交流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

交流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué)校：專業(yè)名稱：姓名：班級(jí)：學(xué)號(hào)：目錄交流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1、交流調(diào)速的現(xiàn)狀………………（3）2、用單片機(jī)控制的交流調(diào)速…………………（6）3、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的參數(shù)……………（13）4、用單片機(jī)控制的電機(jī)交流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)……（14）4.1、調(diào)速系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)…………..（15）4.2、系統(tǒng)主回路的設(shè)計(jì)以及參數(shù)計(jì)算…………………（16）5、體會(huì)…………..（18）文摘單片機(jī)控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想是用轉(zhuǎn)差頻率進(jìn)行控制。通過(guò)改變程序來(lái)達(dá)到控制轉(zhuǎn)速的目的。由于設(shè)計(jì)中電動(dòng)機(jī)功率不大，所以整流器采用不可控電路，電容器濾波；逆變器采用電力晶體管三相逆變器。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)主要由主回路，驅(qū)動(dòng)電路，光電隔離電路，HEF4752大規(guī)模集成電路，保護(hù)電路，Intel系列單片機(jī)，Intel8253定時(shí)/記數(shù)器，Intel8255可編程接口芯片，Intel8279通用鍵盤/顯示器，I/O接口芯片，CD4527比例分頻器和測(cè)速發(fā)電機(jī)等組成?；芈分杏辛藱z測(cè)保護(hù)電路就可以使整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性有了保障。1交流調(diào)速的現(xiàn)狀隨著電力電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和電力電子器件的更新?lián)Q代，變頻調(diào)速技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。據(jù)資料顯示，現(xiàn)在有90%以上的動(dòng)力來(lái)源來(lái)自電動(dòng)機(jī)。我國(guó)生產(chǎn)的電能60%用于電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)與人們的生活息息相關(guān)，密不可分，所以要對(duì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速有足夠的重視。我們都知道，動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)是可以相互轉(zhuǎn)化的，從這個(gè)意義上說(shuō)電動(dòng)機(jī)也是最常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)源，對(duì)運(yùn)動(dòng)控制的最有效方式是對(duì)運(yùn)動(dòng)源的控制。因此，常常通過(guò)對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制。實(shí)際上國(guó)外已將電動(dòng)機(jī)的控制改名為運(yùn)動(dòng)控制。對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制可以分為簡(jiǎn)單控制和復(fù)雜控制兩大類。簡(jiǎn)單控制是指對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)，制動(dòng)，正反轉(zhuǎn)控制和順序控制。這類控制可以通過(guò)繼電器，可編程器件和開(kāi)關(guān)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。復(fù)雜控制是指對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)距，電壓，電流等物理量進(jìn)行控制。而且有時(shí)往往需要非常精確的控制。以前，對(duì)電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)單控制的應(yīng)用較多，但是，隨著現(xiàn)代化步伐的前進(jìn)，人民對(duì)自動(dòng)化的需求也越來(lái)越高。使電動(dòng)機(jī)的復(fù)雜控制逐漸成為主流，其應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛。在軍事和雷達(dá)天線，火炮瞄準(zhǔn)，慣性導(dǎo)航，衛(wèi)星姿態(tài)，飛船光電池對(duì)太陽(yáng)的控制等。