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交流電動機的應用范文1
關鍵詞：變頻；變轉差率；開環和閉環控制
中圖分類號：U264.91+3.4文獻標識碼：A
交流電動機調速方法近年來得到了廣泛的應用，它的慣量小、結構設計簡單、可在惡劣環境中使用，并且維護檢修比較方便、容易實現高速化、高壓化以及大容量化，還具有非常明顯的成本優勢。交流電動機調速技術因其具有優質、節電、降耗、增產的特點已經逐漸成為我國電氣傳動的中樞。
雖然交流電動機調速方法在現實使用中具有明顯的優勢，但是由于很多企業和部門對于交流電動機調速的方法缺乏明確的判斷和認識，對于各種調速方案的使用條件和優缺點認識不夠，在使用過程中出現了一系列的問題，不能使各種調速方案的作用得到最大化的發揮。為了避免這些問題的出現和蔓延，也為了進一步提高對于交流電動機調速方法及其控制方案的理解，本文從交流電動機調速的基本方法及其裝置入手，對交流電動機的調速控制方法及其 特點進行了詳細的分析，并研究了各類交流電動機的調速控制方案的適用場合和條件，為交流電動機調速方案作用的最大化發揮提供了參考和指導。
1 交流電動機調速方法闡述
根據交流電動機的基本轉速公式(下式(1)、(2))可以發現只要改變轉差率S、交流電機供電率F以及極對數P中的任意一個交流電機的轉速就會發生改變，由此引出了三最基本的調節電機轉速的方法，即常說的變頻調速(改變頻率f1)、變轉差率調速（改變s）、變極調速（變極對數p）三種調速方式。
同步電動機轉速公式：N0=60F/P(1)
異步電動機的轉速公式：N=N0(1-S)=60F/P(1-S) (2)
式中： P為極對數；
F為頻率；
S為轉差率（0～3%或0～6%）。
由于電機供電率F的改變比轉差率S和極對數P的改變要簡單得多，所以變頻調速在實際中比另外兩種調速方式的應用要廣泛的多，特別是近年來靜態電力變頻調速器的迅速興起和發展促使了三相交流電動機變頻調速成為當前電氣調速的主流?？偟膩碚f，交流電動機的調速方法有不改變同步轉速和改變同步轉速兩種方式?；诖?，在生產實際中，不改變同步轉速的調速方法有應用油膜離合器、液力偶合器、電磁轉差離合器等調速以及繞線式電動機的串級調速、斬波調速以及轉子串電阻調速。我們還應該注意到僅僅改變電動機的頻率不一定能獲得良好的變頻特性，還需要對對電壓做出調整，以便使磁通保持在一個恒定位置。
2各種調速方法及其裝置的特征分析
（1）變頻調速
變頻調速是一種改變同步轉速的調速方法，它的主要裝置是能夠改變電源頻率的變頻器。一般有兩大類變頻器：交流－交流變頻器以及交流－直流－交流變頻器，而我國使用的是后一種變頻器。它的主要特點如下表1所示：
表1 變頻調速的主要特點
（2）轉子串電阻調速
轉子串電阻調速的原理是轉子串電阻加大了電動機的轉差率，因而串入的電阻越大就會使轉速越低，對設備的要求比較簡單，但是在使用過程中會產生熱量。它的主要特點如下表2所示：
表2 轉子串電阻調速的主要特點
（3）定子調壓調速
定子電壓的改變會產生一系列機械特性各異的曲線，進而產生不同轉速。但是電壓的平方正比于電動機的轉矩決定了該方法的調速范圍不大。基于此，在實際應用中有人提出了轉子電阻值大的籠型電動機或者在繞線式電動機上串聯頻敏電阻能夠擴大其調速范圍的觀點，并得到了證實。調壓調速的核心設備是一個能使電壓發生改變的電源，主要有晶閘管調壓、自耦變壓器、串聯飽和電抗器等幾種，其中以第一種調壓方式為最好。它的主要特點如下表3所示：
表3 定子調壓調速的主要特點
（4）串級調速
串級調速是通過在繞線式電動機轉子回路中聯入可變附加電勢來改變電動機轉差的一種調速方法。在這個過程中可變附加電勢對于轉差功率的吸收能力決定了串級調速的程度，并且根據吸收方式的不同，串級調速又可分為晶閘管串級調速、機械串級調速以及電機串級調速三種形式，第一種為最常用的形式。它的主要特點如下表4所示：
表4 串級調速的主要特點
（5）變極調速
該種方法主要是針對籠型電動機而言的，它改變的是定子繞組的接線方式，因此設備要求比較簡單。它的主要特點如下表5所示：
表5 變極調速的主要特點
參考文獻
[1] 周志敏，周紀海，紀愛華.變頻調速系統設計及維護[M].北京：中國電力出版社，2007：76.
[2] 王曉明.電動機的單片機控制(第二版)[M].北京：北京航空航天出版社，2007：157-158.
