次同步晶闸管串级调速毕业论文

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1、本科毕业设计第42页共42页第1章绪论1.1本课题的意义近几年来，迅速发展的科学技术为交流调速技术的发展创造了极为有利的技术条件和物质基础，随着电力电子技术、计算机技术的发展和电力电子器件的更新换代，交流调速技术获得了飞速发展。现代交流电动机的调速系统不但性能同直流电动机的性能一样，而且成本和维护费用比直流电动机系统更低，可靠性更高，交流调速系统已从直流调速的补充手段发展到与直流调速系统相竞争、相媲美、相抗衡，并逐渐取代的地位。特别应该指出的是，交流调速拖动系统在能源方面的作用。在世界能源紧张、能源费用高涨的今

2、天，交流调速技术作为节约能源的一个重要手段，引起了人们的高度重视。究其原因：一方面，交流拖动负荷在各国的总用电量中都占有很大的比重(工业发达国家，大都占一半以上)，对这类负荷实现节能，可以获得十分可观的节电效益：另一方面，交流拖动本身又存在着很大的可以挖掘的节电能力。因此，研究性能更优越、节能效果更好的调速系统，有着重要的现实意义。串级调速是异步电动机调速方法之一，它可以将异步电动机的功率回馈给电网或是转化为机械能送回到电动机轴上加以利用，因此效率高。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

3、，它属于变转差率来实现串级调速的，它能实现无级平滑调速，低速时机械特性也比较硬。特别是晶闸管次同步串级调速系统，技术难度小，性能比较完善，因而获得了广泛的应用。晶闸管串级调速技术除可用于新设备设计外，还可用于对旧设备进行技术改造，这样不仅能改善调速性能，又可以节约能源。总之，交流调速技术具有优良的调速性能，可带来节约能源、减少维修费用、节省占地面积等优点，尤其在大容量或工作于恶劣环境时更为直流电机拖动所不及。所以．交流调速技术的应用有着广阔的前景。本课题研究的是使用晶闸管实现节能调速的过程。本科毕业设计第42页

4、共42页1.2国内外发展状况1.2.1交、直流电机性能对比交流电动机刚刚出现后，虽然结构简单、可靠、造价低廉，但调速性能(调速范围、稳定性或静差度、平滑性等)却无法与直流调速系统相媲美，所以在调速领域中，直流传动一直占据着统治地位。但是，由于直流电动机存在着“换向”这一理论和技术方面的实际困难，使得直流电动机的最高电压只能达到1000多伏，而交流电动机则很容易做成6kV、10kV或更高：另外直流电动机的制造和维护也比交流电动机复杂，特别是随着科学技术的发展，直流电动机的单机容量、电压等级、转速和体积往往不能满足

5、实际需要，而交流同步电动机和异步电动机的单机容量都可以远远高于直流电动机；在转速方面直流电动机的最高转速只能达到3000转／分左右，而交流电动机转速则可高达每分钟数万转或更高，这些都是直流传动的薄弱环节。1.2.2国外研究现状为了克服上述缺点，很多国家一直在致力于发展交流传动技木。起初，由于交流调速的发展受其物质基础——静止式变流器件以及相应的电子逆变技术的限制，交流调速装置未能得到推广应用，有的甚至未能走出实验室。本世纪六十年代以后，随着电力电子学与电子技术的发展，交流调速发展出现了一个飞跃；尤其是七十年代以

6、来，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，为交流调速的发展进一步创造了有利条件。诸如交流电动机的串级调速、各类型的变频调速、无换向电动机调速，特别是矢量控制技术的应用，使得交流调速逐步具备了宽调速范围、高稳速精度、快动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能。原来的交直流拖动分工格局被逐渐打破，在各工业部门用可调速交流拖动取代直流拖动的形式己指日可待。目前，国外先进的工业国家生产直流传动的装置基本呈下降趋势，而交流变频调速装置的生产大幅度上升。1.2.3国内发展状况本科毕业设计第42

7、页共42页在我国诸多领域，风机和泵类负载是应用最广泛、耗电量最大的一类生产机械，例如冶金、石化、电力、给排水、及矿山等国家重要支柱产业。据统计，风机和泵类负载的耗电量占到全国工业用电量的40％以上，而风机、泵用电量的30一40％消耗在调节阀门及电网压降上，缺点是运行效率低，这就造成了巨大的电能浪费，与经济运行标准还相距甚远，所以这类负载的节能潜力很大。在能源曰趋紧张的今天，如果能够对风机、泵类负载的节能技术改造有一个突破性的研究进展，则每年将形成相当可观的经济效益。在风机和泵类负载的节能措施中调速运行是最有效的

8、。在高压大容量系统中，变频调速成本很高、体积大，存在诸多问题；在节电率相同的情况下，电动机的功率越大其节能效益也就愈大。因此，高压大功率电动机驱动的风机、泵采用调速传动，其节能效果将更加明显，虽然大功率风机泵类负载采用调速传动可节约大量电能，平均30％左右。但由于国内适合风机、泵类负载的高压变频器还没有成熟产品，国外高压变频器价格十分昂贵，推广应用受到很大限制。特别是大功率的负载，由于