工業(yè)方面的各種加工中心，專用加工設(shè)備，數(shù)控機(jī)床，工業(yè)機(jī)器人，塑料機(jī)械，繞線機(jī)，泵和壓縮機(jī)，軋機(jī)主傳動(dòng)等設(shè)備的控制。計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備和辦公設(shè)備中的各種磁盤驅(qū)動(dòng)器，繪圖儀，打印機(jī)，復(fù)印機(jī)等的控制；音像設(shè)備和家用電器中的錄音機(jī)，數(shù)碼相機(jī)，洗衣機(jī)，冰箱空調(diào)，電扇等的控制，我們統(tǒng)統(tǒng)稱其為電動(dòng)機(jī)的控制。交流調(diào)速控制作為對(duì)電動(dòng)機(jī)控制的一種手段。作用相當(dāng)明顯，這里就不再多做介紹，就交流調(diào)速系統(tǒng)目前的發(fā)展水平而言，可概括的如下：（1）已從中容量等級(jí)發(fā)展到了大容量、特大容量等級(jí)。并解決了交流調(diào)速的性能指標(biāo)問(wèn)題，填補(bǔ)了直流調(diào)速系統(tǒng)在特大容量調(diào)速的空白。（2）可以使交流調(diào)速系統(tǒng)具有高的可靠性和長(zhǎng)期的連續(xù)運(yùn)行能力，從而滿足有些場(chǎng)合不停機(jī)檢修的要求或?qū)煽啃缘奶厥庖?。?）可以使交流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高性能、高精度的轉(zhuǎn)速控制。除了控制部分可以得到和直流調(diào)速控制同樣良好的性能外，異步電動(dòng)機(jī)本身固有的優(yōu)點(diǎn)，又使整個(gè)系統(tǒng)得到更好的動(dòng)態(tài)性能。采用數(shù)字鎖相控制的異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)，調(diào)速精度可以達(dá)到0.002%。根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速表達(dá)式n=(1-s)60f/p=n0?？芍?，當(dāng)極對(duì)P不變時(shí)，均勻的改變定子供電的頻率f，則可以連續(xù)的改變異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n0。達(dá)到平滑調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行轉(zhuǎn)速n的目的。這種調(diào)速方法稱為變頻調(diào)速。變頻調(diào)速具有很好的調(diào)速性能，應(yīng)用相當(dāng)廣泛，是交流調(diào)速的主流。保持V1/F1=常數(shù)的恒壓頻比控制方式在忽略定子阻抗壓降后可得到V1/F1=C1Φm，式中C1=4.44Kn1N1為常數(shù)，因此，在變頻時(shí)要維持磁通恒定，只要使V1與F1成比例的改變即可。此時(shí)，由公式n0=(1-s)60f1/p得，所以，帶負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)速降落Δn為Δn=sn0=60f1s/p,將異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩公式T=3PU12R12/{2SF1П[（R1+R12/S）2+（X1+X12）2]}近似處理后得，可以導(dǎo)出，由此可見(jiàn)，當(dāng)為恒值時(shí)，對(duì)于同一轉(zhuǎn)矩，是基本不變的。也就是說(shuō)，在恒壓頻比條件下改變頻率時(shí)，機(jī)械特性基本是批心平行上下移動(dòng)的，頻率降低，轉(zhuǎn)速下降，太小將限制調(diào)速系統(tǒng)的帶負(fù)載能力，所以在低頻時(shí)，采用定子壓降補(bǔ)償法來(lái)適當(dāng)?shù)奶岣唠妷?，以增?qiáng)帶負(fù)載的能力。從而達(dá)到比較滿意的效果。保持=常數(shù)的恒磁通控制方式對(duì)于=常數(shù)的控制方式，無(wú)法保證最大的轉(zhuǎn)距。對(duì)于要求調(diào)速范圍的的恒轉(zhuǎn)距負(fù)載，則希望在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)不變，即使保持恒定?？刹捎?常數(shù)的恒磁通控制方式。保持=常數(shù)，此時(shí)，機(jī)械特性曲線形狀不變，不同定子頻率下的機(jī)械特性曲線平行，且最大轉(zhuǎn)距保持不變，但由于異步電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不好測(cè)量和控制，所以在實(shí)際應(yīng)用中，采用電壓補(bǔ)償?shù)姆椒▉?lái)達(dá)到維持最大轉(zhuǎn)距的目的。考慮到低頻空載時(shí)，由于電阻壓降減小，應(yīng)減少補(bǔ)償量，否則將使電動(dòng)機(jī)中增大，導(dǎo)致磁路過(guò)飽和而帶來(lái)的問(wèn)題，故與的曲線是折線。保持=常數(shù)的恒功率控制方式變頻調(diào)速時(shí)，在定子頻率大于額定頻率的情況下，若仍按照上述方法進(jìn)行控制，則定子電壓要高于額定電壓，這是不允許的。