交流電動機的應用范文2
關鍵詞 脈寬調制（PWM） 控制技術 變頻器
中圖分類號：TM33 文獻標識碼：A
為提高環境的舒適性， 在電梯、電動車上采用變頻器調速，可以改善加速與減速的平滑性，從而可提高乘坐的舒適感。實現自動化，使設備小型化，近幾年來，通用變頻器在國民經濟各部門得到了迅速的推廣應用。
一、電器傳動國內外發展概況
電器傳動是指以各類電動機為動力的傳動裝置與系統。因電動機種類的不同，有直流電動機傳動、交流電動機傳動、步進電動機傳動、伺服電動機傳動、等等。眾所周知，直流電動機盡管比交流電動機結構復雜、成本高維修保養費用較貴，但其調速性能很好，所以，在調速傳動領域中一直占主導地位。然而，由于電力電子技術的迅速，發展，使電器傳動發生了重大變革，即交流調速傳動迅猛發展，電器傳動交流化的新時代已經到來。
交流電動機與直流電動機相比，有結夠簡單、牢固、成本低廉等許多點，缺點是調速困難、現在，借助電力電子技術以解決了交流電動機調速問題，交流電動機調速傳動已占主導地位。據日本早年統計，1975年交流電動機調速與直流電動機調速之比是1 ：3，而到了1985年成了3 ：1。近10多年來發展更快。20世紀末，在工業發達國家，交流調速已占主導地位。
縱觀交流電動機調速傳動發展的過程，大致是沿著三個方向發展的：一個是取代直流調速實現少維修、省力化為目標的高性能交流調速；另一個是以節能為目的的，改恒速為調速，用于交流電氣傳動中的變頻器實際上是變壓（Variable Voltage，簡稱 VV） 變頻（Variable Frequency 簡稱VF） 器，即VVVF.正弦波PWM法（SPWM）是為了克服等脈寬PWM法的缺點而發展來的.它從電動機供電電源的角度出發，著眼于如何產生一個可調頻調壓的三相對稱正弦波電源。
直流可以認為是頻率為零的交流，由直流變為定頻定壓或調率調壓交流電的變頻器，稱為逆變器。
將整流電路、逆變器電路、檢測電路、保護電路等集成于一體的功率集成電路（Power Integrated Circute ，簡稱PIC） 等。
二、步進電動機PWM控制信號生成方法
現代步進電動機控制電路有兩種類型，一類是適用于個人計算機（PC）控制的，指令及控制信號通過串行接口傳送，也可以通過計算機下裝程序后脫機運行.這類控制電路稱為I/O主控制器.另一類適用于可編程序控制器（PLC）或單片機控制、指令和數據是通過并行口傳輸的.這類控制電路稱為定位主控制器。
I/O主控制器由CPU及電路夠成，本身就是一臺計算機，與PC聯機，可以使用高級語言編程及調試，進行實時的操作，有的其內部設有EEPROM，并設有有關程序控制指令，一旦將程序裝入，可以脫機運行，使系統成本降低。
定位主控制器與通用PLC、單片機夠成系統，用于定位點數較少的應用場合，適用于簡單、重復性大的工作。
三、工廠使用通用變頻器
近幾年來，通用變頻器在國民經濟各部門得到了迅速的推廣應用。應用的領域，如果按照負載的種類來分，有如下各類：
（一）風力水力機械類。
1、冷卻塔冷卻水溫度控制，用溫度傳感器檢測出冷卻水溫度，用以控制冷卻風扇的轉速（變頻調速），使冷卻水溫自動地保持一定，可節電和降低噪聲。
2、制冰機鼓風量控制，在制冰過程中，為了使冰中不要有氣泡，以便制出透明冰塊，就要改變冷風的風量：在冷凍初期，加大冷風量；而在冷凍的中期和后期，將冷風量將到50%以下，使冰塊透明。
3、工廠操作臺有害氣體排氣風機的控制，當一個操作臺上有人正在操作，有害氣體放出時，操作臺上方抽風風道的閥門即打開，同時送出一個調頻信號。根據風道閥門開閉的多少調節抽風機的轉速。這樣既可充分地排出有害氣體，又可節能；同時也避免了因風道閥門閉合，使抽風機轉速不變而產生的刺耳的尖噪聲。
4、水塔水位自動控制，檢測水箱水位的高低，調節揚水泵的轉速，使水位保持一定。這樣既可以防止水箱內的水水箱溢出，又可防止枯水，同時又可以節電。
（二）工作機械類。
1、平面磨床，用變頻器驅動平面磨床的磨頭電動機。在研磨超硬質材料時，必須高速研磨。這時使用專用高速電動機，要求變頻器的輸出頻率達一百至數百赫茲。使用變頻器不但可以方便地獲得可調的高速，而且可以提高加工精度。
2、沖壓機，傳統的沖壓機電動機為直流電動機或滑差電動機。改為標準的交流電動機，由變頻器驅動后，不但可根據沖壓材料的材質、板厚和加工內容，任意地調節沖壓速度，而且安全、節電。
3、機床工作臺走行裝置， 機床工作臺走行裝置原由變極電動機驅動。改用普通電動機， 由變頻器驅動后，可平滑地調速，使操作性能提高，并且使電動機小型化、輕量化。
4、起重機運行小車電動機的控制， 起重機 （行車） 運行小車電動機改用變頻器供電驅動后，可平穩地起動和停車，避免因起動和突停造成起吊重物的擺動；可低速移動，使起吊重物正確地定位，同時可降低噪聲，電梯也是。.
