发布时间 : 星期日 文章基于单片机的交流调压调速系统设计更新完毕开始阅读033d627d1a37f111f0855b10
湖南科技大学本科生毕业设计（论文）
s?n0?n n0— 同步转速 n0常用改变转差率的方法有改变定子电压调速、采用滑差电动机调速、转子电路串电阻调速、串级调速以及脉冲调速。前两种方法适合于笼型异步电动机，后者适合于烧线式异步电动机。这些方案共同的特点是在调速过程中均产生大量的转差功率，并且消耗在转子电路，使转子发热。在不计定子绕组铜耗条件下，η变转差率调速系统最大可能的效率η定义为输出机械功率P1和输入电功率PS之比。
??M?????2P1?Nr?s?1?s （2－3） PsMN??s?sMN — 电动机额定电磁转矩 ωs — 定子旋转磁场角速度
Ωr 一 转子旋转角速度 ω2 — 转子转差角速度
由上式可知当转速时，?下降转子损耗功率增高。以上三种调速方案，变极对数P调速和变频调速属于改变同步转速n0的调速方案，在调速过程中，转差率s是一定的，故系统效率不会因调速而降低，而变转差率调速属于不改变同步转速的调速方案，存在着调速范围愈宽，系统效率η愈低的问题，经济性较差。
交流异步电动机的电磁转矩表达式为：
Te?
3npU1r2/s2?f1[(r1?r2')2?(X1?X20')2]2 （2－4）
上式中：np为定子绕组构成的级对数；U1为定子相电压有效值；f1为定子电压频率；r1为定子每相绕组的内阻；X1为定子每相漏电抗；r2、X20为转子折算到定子测的每相电阻和每相的漏电抗；s为转差率。
在其他参数恒定的情况下，电磁转矩Te于定子相电压U1平方成正比。在一定负载转矩之下，定子相电压有效值U1的变化引起电机转差率s变化，而同步转速n1未变，则电动机的转速n发生了变化。
在调U1时，交流异步电动机的临界转差率Sm和同步转速n1多不变，使电动机在恒定负载下的调速范围旨在0至sm之间，如下图所示。
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n0 C B 1 2 3 4 A MZ MM 图2.1 改变电源电压时的人为特性
当今用于交流调压调速系统中的电动机一般采用高转子电阻的交流力矩电动机。应为这种电动机的转子绕组电阻r2很大，这样就增加了交流异步电动机的临界转差率Sm，
Sm有时甚至接近1，采用交流力矩电动机进行调压调速，扩大了调速范围，交流力矩电动机的机械特性如下图所示。
a
b c U3 U2 U1 图2.2 转子电路电阻较高时改变定子电压的人为机械特性
异步电动机变电压调速时，若采用普通电动机则调速范围很窄，采用高转子电阻的力矩电动机时，调速范围虽然可以大一些，但机械特性变软，负载变化时的静差率太大。开环控制很难解决这个矛盾。对于恒转矩性质的负载，调速范围要求在D≥2时，一般需采用带转速负反馈的闭环控制系统，如下图所示，调速性能不高时也可以用定子电压反馈代替转速反馈信号。
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+U转速调节器RP可控硅整流装置n电磁转差离合器Un*+UASRUct- Un光电编码器PLG负载 图2.3 转速负反馈闭环控制的交流调压调速系统原理图
在闭环系统中，如能平滑的改变定子电压，就能平滑调节异步电动机的转速；低速的特性较硬，调整范围可较宽。
图2.4 转速负反馈闭环控制的交流调压调速系统静特性
改变定子电压调速方法的缺点是，调速时的效率较低，功率因数比转子串联电阻是更低。
由于低速时消耗转子电路的功率很大，电动机发热严重。因此，改变定子电压的调速方法一般适用于高转差笼型异步电动机，也可用于绕线转子异步电动机，在其转子电路中可串联一段电阻。如果用于普通的笼型异步电动机，则必须在低速时欠载运行，或短时工作。在低速时可用他扇冷却方式，以改善电动机的发热情况。
调压调速也称为降压调速，因为异步电动机的工作电压不允许超过额定值，调节电压需在额定电压以下进行。其一般采用笼式交流异步电动机，用晶闸管可控硅调压电路调节其定子电压，从而实现调速。
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第三章 交流调压主电路设计
3.1 主电路及其工作原理
3.1.1 主电路装置
需要调压调速的电动机可以利用三相自耦变压器供电，也可以采用晶闸管进行交流调压，但使用三相自耦变压器供电不利于实现自动调节电压。图3.1所示是交流调压装置主要部分组成框图，其主回路由6只普通晶闸管两两反并联(或3只双向晶闸管)组成三相三线式，其优点是可适用于Y或△接法的电机且谐波分量较少。
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图3.1 交流调压装置主框图
3.1.2 主电路原理
一般使用的异步电动机都是三相电机。供电电源直接取自工频50Hz的三相380V交流电网，它的电压是“不变”的。为了获得可以调压的三相交流电源，必须加上调压器。下面以晶闸管三相调压电路来分析三相调压工作原理。
三相接入反并联之晶闸管VT(1,2,?,6)，负载可以是Y接，也可以是Δ接，图示3.1为Y接。
VT承受正向电压时，其导通时刻受门极触发脉冲控制，触发脉冲的触发时刻以相电压过零点时为0°算起，相隔的电角度用A表示，A称为控制角，A的范围为0～180°。而且A越大，说明VT在承受正向半周内导通的时刻就越晚，加在该相负载上的电压越小，起到了降压的作用。为使三相电流形成通路，在一相VT导通时，须有一个相邻的反向VT导通。为了保证在电路起始工作时能有两个VT同时导通，以及在感性负载和控制角较大时仍能保证不同的正、反相两个VT同时导通，要求采用大于60°的宽脉冲(也可以是脉冲列或双脉冲)的触发电路。为保证输出三相对称电压，且有一定的调节范围，要求触发信号与交流电源有一致的相序和相位差。如图a电路，要求以电源频率和周期确定的电角度依次触发VT1,VT2, ?，VT6，互相间隔为60°电角度。若以相电压
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