所以當(dāng)在頻率超過(guò)額定頻率時(shí)，往往使定子電壓不再升高，而保持為額定電壓不變，這樣一來(lái)，氣隙磁通就就會(huì)小于額定磁通，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)距減少，保持=常數(shù)時(shí)的恒功率控制方式所要求的電壓與頻率的協(xié)調(diào)關(guān)系?？芍?，，忽略時(shí)；。額定轉(zhuǎn)距（式中為過(guò)載倍數(shù)），對(duì)于恒功率調(diào)速，有，可得出，只要滿足=常數(shù)的條件，即可達(dá)到恒功率調(diào)速。恒電流控制方式在變頻調(diào)速時(shí)，保持異步電動(dòng)機(jī)的定子電流為恒值，稱為恒流控制方式。的恒定是通過(guò)PI調(diào)節(jié)器的電流閉環(huán)調(diào)節(jié)作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。恒流變頻調(diào)速與恒磁通變頻調(diào)速的機(jī)械特性基本一樣。都屬于恒轉(zhuǎn)距調(diào)速，在變頻調(diào)速時(shí)，最大轉(zhuǎn)距是不變的，由于恒流控制限制了，所以恒流時(shí)的最大轉(zhuǎn)距要比恒磁通時(shí)小得多，使過(guò)載能力降低。因此，這種控制方式只適用于負(fù)載不大的場(chǎng)合。2用單片機(jī)控制的交流調(diào)速微處理器（單片機(jī)）取代模擬電路作為電動(dòng)機(jī)的控制器，具有如下特點(diǎn)：（1）使電路更簡(jiǎn)單模擬電路為了實(shí)現(xiàn)控制邏輯需要許多電子元件，使電路更復(fù)雜，采用微處理器后，絕大多數(shù)控制邏輯可通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。（2）可以實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的控制微處理器具有更強(qiáng)的邏輯功能，運(yùn)算速度快，精度高，有大容量的存儲(chǔ)單元。因此，有能力實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制。（3）靈活性和適應(yīng)性微處理器的控制方式是有軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如果需要修改控制規(guī)律，一般不必改變系統(tǒng)的硬件電路，只須修改程序即可，在系統(tǒng)調(diào)試和升級(jí)時(shí)，可以不斷嘗試選擇最優(yōu)參數(shù)，非常方便。(4)無(wú)零點(diǎn)漂移，控制精度高數(shù)字控制不會(huì)出現(xiàn)模擬電路中經(jīng)常遇見(jiàn)的零點(diǎn)漂移問(wèn)題，無(wú)論被控量是大還是小，都可以保證足夠的控制精度。（5）可以提供人機(jī)界面，多機(jī)連網(wǎng)工作。用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)可謂功能強(qiáng)大，它有極高的速度，很強(qiáng)的運(yùn)算能力和接口功能，方便的軟件功能，但是由于成本高，體積過(guò)大，所以只用于大型的控制系統(tǒng)，可編程控制器則恰好相反，它只能完成邏輯判斷，定時(shí)，記數(shù)和簡(jiǎn)單的運(yùn)算，由于功能太弱，所以它只能用于簡(jiǎn)單的電動(dòng)機(jī)控制。在民用生產(chǎn)中，通常用介于工控機(jī)和可編程控制器之間的單片機(jī)作為微處理器。本次設(shè)計(jì)就是用單片機(jī)作為電動(dòng)機(jī)的控制器。在設(shè)計(jì)中用單片機(jī)作為電動(dòng)機(jī)的核心控制元件來(lái)取代模擬電路，就可以將傳統(tǒng)的調(diào)速方案中的一些缺點(diǎn)避免，達(dá)到提高控制精度的目的。在本次設(shè)計(jì)中所用到的控制方式是用轉(zhuǎn)差頻率閉環(huán)控制。轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)恒壓頻比調(diào)速系統(tǒng)雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，異步電動(dòng)機(jī)在不同的頻率下都能夠獲得較硬的機(jī)械特性曲線，但是不能保證必要的調(diào)速精度；而且在動(dòng)態(tài)過(guò)程中由于不能保持所需要的轉(zhuǎn)距，動(dòng)態(tài)性能也很差，它只能用于對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能要求都不高的場(chǎng)合。如果異步電動(dòng)機(jī)能像直流電動(dòng)機(jī)一樣，用控制電樞電流的方法來(lái)控制轉(zhuǎn)距，那么就能夠得到和支流電動(dòng)機(jī)一樣的動(dòng)靜態(tài)性能。轉(zhuǎn)差頻率控制是一種解決異步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)距控制問(wèn)題的方法，采用這種控制方案的調(diào)速系統(tǒng)，可以獲得與直流電動(dòng)機(jī)恒磁通調(diào)速相似的性能。