其它，還有車床、銑床的驅動、離心分離機的驅動、污水處理機械的驅動等等。
四、工廠使用通用變頻器的好處
通用變頻器之所以得到廣泛的應用，究其原因，主要是因為使用變頻器后，可以達到以下幾個目的：
1、節能：對于風機、泵類等機械，需要按所要求的流量調節電動機轉速的，以及對于擠出使用變頻器調速機、攪拌機等需要按負載狀態調節電動機轉速的， 使用變頻器后，可以節電節能?？晒濍?9% 。
2、實現自動化：可以提高搬運機械的停車精度；可提高流水線調速控制的精度；加反饋控制環節以控制流量，可實現流量控制的自動化等。
3、提高產品質量：在產品制造業中，使用變頻器調速可實現最合適的作業線速度控制， 在加工工業中，使用變頻器調速可實現最合適的加工速度等，由此而使產品質量提高。
4、使設備小型化：轉速越高，則機械的體積也越小。所以使用變頻器調速，提高設備的轉速，可使設備小型化，由于軟起動、軟停止，沖擊減小，可削減機械設備的設計裕量，從而也可實現設備的小型化。
5、延長設備的使用壽命：使用變頻器可使電動機軟起動、軟停止，避免對機械的沖擊，可以延長設備的使用壽命。
6、降低噪音，：按負載的大小調節轉速，可以降低機械和風機等的噪聲。
交流電動機的應用范文3
關鍵詞:異步電動機 能耗制動 半波整流
前言
由于很多生產機械都希望在停車時有適當的制動作用,使運動部件迅速停車。而停車制動常用的有機械制動和電氣制動等多種方法。其中能耗制動是一種應用很廣泛的電氣制動方法,其制動準確可靠、制動轉矩較平滑、對電網無沖擊作用,不但應用于異步電動機,而且應用于同步電動機和直流電動機的制動系統。
那么能耗制動的理論依據又是什么呢?
1、能耗制動的理論依據
能耗制動是在電動機定子繞組與三相交流電源斷開之后,立即使其兩相定子繞組接上直流電源,于是定子繞組中產生一個靜止磁場,轉子由于慣性繼續在這個磁場中旋轉,因此在轉子導體里產生感應電動勢和感應電流,轉子電流又受到靜止磁場對它的電場力的作用,從而產生一個轉矩,這個轉矩阻礙了轉子的繼續轉動,因而產生制動作用,使電動機迅速減速而停止。
2、半波能耗制動電路分析
(1)電路組成
圖1是國家試題庫維修電工初級工考證技能考核的單相半波能耗制動電路圖,其電路主要分為兩部分:主電路和控制電路。所用的主要元器件有:轉換開關、熔斷器、交流接觸器、熱繼電器、按鈕、時間繼電器、整流二極管。
(2)控制原理
①合上組合開關QF接通三相交流電源。
②按下啟動按鈕SB1,接觸器KM1線圈通電并自鎖,主觸頭閉合,電動機接入三相電源而啟動運行。
③當需要停止時,按下停止按鈕SB2,KM1線圈斷電,其主觸頭全部釋放,電動機脫離電源。
④此時,接觸器KM2和時間繼電器KT線圈通電并自鎖,KT開始計時,KM2主觸點閉合將直流電源接入電動機定子繞組,電動機在能耗制動下迅速停車。
另外,當時間繼電器KT的整定時間到其延時動斷觸點斷開,接觸器KM2線圈斷電,KM2主觸點斷開,使定子繞組脫離直流電源,能耗制動及時結束,保證了停止準確。
⑤該電路的過載保護由熱繼電器完成。
⑥互鎖環節:
()KM2動斷觸點互鎖KM1線圈,KM1動斷觸點互鎖KM2線圈。保證了兩個接觸器不可能同時得電,避免了電源短路事故發生。
()停止按紐SB2采用復合式按鈕,實現了KM1線圈首先斷電KM2線圈才得電的聯鎖控制。保證了在電動機沒有脫離三相交流電源時,直流電源不可能接入定子繞組。
⑦直流電源采用二極管單相半波整流電路,電阻R用來調節制動電流大小,改變制動力的大小。
注:KT瞬動常開觸點的作用:為防止KT線圈斷線或機械卡住故障時KT不動作造成無法切除直流電源的事故。
(3)電路存在的問題
半波能耗制動的直流電流較小,在氣隙中的磁通量也較小,產生的制動轉矩較小,制動時間就會較長,制動效果不好。尤其是對于功率較小的電動機,根本無法剎車。另外該電路中的FR采用兩極型的熱繼電器,只對于Y形聯接的電動機適用;但接法的電動機一旦缺相還能繼續運行,兩極型的熱繼電器將不能起到缺相保護作用,勢必會燒毀電機。為此針對該電路存在的問題,我們對電路進行改進并通過實驗取得了一定嘗試。
3、電路改進
