60%的发电量是通过电动机消耗的，因此调速传动是一个重要行业，一直得到国家重视，目前已有一定规模。1电流型变频器主电路串联二极管式逆变电路的电流型变频器的主电路图1-1串联二极管式逆变电路如图1-1所示，本系统为交直交见解式变频，有晶闸管整流器、支流滤波电抗器及逆14郑州华信学院变器三部分组成。这种电流型电路的特点是中间环节采用电抗器滤波，因此电源阻抗很大，类似于电流源。逆变器输出电流比较平直，为矩形波。输出电压波形由电动机感应电动势决定，电压波形类似于正弦波。逆变器为120通电型换流电路，任意瞬间只有两个晶闸管导通，电动机轮流形成两相通电（换流过程有短时三相通电）。电动机的转向

3、有晶闸管的导通顺序决定，正转是出发顺序为VT1，VT2，VT3，VT4，VT5，VT6，反转是触发顺序为VT6，VT5，VT4，VT3，VT2，VT1。各个触发间隔60度电度角，每个晶闸管导通120度，三相对称，各相互差120度。在强迫换流电路中，C为幻想电容，他的作用是给欲关断的晶闸管施以反压，以使其强迫关断。VD为隔离二极管，作用是反之充电电压经负载放掉，并把换流电路与负载隔离。由于隔离二极管与主晶闸管相串，故成为串联二极管式换流电路。这种系统中，当突然降低逆变器出现户频率时，电动机可以从电动状态自动地进入再生发电状态。现在来说明不同的工作系统的工作状态。在正常的运转状态下。电动机

4、定子电压频率即逆变器输出频率大于异步电动机旋转频率，转差率s的变化范围为，电动机转速落后于旋转磁场的转速，电动机的功率因数cos，。电动机运行于电动状态，逆变器工作于逆变状态，整流器工作于整流状态。当定子频率突然降低时，，转差率s<0，旋转磁场转速小于电动机转速，cos，〉，电动机运行于再生发电状态。由于电流不能反向而逆变器输出电压反向，因此逆变器工作于整流状态，整流器工作于逆变状态。系统把电动机的机械能转变电能，反馈到交流电网。14郑州华信学院2电流型变频器的换流14郑州华信学院换流就是从一个晶闸管中的电流转移到另一个晶闸管中去。众所周知，普通晶闸管在导通以后就失去了自关断能力，要使

5、其阻断可以有两种方法，一是在主电路中加进去大的阻抗（或者断开主电路），使电流少于晶闸管的维持电流，这样做就要在主回路中设置开关，所以很少应用；另一种方法是在晶闸管阳极间施加反电压，这就是通常采用的方法。施加反压的时间应大于晶闸管的关断时间。晶闸管的关断时间与许多的因素有关，如温度，负载大小，重加电压变化率等。因此，考虑到实际工作条件与测试条件不尽相同，为了保证晶闸管可靠地关断，一般要求换六电路所提供的反压时间应满足。电流型变频器多采用串联二极管式换流电路。正常运行时，由于采用了这种强迫换流，系统可以在较宽的范围内调速工作。电动机高速运行时强迫换流可以使系统输出频率高于工频。低速运行时，

6、由于直流电压随频率而降低，换流电流充电电压相应不足，致使换流不可靠。为此，需采取低频换流措施。电动机在低频下启动或低频运行时，由于直流电压降低，随之电容充电电压也降低，使换流能量不够，以至VT关断不可靠，为此需要采取低频换流措施。一般采取断续换流方式及附加辅助充电回路方式来改善低频换流。图2-1串联二极管晶闸管逆变电路换流过程波形3参数计算与元件选择3.1串联整流器式电流型逆变器参数计算串联整流器式电流型逆变器和串联整流器式电压型逆变器的主要区别是：负载所需的无功能量由滤波器的电抗吸收，在L中方向不变，故不需要反馈整流器。电流型逆变器14郑州华信学院在工作中，负载电动机的绕组参与换流。

7、线路的结构简单、工作可靠，实现再生运行方便。同时换流电容器在换流时的充放电电流受滤波电抗L的抑制，所以换流裕量比较大。这种线路对晶闸管的要求不高。3.1.1直流侧电压（3-1）式中U----电动机的线电压；A----三相整流桥电压转换系数（取1.35）；----负载功率因数；----晶闸管管压降（约V）；n----同一桥臂晶闸管串联元件数。3.1.2直流侧电流逆变器输出电流是矩形波，其基波成分为电动机所需要的负载电流，基波电流有效值I与输出的电