轉(zhuǎn)差頻率控制的基本概念，原理由式可以得出異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程式令式中，它是轉(zhuǎn)差頻率。又由式即：所以：式中由于異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性曲線上有一最大值，當(dāng)轉(zhuǎn)差頻率小于臨界轉(zhuǎn)差頻率（對(duì)應(yīng)于電磁轉(zhuǎn)距最大的轉(zhuǎn)差率）時(shí)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在穩(wěn)定工作區(qū)，電動(dòng)機(jī)的電流比較小；當(dāng)轉(zhuǎn)差率大于臨界轉(zhuǎn)差率時(shí)，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入不穩(wěn)定工作區(qū)，電動(dòng)機(jī)的電流增大，轉(zhuǎn)距減小。所以在調(diào)速過(guò)程中要使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差頻率小于臨界轉(zhuǎn)差率。也就是說(shuō)，異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定工作時(shí)的轉(zhuǎn)差率很小，從而也很小，可以認(rèn)為，，所以可近似寫成。此式表明，在轉(zhuǎn)差頻率很小的范圍內(nèi)，只要能夠保持氣隙磁通不變，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)距就近似與轉(zhuǎn)差頻率成正比，這就是說(shuō)，在異步電動(dòng)機(jī)中控制，就能和直流電動(dòng)機(jī)中控制電流一樣，能夠達(dá)到控制轉(zhuǎn)距的目的。控制轉(zhuǎn)差頻率就代表了控制轉(zhuǎn)距，這就是轉(zhuǎn)差頻率控制的基本原理。轉(zhuǎn)差頻率控制的基本規(guī)律上面只是近似找到了轉(zhuǎn)距與轉(zhuǎn)差頻率的正比關(guān)系，可以用它表明轉(zhuǎn)差頻率控制的基本原理，但是這一正比關(guān)系必須有兩個(gè)條件才能成立。首先轉(zhuǎn)差頻率必須較小，即控制系統(tǒng)必須對(duì)限幅，使其滿足；其中，對(duì)應(yīng)于最大轉(zhuǎn)距時(shí)的轉(zhuǎn)差頻率。這就是轉(zhuǎn)差頻率控制的基本規(guī)律之一。對(duì)限幅的功能由轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。上述的第二個(gè)條件是氣隙磁通必須保持恒定。異步電動(dòng)機(jī)可以控制的量是定子電流，而中包括勵(lì)磁電流分量和負(fù)載電流分量，只有保持勵(lì)磁電流分量恒定，才能使氣隙磁通恒定，而和均難以直接測(cè)量，若能找到，和之間的函數(shù)關(guān)系。當(dāng)負(fù)載改變引起變化時(shí)，只要調(diào)節(jié)，使保持不變，問(wèn)題就解決了。圖1轉(zhuǎn)差頻率控制的基本規(guī)律根據(jù)并聯(lián)支路的分流公式取等式兩側(cè)向量的副值相等，得：令常數(shù)，可以看出圖1，它具有如下性質(zhì)：（1），當(dāng)=0時(shí)，，在理想空載時(shí)定子電流等于勵(lì)磁電流；（2），若值增大，定子電流也相應(yīng)增大；（3），當(dāng)時(shí)，，這是曲線的漸近線；（4），為正負(fù)值時(shí)，的對(duì)應(yīng)值不變，左右對(duì)稱。上述關(guān)系表明：只要對(duì)定子電流和的關(guān)系符合圖1或符合的規(guī)律，就能保持氣隙磁通恒定，這就是轉(zhuǎn)差頻率控制的基本規(guī)律之二，它有函數(shù)電流發(fā)生器來(lái)實(shí)現(xiàn)?？偨Y(jié)起來(lái)，轉(zhuǎn)差頻率控制的基本規(guī)律是：（1）在的范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)距基本上與成正比，條件是氣隙磁通恒定。（2）定子電流和的關(guān)系符合圖1或式子的規(guī)律，就能夠保證氣隙磁通恒定。轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)差頻率控制的轉(zhuǎn)速閉環(huán)變頻調(diào)速結(jié)構(gòu)原理圖如圖2所示，可以看出該系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：（1）采用電流源變頻器，使控制對(duì)象具有較好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，而且便于回饋制動(dòng)，這是提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的基礎(chǔ)。（2）和直流電動(dòng)機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)一樣，外環(huán)是轉(zhuǎn)速環(huán)，內(nèi)環(huán)是電流環(huán)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出是轉(zhuǎn)差頻率給定值，代表轉(zhuǎn)距給定。