為了提高制動效果,必須加大磁場,而磁場的加大又是依靠增大電流來實現,為此,首先把半波整流換成橋式全波整流,使輸出的直流電流增大,這樣交流電動機的定子繞組中產生的磁場較強,從而產生較大的制動轉矩,制動的效果明顯。其次,全波整流的直流成分相對較大,在交流電動機呈感性的定子繞組中,定子電路的勵磁電流比較穩定,交流電動機的磁場相對也很穩定,能耗制動的精確度較好。第三,在全波整流的過程中,由于定子繞組的電流比較穩定,整個電路的工作穩定性相對較好,安全系數大。但采用變壓器比較笨重,成本比較高。圖2是改進后的電路圖。
圖2
結束語
能耗制動所需的時間長短和是負載轉矩、穩定的轉速以及接入的直流電流等有關,這也正體現了它制動準確的特點。但如果采用半波整流,其直流電流較小,而且含有的交流成分較多,能耗制動的特點體現不出來。而利用全波整流則可以克服這一點。
參考文獻
1.趙承荻、王新出.維修電工實習與考級[M].北京:高等教育出版社,2005
交流電動機的應用范文4
關鍵詞：異步電機；工作原理；運行維護
中圖分類號：TM343 文獻標識碼：A
收錄日期：2014年5月14日
電能是國民經濟中應用最廣泛的能源，而電能的生產、傳輸、分配和使用等各個環節都依賴于各種各樣的電機；電力拖動是國民經濟各部門中采用最多最普遍的拖動方式，是生產過程電氣化、自動化的重要前提。由此可見，電機及電力拖動在國民經濟中起著極其重要的作用。
一、電機的分類
（一）按工作電源分類。根據電動機工作電源的不同，可分為直流電動機和交流電動機。其中交流電動機還分為單相電動機和三相電動機。
（二）按結構及工作原理分類。電動機按結構及工作原理可分為異步電動機和同步電動機。同步電動機還可分為永磁同步電動機、磁阻同步電動機和磁滯同電動機。異步電動機可分為感應電動機和交流換向器電動機。感應電動機又分為三相異步電動機、單相異步電動機和罩極異步電動機。交流換向器電動機又分為單相串勵電動機、交直流兩用電動機和推斥電動機。直流電動機按結構及工作原理可分為無刷直流電動機和有刷直流電動機。有刷直流電動機可分為永磁直流電動機和電磁直流電動機。電磁直流電動機又分為串勵直流電動機、并勵直流電動機、他勵直流電動機和復勵直流電動機。永磁直流電動機又分為稀土永磁直流電動機、鐵氧體永磁直流電動機和鋁鎳鈷永磁直流電動機。
（三）按起動與運行方式分類。電動機按起動與運行方式可分為電容起動式電動機、電容盍式電動機、電容起動運轉式電動機和分相式電動機。
（四）按用途分類。電動機按用途可分為驅動用電動機和控制用電動機。驅動用電動機又分為電動工具（包括鉆孔、拋光、磨光、開槽、切割、擴孔等工具）用電動機、家電（包括洗衣機、電風扇、電冰箱、空調器、錄音機、錄像機、影碟機、吸塵器、照相機、電吹風、電動剃須刀等）用電動機及其他通用小型機械設備（包括各種小型機床、小型機械、醫療器械、電子儀器等）用電動機。控制用電動機又分為步進電動機和伺服電動機等。
（五）按轉子的結構分類。電動機按轉子的結構可分為籠型感應電動機（舊標準稱為鼠籠型異步電動機）和繞線轉子感應電動機（舊標準稱為繞線型異步電動機）。
（六）按運轉速度分類。電動機按運轉速度可分為高速電動機、低速電動機、恒速電動機、調速電動機。低速電動機又分為齒輪減速電動機、電磁減速電動機、力矩電動機和爪極同步電動機等。調速電動機除可分為有級恒速電動機、無級恒速電動機、有級變速電動機和無級變速電動機外，還可分為電磁調速電動機、直流調速電動機、PWM變頻調速電動機和開關磁阻調速電動機。
二、電動機技術發展現狀
電動機的功能是將電能轉換成機械能，它可以作為拖動各種生產機械的動力，是國民經濟各部門應用最多的動力機械。在現代化工業生產過程中，為了實現各種生產工藝過程，需要各種各樣的生產機械。拖動各種生產機械運轉，可以采用氣動，液壓傳動和電力拖動。由于電力拖動具有控制簡單、調節性能好、耗損小，能實現遠距離控制和自動控制等一系列優點，因此大多數生產機械都采用電力拖動。
按照電動機的種類不同，電力拖動系統分為直流電力拖動系統和交流電力拖動系統兩大類。
