交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計

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1、鄭州華信學(xué)院交流調(diào)速系統(tǒng)交流變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計姓名：梁佰中（18）王香贏（31）王德齡（29）宋鵬程（27）郭輝（13）朱淮濱（41）指導(dǎo)老師：蘇琦14鄭州華信學(xué)院摘要：電氣傳動控制系統(tǒng)通常由電動機、控制裝置和信息裝置3部分組成。電氣傳動關(guān)系到合理地使用電動機以節(jié)約電能和控制機械的運轉(zhuǎn)狀態(tài)（位置、速度、加速度等），實現(xiàn)電能-機械能的轉(zhuǎn)換，達到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗的目的。電氣傳動分成不調(diào)速和調(diào)速兩大類，調(diào)速又分交流調(diào)速和直流調(diào)速兩種方式。不調(diào)速電動機直接由電網(wǎng)供電，但隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展這類原本不調(diào)速的機械越來越多地改用調(diào)速傳動以節(jié)約電能（節(jié)約15%～20%或更多），改善產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)量。

2、在我國60%的發(fā)電量是通過電動機消耗的，因此調(diào)速傳動是一個重要行業(yè)，一直得到國家重視，目前已有一定規(guī)模。1電流型變頻器主電路串聯(lián)二極管式逆變電路的電流型變頻器的主電路圖1-1串聯(lián)二極管式逆變電路如圖1-1所示，本系統(tǒng)為交直交見解式變頻，有晶閘管整流器、支流濾波電抗器及逆14鄭州華信學(xué)院變器三部分組成。這種電流型電路的特點是中間環(huán)節(jié)采用電抗器濾波，因此電源阻抗很大，類似于電流源。逆變器輸出電流比較平直，為矩形波。輸出電壓波形由電動機感應(yīng)電動勢決定，電壓波形類似于正弦波。逆變器為120通電型換流電路，任意瞬間只有兩個晶閘管導(dǎo)通，電動機輪流形成兩相通電（換流過程有短時三相通電）。電動機的轉(zhuǎn)向

3、有晶閘管的導(dǎo)通順序決定，正轉(zhuǎn)是出發(fā)順序為VT1，VT2，VT3，VT4，VT5，VT6，反轉(zhuǎn)是觸發(fā)順序為VT6，VT5，VT4，VT3，VT2，VT1。各個觸發(fā)間隔60度電度角，每個晶閘管導(dǎo)通120度，三相對稱，各相互差120度。在強迫換流電路中，C為幻想電容，他的作用是給欲關(guān)斷的晶閘管施以反壓，以使其強迫關(guān)斷。VD為隔離二極管，作用是反之充電電壓經(jīng)負(fù)載放掉，并把換流電路與負(fù)載隔離。由于隔離二極管與主晶閘管相串，故成為串聯(lián)二極管式換流電路。這種系統(tǒng)中，當(dāng)突然降低逆變器出現(xiàn)戶頻率時，電動機可以從電動狀態(tài)自動地進入再生發(fā)電狀態(tài)?，F(xiàn)在來說明不同的工作系統(tǒng)的工作狀態(tài)。在正常的運轉(zhuǎn)狀態(tài)下。電動機

4、定子電壓頻率即逆變器輸出頻率大于異步電動機旋轉(zhuǎn)頻率，轉(zhuǎn)差率s的變化范圍為，電動機轉(zhuǎn)速落后于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，電動機的功率因數(shù)cos，。電動機運行于電動狀態(tài)，逆變器工作于逆變狀態(tài)，整流器工作于整流狀態(tài)。當(dāng)定子頻率突然降低時，，轉(zhuǎn)差率s<0，旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速小于電動機轉(zhuǎn)速，cos，〉，電動機運行于再生發(fā)電狀態(tài)。由于電流不能反向而逆變器輸出電壓反向，因此逆變器工作于整流狀態(tài)，整流器工作于逆變狀態(tài)。系統(tǒng)把電動機的機械能轉(zhuǎn)變電能，反饋到交流電網(wǎng)。14鄭州華信學(xué)院2電流型變頻器的換流14鄭州華信學(xué)院換流就是從一個晶閘管中的電流轉(zhuǎn)移到另一個晶閘管中去。眾所周知，普通晶閘管在導(dǎo)通以后就失去了自關(guān)斷能力，要使

5、其阻斷可以有兩種方法，一是在主電路中加進去大的阻抗（或者斷開主電路），使電流少于晶閘管的維持電流，這樣做就要在主回路中設(shè)置開關(guān)，所以很少應(yīng)用；另一種方法是在晶閘管陽極間施加反電壓，這就是通常采用的方法。施加反壓的時間應(yīng)大于晶閘管的關(guān)斷時間。晶閘管的關(guān)斷時間與許多的因素有關(guān)，如溫度，負(fù)載大小，重加電壓變化率等。因此，考慮到實際工作條件與測試條件不盡相同，為了保證晶閘管可靠地關(guān)斷，一般要求換六電路所提供的反壓時間應(yīng)滿足。電流型變頻器多采用串聯(lián)二極管式換流電路。正常運行時，由于采用了這種強迫換流，系統(tǒng)可以在較寬的范圍內(nèi)調(diào)速工作。電動機高速運行時強迫換流可以使系統(tǒng)輸出頻率高于工頻。低速運行時，

6、由于直流電壓隨頻率而降低，換流電流充電電壓相應(yīng)不足，致使換流不可靠。為此，需采取低頻換流措施。電動機在低頻下啟動或低頻運行時，由于直流電壓降低，隨之電容充電電壓也降低，使換流能量不夠，以至VT關(guān)斷不可靠，為此需要采取低頻換流措施。一般采取斷續(xù)換流方式及附加輔助充電回路方式來改善低頻換流。圖2-1串聯(lián)二極管晶閘管逆變電路換流過程波形3參數(shù)計算與元件選擇3.1串聯(lián)整流器式電流型逆變器參數(shù)計算串聯(lián)整流器式電流型逆變器和串聯(lián)整流器式電壓型逆變器的主要區(qū)別是：負(fù)載所需的無功能量由濾波器的電抗吸收，在L中方向不變，故不需要反饋整流器。電流型逆變器14鄭州華信學(xué)院在工作中，負(fù)載電動機的繞組參與換流。

7、線路的結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，實現(xiàn)再生運行方便。同時換流電容器在換流時的充放電電流受濾波電抗L的抑制，所以換流裕量比較大。這種線路對晶閘管的要求不高。3.1.1直流側(cè)電壓（3-1）式中U----電動機的線電壓；A----三相整流橋電壓轉(zhuǎn)換系數(shù)（取1.35）；----負(fù)載功率因數(shù)；----晶閘管管壓降（約V）；n----同一橋臂晶閘管串聯(lián)元件數(shù)。3.1.2直流側(cè)電流逆變器輸出電流是矩形波，其基波成分為電動機所需要的負(fù)載電流，基波電流有效值I與輸出的電