（3）轉(zhuǎn)差頻率的控制作用分兩路，分別作用在可控整流器和逆變器上。前者通過(guò)函數(shù)發(fā)生器，按的大小產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)，再通過(guò)電流調(diào)節(jié)器控制定子電流，以保持恒定，另一路按產(chǎn)生對(duì)于于定子頻率的控制電壓，決定逆變器的輸出頻率。（4）轉(zhuǎn)速給定信號(hào)，，都反向，相序鑒別器判斷的極性以決定環(huán)形分配器的輸出相序，而信號(hào)本身則經(jīng)過(guò)絕對(duì)值變換器決定輸出頻率的大小，這樣就很方便的實(shí)現(xiàn)了異步電動(dòng)機(jī)的可逆運(yùn)行。調(diào)速系統(tǒng)的工作原理（1）起動(dòng)過(guò)程起動(dòng)過(guò)程如圖2所示。首先說(shuō)明起動(dòng)過(guò)程是一個(gè)恒定子電流，恒轉(zhuǎn)差角頻率起動(dòng)的過(guò)程，轉(zhuǎn)速給定信號(hào)由電位器設(shè)定，作為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸入信號(hào)，在起動(dòng)瞬間（對(duì)應(yīng)于圖中的A點(diǎn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速），而測(cè)速發(fā)電機(jī)TG輸出信號(hào)，圖2調(diào)速系統(tǒng)的工作原理圖轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸入信號(hào)最大，其輸出最大達(dá)到限幅值而轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)送給了電流函數(shù)發(fā)生器，所以此時(shí)函數(shù)發(fā)生器的輸出達(dá)到最大值，因而其輸出也達(dá)到最大給定值，接下去的電流調(diào)節(jié)環(huán)的速度比轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)環(huán)的速度快得多，可以認(rèn)為，轉(zhuǎn)速過(guò)度過(guò)程中實(shí)際定子電流始終跟蹤了，而在起動(dòng)過(guò)程中由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速還沒(méi)有達(dá)到給定值，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出不會(huì)從限幅值退下來(lái)，轉(zhuǎn)差頻率給頂值一直保持不變，也一直保持不變。所以可以認(rèn)為起動(dòng)過(guò)程是一個(gè)恒定子電流，恒轉(zhuǎn)差頻率驅(qū)動(dòng)過(guò)程。由式子可知，定子電流，轉(zhuǎn)差頻率恒定，則勵(lì)磁電流也恒定，因此氣隙磁通恒定。圖三中，A點(diǎn)對(duì)應(yīng)于起動(dòng)瞬間，由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為0（W=0），所以按產(chǎn)生的對(duì)應(yīng)于頂子額定電流為，記為，如果逆變器輸出頻率保持不變，則電動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)將沿著這條曲線達(dá)到B點(diǎn)，記此時(shí)的異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為，假如控制系統(tǒng)此時(shí)對(duì)其進(jìn)行采樣，按產(chǎn)生的定子頻率為，由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不能突變，因此電動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)移到了這條曲線上的C點(diǎn)。按以上的方法分析下去，可以知道異步電動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)將沿著ABCD……移動(dòng)，最終達(dá)到穩(wěn)定工作點(diǎn)N。以上分析中，控制系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行采樣的時(shí)刻時(shí)間斷的，如果控制采用連續(xù)系統(tǒng)方法，則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化將立即通過(guò)控制系統(tǒng)改變控制器的輸出頻率。這樣，沿著ABCD……的連線將趨向于沿著ACEG……這條曲線，而這條曲線說(shuō)明在異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中，電磁轉(zhuǎn)距保持不變，這一結(jié)論可以從上面的定子電流，轉(zhuǎn)角頻率，氣隙磁通恒定。