縱觀電力拖動的發展過程，交、直流兩種拖動方式并存于各個生產領域。在交流電出現以前，直流電力拖動是唯一的一種電力拖動方式，19世紀末期，由于研制出了經濟實用的交流電動機，致使交流電力拖動在工業中得到了廣泛的應用，但隨著生產技術的發展，特別是精密機械加工與冶金工業生產過程的進步，對電力拖動在起動，制動，正反轉以及調速精度與范圍等靜態特性和動態響應方面提出了新的，更高的要求。由于交流電力拖動比直流電力拖動在技術上難以實現這些要求，所以20世紀以來，在可逆，可調速與高精度的拖動技術領域中，相當時期內幾乎都是采用直流電力拖動，而交流電力拖動則主要用于恒轉速系統。
雖然直流電動機具有調速性能優異這一突出特點，但是由于它具有電刷與換向器（又稱整流子），使得他的故障率較高，電動機的使用環境也受到了限制（如不能在有易爆氣體及塵埃多的場合使用），其電壓等級，額定轉速，單機容量的發展也受到了限制。所以，在20世紀六十年代以后，隨著電力電子技術的發展，半導體交流技術的交流技術的交流調速系統得以實現。尤其是七十年代以來，大規模集成電路和計算機控制技術的發展，為交流電力拖動的廣泛應用創造了有利條件。諸如交流電動機的串級調速，各種類型的變頻調速，無換向器電動機調速等，使得交流電力拖動逐步具備了調速范圍寬，穩態精度高，動態響應快以及在四象限做可逆運行等良好的技術性能，在調速性能方面完全可與直流電力拖動媲美。此外，由于交流電力拖動具有調速性能優良，維修費用低等優點，將廣泛應用于各個工業電氣自動化領域中，并逐步取代直流電力拖動而成為電力拖動的主流。
三、異步電機的發展
異步電機是一種交流電機，也叫感應電機，主要作電動機使用。它有如下優點：結構簡單、運行可靠、制造容易、價格低廉、堅固耐用，而且有較高的效率和相當好的工作特性。異步電機主要的缺點是：目前尚不能經濟的在較大范圍內平滑調速以及它必須從電網吸收滯后的無功功率，雖然異步電機的交流調速已有長足進展，但成本較高，尚不能廣泛使用；在電網負載中，異步電機所占比重較大，這個滯后的無功功率對電網是一個相當重的負擔，它增加了線路損耗、妨礙了有功功率的輸出。當負載要求電動機容量較大而電網功率因數又較低的情況下，最好采用同步電動機來拖動。
異步發電機的發展對發電機產業產生了較大的沖擊力。主電容器是用來使發電機建立空載電壓的電容器，一般是將它們聯結成一組，并接于發電機出線端。附加電容器要根據實際負荷的大小進行投，所以它們必須分成若干組分別接入電路。附加電容器是用來使發電機由空載至滿載，維持發電機額定電壓不變的電容器。
2010年我國異步發電機行業面對新的發展形勢，因為新進入企業不斷增多，上游原材料價格持續上漲，發電機租賃行業發展的也相當不錯。導致行業利潤降低，因此我國異步發電機行業市場競爭也日趨激烈。必需并聯恰當數值的勵磁電容。固然受金融危機影響使得異步發電機行業近兩年發展速度略有減緩，但跟著我國國民經濟的快速發展以及國際金融危機的逐漸消退，我國異步發電機行業重新迎來良好的發展機遇。異步發電機在水輪機的驅動下，當其轉速達到額定值時，利用其剩磁建立微小的剩磁電壓。
異步電念頭加上適量的電容器，便成為一臺異步發電機，也就是將所需要的電容器，并接在異步電念頭定子出線端即可。對于感性負荷則應將其附加電容器并接在負荷之上，隨負荷的投入而投入。面臨這一現狀，異步發電機行業業內企業要積極應對，注重培養立異能力，不斷進步自身出產技術，加強企業競爭上風，與此同時異步發電機行業內企業還應全面掌握該行業的市場運行態勢，不斷學習該行業最新出產技術，了解該行業國家政策法規走向，把握同行業競爭對手的發展動態，只有如斯才能使企業充分了解該行業的發展動態及自身在行業中所處地位，并制定準確的發展策略以使企業在殘酷的市場競爭中取得領先上風。
交流電動機的應用范文5
關鍵詞：交流調速；半導體；電動機；變頻
提高交流傳動系統的性能，國內外有關研究工作正圍繞以下幾個方面展開：采用新型功率半導體器件和脈寬調制（PWM）技術 采用新型功率半導體器件和脈寬調制（ ） 功率半導體器件的不斷進步，尤其是新型可關斷器件，如 BJT（雙極型晶體管） 、 MOSFET（金屬氧化硅場效應管） 、IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）的實用化，使得開關高頻 化的 PWM 技術成為可能。目前功率半導體器件正向高壓、大功率、高頻化、集成化和智能 化方向發展。