負(fù)載變化圖3負(fù)載變化圖負(fù)載變化如圖3所示，負(fù)載變化時(shí)，若轉(zhuǎn)速給定信號(hào)為，電動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)為N，當(dāng)負(fù)載變化從增加為時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速W將逐漸降低，測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出信號(hào)減少，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器增大，按產(chǎn)生的對(duì)應(yīng)于定子頻率由于增大而增大，控制電壓增大，決定了逆變器的輸出頻率增加，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線上移，最終電動(dòng)機(jī)在新的工作點(diǎn)處穩(wěn)定工作。調(diào)速過(guò)程如果不改變，但轉(zhuǎn)速給頂信號(hào)從增大到時(shí)，速度調(diào)節(jié)器的輸入為正值，其輸出將增大，按產(chǎn)生的對(duì)應(yīng)于定子頻率，由于增大而增大，控制電壓增大，決定了逆變器的輸出頻率增加，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械曲線上移，當(dāng)增大時(shí)，電動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)將瞬間地從點(diǎn)轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)的特性曲線上的A點(diǎn)，在A點(diǎn)電磁轉(zhuǎn)距，因而電動(dòng)機(jī)將加速，轉(zhuǎn)速上升，按產(chǎn)生的對(duì)應(yīng)于定子頻率由于增大而增大，逆變器的輸出頻率增加，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線上移，只要，定子頻率將不斷增大，電動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)將沿著圖中的A到曲線運(yùn)動(dòng)，到了點(diǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，電磁轉(zhuǎn)距，電動(dòng)機(jī)將在點(diǎn)上穩(wěn)定運(yùn)行，這就完成了電動(dòng)機(jī)的加速過(guò)程。電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)當(dāng)轉(zhuǎn)速給定信號(hào)反相時(shí)，速度調(diào)節(jié)器輸出負(fù)限幅值，，按產(chǎn)生的對(duì)應(yīng)于定子頻率由于變負(fù)而減小逆變器的輸出頻率降低，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線下移，電動(dòng)機(jī)以最大制動(dòng)轉(zhuǎn)距減少到零。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近于零時(shí)，按產(chǎn)生的對(duì)應(yīng)的由正值變負(fù)時(shí)，通過(guò)相序鑒別器使環(huán)形分配器的相序改變，電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)反向運(yùn)行。近似動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能雖比轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)系統(tǒng)有較大提高，但是在采用經(jīng)典線性控制理論和工程設(shè)計(jì)方法分析和設(shè)計(jì)，仍要作較大的近似處理。在建立轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖時(shí)，仍做如下處理：（1）忽略異步電動(dòng)機(jī)的鐵損。（2）忽略異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程的影響，或者說(shuō)，忽略哦率和轉(zhuǎn)速對(duì)電壓控制系統(tǒng)的影響。（3）認(rèn)為組成系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)的輸入輸出關(guān)系都是線性的。（4）認(rèn)為磁通在動(dòng)態(tài)過(guò)程中保持不變。參照轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)的變頻調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，可以畫(huà)出轉(zhuǎn)差控制系統(tǒng)的近似動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如圖4所示：圖4近似動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖以上就本次變頻設(shè)計(jì)的控制方法規(guī)律等做了介紹，它就是本次設(shè)計(jì)的理論部分。