典型的電力電子變頻裝置有電壓型交-直-交變頻器、電流型交-直-交變頻器和 交-交變頻器三種。 電流型交-直-交變頻器的中間直流環節采用大電感作儲能元件， 無功功率 將由大電感來緩沖，它的一個突出優點是當電動機處于制動（發電）狀態時，只需改變網側 可控整流器的輸出電壓極性即可使回饋到直流側的再生電能方便地回饋到交流電網， 構成的 調速系統具有四象限運行能力， 可用于頻繁加減速等對動態性能有要求的單機應用場合， 在 大容量風機、泵類節能調速中也有應用。電壓型交-直-交變頻器的中間直流環節采用大電容 作儲能元件，無功功率將由大電容來緩沖。對于負載電動機而言，電壓型變頻器相當于一個 交流電壓源，在不超過容量限度的情況下，可以驅動多臺電動機并聯運行。電壓型 PWM 變 頻器在中小功率電力傳動系統中占有主導地位。 但電壓型變頻器的缺點在于電動機處于制動 （發電） 狀態時， 回饋到直流側的再生電能難以回饋給交流電網， 要實現這部分能量的回饋， 網側不能采用不可控的二極管整流器或一般的可控整流器， 必須采用可逆變流器， 如采用兩 套可控整流器反并聯、采用 PWM 控制方式的自換相變流器（“斬控式整流器”或 “PWM 整 流器”） 。網側變流器采用 PWM 控制的變頻器稱為“雙 PWM 控制變頻器”，這種再生能量回 饋式高性能變頻器具有直流輸出電壓連續可調，輸入電流（網側電流）波形基本為正弦，功 率因數保持為 1 并且能量可以雙向流動的特點， 代表一個新的技術發展動向， 但成本問題限 制了它的發展速度。通常的交-交變頻器都有輸入諧波電流大、輸入功率因數低的缺點，只 能用于低速（低頻）大容量調速傳動。為此，矩陣式交-交變頻器應運而生。矩陣式交-交變 頻器功率密度大，而且沒中間直流環節，省去了笨重而昂貴的儲能元件，為實現輸入功率因 數為 1、輸入電流為正弦和四象限運行開辟了新的途徑。 隨著電壓型 PWM 變頻器在高性能的交流傳動系統中應用日趨廣泛，PWM 技術的研究 越來越深入。
普通 PWM 變頻器的輸出電流中往往含有較大的和功 率器件開關頻率相關的諧波成分， 諧波電流引起的脈動轉矩作用在電動機上， 會使電動機定 子產生振動而發出電磁噪聲， 其強度和頻率范圍取決于脈動轉矩的大小和交變頻率。 如果電 磁噪聲處于人耳的敏感頻率范圍， 將會使人的聽覺受到損害。 一些幅度較大的中頻諧波電流 還容易引起電動機的機械共振，導致系統的穩定性降低。為了解決以上問題，一種方法是提 高功率器件的開關頻率， 但這種方法會使得開關損耗增加； 另一種方法就是隨機地改變功率 器件的導通位置和開關頻率，使變頻器輸出電壓的諧波成分均勻地分布在較寬的頻帶范圍 內，從而抑制某些幅值較大的諧波成分，以達到抑制電磁噪聲和機械共振的目的，這就是隨 機 PWM 技術。
應用矢量控制技術、直接轉矩控制技術及現代控制理論 應用矢量控制技術、直接轉矩控制技術及現代 現代控制理論 交流傳動系統中的交流電動機是一個多變量、 非線性、 強耦合、 時變的被控對象， VVVF 控制是從電動機穩態方程出發研究其控制特性，動態控制效果很不理想。20 世紀 70 年代初 提出用矢量變換的方法來研究交流電動機的動態控制過程， 不但要控制各變量的幅值， 同時 還要控制其相位， 以實現交流電動機磁通和轉矩的解耦， 促使了高性能交流傳動系統逐步走 向實用化。 目前高動態性能的矢量控制變頻器已經成功地應用在軋機主傳動、 電力機車牽引 系統和數控機床中。此外，為了解決系統復雜性和控制精度之間的矛盾，又提出了一些新的 控制方法，如直接轉矩控制、電壓定向控制等。尤其隨著微處理器控制技術的發展，現代控 制理論中的各種控制方法也得到應用， 如二次型性能指標的最優控制和雙位模擬調節器控制 可提高系統的動態性能，滑模（Sliding mode）變結構控制可增強系統的魯棒性，狀態觀測 器和卡爾曼濾波器可以獲得無法實測的狀態信息，自適應控制則能全面地提高系統的性能。
廣泛應用微電子技術 廣泛應用微電子 電子技術 隨著微電子技術的發展， 數字式控制處理芯片的運算能力和可靠性得到很大提高， 這使 得全數字化控制系統取代以前的模擬器件控制系統成為可能。 目前適于交流傳動系統的微處 理 器 有 單 片 機 、 數 字 信 號 處 理 器 （ Digital Signal Processor--DSP ） 專 用 集 成 電 路 、 （Application Specific Integrated Circuit--ASIC）等。