3系統(tǒng)設(shè)計(jì)的參數(shù) 對(duì)一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)：，接法，采用轉(zhuǎn)差頻率控制方法，由單片機(jī)組成核心。調(diào)速范圍（），無(wú)級(jí)調(diào)速，靜差率。根據(jù)對(duì)象參數(shù)，完成各功能單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，參數(shù)計(jì)算。4用單片機(jī)控制的電機(jī)交流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1調(diào)速系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)圖5調(diào)速系統(tǒng)總體框圖轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)恒壓頻比的調(diào)速系統(tǒng)，雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，異步電動(dòng)機(jī)在不同頻率小都能獲得較硬的機(jī)械特性但不能保證必要的調(diào)速精度，而且在動(dòng)態(tài)過(guò)程中由于不能保持所需的轉(zhuǎn)速，動(dòng)態(tài)性能也很差，它只能用于對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的靜，動(dòng)態(tài)性能要求不高的場(chǎng)合。如果異步電動(dòng)機(jī)能象直流電動(dòng)機(jī)一樣，用控制電樞電流的方法來(lái)控制轉(zhuǎn)矩，那么就可能得到和直流電動(dòng)機(jī)一樣的較為理想的靜，動(dòng)態(tài)特性。轉(zhuǎn)差頻率控制是一種解決異步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩控制問(wèn)題的方法，采用這種控制方案的調(diào)速系統(tǒng)，可以獲得與直流電動(dòng)機(jī)恒磁通調(diào)速系統(tǒng)相似的性能。為了使系統(tǒng)具有較好的動(dòng)靜態(tài)性能，滿足設(shè)計(jì)要求，可將整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為轉(zhuǎn)速單閉環(huán)控制系統(tǒng)，采用轉(zhuǎn)差頻率調(diào)節(jié)方式，對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，考慮電動(dòng)機(jī)負(fù)載為恒轉(zhuǎn)距負(fù)載，在高頻段，采用恒比例控制方式來(lái)做近似恒磁通控制方式；在低頻段，采用恒磁通補(bǔ)償方法來(lái)維持磁通的恒定，實(shí)現(xiàn)恒磁通變頻調(diào)速。當(dāng)頻率高于額定轉(zhuǎn)速時(shí)，維持，實(shí)現(xiàn)恒功率調(diào)節(jié)。選用大規(guī)模集成電路HEF4752來(lái)產(chǎn)生PWM控制信號(hào)，以減輕單片機(jī)的負(fù)擔(dān)，使它能夠有足夠的時(shí)間來(lái)完成閉環(huán)控制，系統(tǒng)檢測(cè)和保護(hù)等任務(wù)。由于電動(dòng)機(jī)功率不大，整流器采用不可控電路，電容器濾波；逆變器采用電力晶體管三相逆變器。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)主要由主回路，驅(qū)動(dòng)電路，光電隔離電路，HEF4752大規(guī)模集成電路，保護(hù)電路，51-單片機(jī)，8253定時(shí)/記數(shù)器，8255可編程接口芯片，8279通用鍵盤/顯示器，I/O接口芯片，CD4527比例分頻器和測(cè)速發(fā)電機(jī)等組成。4.2系統(tǒng)主回路的設(shè)計(jì)以及參數(shù)計(jì)算（1）主回路的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)主回路是交—直—交電壓型變頻電路，其圖12如下所示：圖12系統(tǒng)主回路電路圖整流采用三相橋式不可控整流器，，，組成濾波電路，，，三個(gè)元件和一起構(gòu)成尖峰電壓吸收電路（又稱直流側(cè)阻容吸收電路），用以削弱因逆變器換流而引起的尖峰電壓，采用的是GRT三相橋式PWM逆變器。（2）參數(shù)計(jì)算和元件選擇1)大功率開(kāi)關(guān)管SPWM正弦脈寬調(diào)制方法的直流利用率為0.866，即。為了使逆變器輸出380V的線電壓，要求直流側(cè)的電源電壓：考慮到大功率的晶體管的管壓降等，取，則大功率晶體管的參數(shù)為，。選擇晶體管模塊QCA50A—100A三塊，作為大功率開(kāi)關(guān)管。QCA50A—100A為兩單元組件，c-e極帶反向續(xù)流二極管，絕緣式結(jié)構(gòu)，其極限參數(shù)為：，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖13所示。圖13QCA50A—100模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)2）三相整流橋整流橋輸入側(cè)電壓為：，直流側(cè)功率可估算如下：取電動(dòng)機(jī)的效率為0.