開發新型電動機和無機械傳感器技術 交流傳動系統的發展對電動機本體也提出了更高的要求。 電動機設計和建模有了新的研 究內容，如三維渦流場的計算、考慮轉子運動及外部變頻供電系統方程的聯解、電動機阻尼 繞組的合理設計及籠條的故障檢測等。
為了更詳細地分析電動機內部過程， 如繞組短路或轉子斷條等問題， 多回路理論應運而生。 隨著 20 世紀 80 年代永磁材料特別是釹鐵硼永磁的發 展， 永磁同步電動機（Permanent-MagnetSynchronous Motor--PMSM）的研究逐漸熱門和深 入，由于這類電動機無需勵磁電流，運行效率、功率因數和功率密度都很高，因而在交流傳 動系統中獲得了日益廣泛的應用。此外，開關變磁阻理論使開關磁阻電動機 （Switched Reluctance Motor--SRM） 迅速發展， 開關磁阻電動機與反應式步進電動機相類似， 在加了轉子位置閉環檢測后可以有效地解決失步問題，可方便地起動、調速或點控，其優良 的轉矩特性特別適合于要求高靜態轉矩的應用場合。 在高性能的交流調速傳動系統中， 轉子 速度（位置）閉環控制往往是必需的。
參考文獻：
[1]《計算機操作系統教程》張堯學清華大學出版社（第二版）
交流電動機的應用范文6
關鍵詞：三相異步電動機；通用變頻器；PWM技術；全數字化控制系統
中圖分類號：TM921
文獻標識碼：A
文章編號：1009-2374（2012）21-0010-03
近年來，隨著能源日益減少，新型節電設備的不斷更新和科學技術的飛躍發展，合理化的設計和節電設備的日益廣泛應用，給人們工作和生活帶來了更多的方便。
1 交流電動機調速系統的發展過程
1.1 交流電動機勵磁調速
早期用原動機來驅動一臺發電機，而通過控制發電機的勵磁來調節發電機的輸出電壓，借此來調節被驅動電機的轉速和電機有功功率輸出，還可以關閉和起動電機。
1.2 電流電動機可控整流調速
隨著科學技術不斷發展，發明了通過晶閘管的導通時間來控制電壓（可控整流技術）。首先是調速系統響應速度得到了很大提高，并且很好地解決了低速情況下的電流斷續問題?？煽毓枵{速是用改變可控硅導通角的方法來改變電動機端電壓的波形，從而改變電動機端電壓的有效值，達到調速的
目的。
1.3 內容摘要
1.3.1 變頻調速方法
變頻調速是改變電動機定子電源的頻率，從而改變其同步轉速的調速方法。變頻調速系統主要通過變頻器進行，變頻器可分成交流－直流－交流變頻器和交流－交流變頻器兩大類，目前國內大都使用交流－直流－交流變頻器。
變頻調速技術的基本原理是根據電機轉速與工作電源輸入頻率成正比的關系：（式中n、f、s、p分別表示轉速、輸入頻率、電機轉差率、電機磁極對數），通過改變電動機工作電源頻率達到改變電機轉速的目的。
1.3.2 變極對數調速方法
這種調速方法是用改變定子繞組的接紅方式來改變籠型電動機定子極對數達到調速目的，本方法適用于不需要無級調速的生產機械，如金屬切削機床、升降機、起重設備、風機、水泵等。
變頻器調速的特點是平穩、可根據需要調節速度，是未來交流電動機的發展方向。
2 交流電動機調速系統方案論證
2.1 單片機調速
隨著全球范圍的數字化控制系統的發展，人們對數字化信息的依賴程度也越來越高。實現調速系統全數字化控制不僅能使交流調速系統與信息系統緊密結合，而且可以提高交流調速系統自身的
功能。
由于交流電機控制理論不斷發展，控制策略和控制算法也日益復雜。擴展卡、濾波器、FFT、狀態觀測器、自適應控制、人工神經網絡等均應用到了各種交流電機的矢量控制或直接轉矩控制當中。因此，DSP芯片在全數字化的高性能交流調速系統中找到施展身手的舞臺。在交流調速的全數字化的過程當中，各種總線也扮演了相當重要的角色。STD總線、工業PC總線、現場總線以及CAN總線等在交流調速系統的自動化應用領域起到了重要的作用。
2.2 PWM調速
PWM控制是交流調速系統的控制核心，它可以完成任何控制算法的最終實現。
關于PWM控制方案已經在各領域有了多個版本的應用，尤其是微處理器技術應用在PWM技術之后，總是不斷有新的技術更新，從開始追求電壓波形的正弦，到電流波形的正弦，再到磁通的正弦；從最初效率最大化、轉矩脈動少到后來的以消除噪音為主攻課題，這些都是PWM控制技術的不斷升級和完善。目前，越來越多的新方案不斷地被提出和應用，說明這項技術的應用空間十分廣泛。其中，空間矢量PWM技術以其電壓利用率高、控制算法簡單、電流諧波小等特點在交流調速系統中得到了越來越多的應用。V/f恒定、速度開環控制的通用變頻調速系統和滑差頻率速度閉環控制系統，基本上解決了異步電機平滑調速的問題。然而，當生產機械對調速系統的動靜態性能提出更高要求時，上述系統還是比直流調速系統略遜一籌。原因在于，其系統控制的規律是從異步電機穩態等效電路和穩態轉矩公式出發推導出穩態值控制，完全不考慮過渡過程，系統在穩定性、起動及低速時轉矩動態響應等方面的性能尚不能令人滿意。
異步電機是一個多變量、強耦合、非線性的時變參數系統，很難直接通過外加信號準確控制電磁轉矩，但若以轉子磁通這一旋轉的空間矢量為參考坐標，利用從靜止坐標系到旋轉坐標系之間的變換，則可以把定子電流中勵磁電流分量與轉矩電流分量變成標量獨立開來，進行分別控制。這樣，通過坐標變換重建的電動機模型就可等效為一臺直流電動機，從而可像直流電動機那樣進行快速的轉矩和磁通控制即矢量控制。
3 交流電動機調速系統主電路設計
綜合設備除了計算機外，其他設備的傳動、機床、機器人和自動裝置的傳動、電動汽車以及火車傳動等，都離不開調速系統。經過漫長的發展，交流調速電氣傳動已上升為電氣調速的主導潮流，一步一步取代傳統的直流調速傳動。
變頻器對變換的逆變電源成為變頻電源的形式，主要是利用了電機調速用的變頻調速器，從而使普通的交流穩壓電源形式得到變化的效果，所以對變頻電源的主要功能是將現有的交流電網電源變換成所需要頻率的穩定的純凈的正弦波電源的效果，理想的交流電源的特點是頻率的穩定。異步電動機與同步發電機同軸連接，通過變頻器控制電動機的轉速可以準確控制發電機輸出電流的頻率大小，而同步發電機輸出電壓幅值E與磁通Φ有關，因此調節勵磁單元所提供的勵磁電流即可以控制發電機輸出電壓的幅值，最終達到電壓、頻率分別可調，波形為正弦波。
PLC是整個控制系統的核心，它可以給變頻器輸出轉速信號，控制電機的轉速；可以按照擬定的控制策略給出勵磁單元控制信號，實現與發電機同步電頻可調。從而實現整個變頻電源輸出頻率、幅值的連續可調。同時，與觸摸屏進行實時通訊，為觸摸屏的顯示提供數據，并對于觸摸屏輸入的信息進行處理等，更加人性化。
變頻恒壓供水節制系統通過測到的管網壓力，經變頻器的內置PID調節器運算后，調節輸出頻率，實現管網的恒壓供水。變頻器的頻率超限信號（一般可作為管網壓力極限信號）可適時報信PLC舉行變頻泵邏輯切換。為防止水錘征象的孕育發生，泵的啟停將聯動其出口閥門。
假定系統由四臺水泵、一臺變頻器、一臺PLC和一個壓力變送器及若干輔助器件構成。安裝于供水管道上的壓力變送器將管網壓力轉換成0～5V或4～20mA的電信號；變頻調速器用于調節水泵轉速；PLC用于邏輯切換。如果1#水泵到50Hz但實際值沒達到設定值時，1#水泵轉到工頻，約10秒后，變頻器帶2#水泵加速，如果還沒達到設定值時，2#水泵轉到工頻，約10秒后變頻器帶3#水泵加速，加到某一頻率值，實際值得到設定值時，變頻器開始減速到0Hz后，1#工頻泵停機，2#工頻泵停機，保持實際值不變，夜間用水量較少時，管網中剩一臺變頻泵而且頻率下降到約35Hz，實際值≥設定值時，約2分鐘后，小泵開始啟動，到P2（小泵上限壓力）值時小泵停機，這時水泵全部休息，管網壓力由氣壓罐供水狀態，P2值下降到小泵啟動壓力值時P1小泵啟動，用水量較少時壓力到P2時停機，如果用水量較多時，小泵啟動，而Hz值低于P1值時，變頻器開始帶大泵加速到35Hz時，把小泵甩開。如此循環往復工作，大大節約了日趨緊張的用電。
此外，上面所說的系統還配備了輔助電路，以保障自己主動節制系統出現故障時可通過人工調節體式格局維持系統運行，包管連續生產，使整套系統正常運行。
參考文獻
[1] 王占奎，等．交流變頻調速應用例集[M]．北京：科學出版社，1995．
