三相異步電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計_開題報告.doc

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1、本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題目名稱三相異步電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生姓名專業(yè)班級電氣08-6班學(xué)號08一、選題的目的和意義：隨著人類的發(fā)展能源需求正極大地影響著全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國同樣也面臨著經(jīng)濟(jì)增長對能源需求的壓力。20世紀(jì)九十年代我國高耗能產(chǎn)品的耗能量比發(fā)達(dá)國家高12-15%，能源綜合利用效率僅為38%，我國迫切需要提高能源利用效率。電機(jī)是能源消耗大戶之一，我國電機(jī)總裝機(jī)容量己達(dá)4億千瓦，年耗電量達(dá)6000億千瓦時，占工業(yè)耗電量的80%，然而直到目前，我國各類在用電機(jī)80%以上還是中小型異步電動機(jī)，可見我國在電機(jī)節(jié)能領(lǐng)域有非常大的潛力。電機(jī)節(jié)能技術(shù)最受矚目的就是變頻調(diào)速技術(shù)，變頻調(diào)速技術(shù)以

2、其顯著的節(jié)電效果、優(yōu)良的調(diào)速性能以及廣泛的適用性而成為電氣傳動發(fā)展的主流方向。雖然我國變頻調(diào)速技術(shù)研究非?；钴S，但是產(chǎn)業(yè)化仍很不理想，外國產(chǎn)品幾乎占據(jù)了我國變頻調(diào)速技術(shù)市場的60%。從總體上看，我國變頻傳動的技術(shù)水平較國際先進(jìn)水平差距10多年。在大功率交一交、無換向器電機(jī)等變頻技術(shù)方面，國內(nèi)只有少數(shù)科研單位有能力制造，但在數(shù)字化及系統(tǒng)可靠性方面與國外還有相當(dāng)差距。異步電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型是一個高階、非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)，通過坐標(biāo)變換，可以使之降階并簡化，但沒有改變其非線性、多變量的本質(zhì)。轉(zhuǎn)速開環(huán)、恒壓頻比控制的調(diào)速系統(tǒng)和轉(zhuǎn)速閉環(huán)、轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)性能不夠理想，調(diào)節(jié)器參數(shù)很難準(zhǔn)確

3、設(shè)計，關(guān)鍵就在于只是沿用了單變量控制系統(tǒng)的概念而沒有考慮非線性、多變量的本質(zhì)。二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀簡述變頻調(diào)速技術(shù)是一種以改變交流電動機(jī)的供電頻率來到交流電動機(jī)調(diào)速目的及技術(shù)。大家知道，從大范圍來分，電動機(jī)有直流電動機(jī)和交流電動機(jī)。由于直流電動機(jī)調(diào)速容易實現(xiàn)，性能好，因此，過去生產(chǎn)機(jī)械的調(diào)速多用直流電動機(jī)。但直流電動機(jī)固有的缺點是，由于采用直流電源，它的滑環(huán)和碳刷要經(jīng)常拆換，故費(fèi)時費(fèi)工，成本高，給人們帶來不少的麻煩。因此人們希望，讓簡單可靠價廉籠型交流電動機(jī)也能像直流電動機(jī)那樣調(diào)速。這樣就出現(xiàn)了定子調(diào)速、變極調(diào)速、滑差調(diào)速、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速和串極調(diào)速等交流調(diào)速方式；由此出現(xiàn)了滑差電機(jī)、繞線式電機(jī)、

4、同步時交流電機(jī)。但其調(diào)速性能都無法和直流電機(jī)相比。直到20世紀(jì)80年代，由于電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展,才出現(xiàn)了變頻調(diào)速技術(shù)。它的出現(xiàn)就以其優(yōu)異的性能逐步取代其他交電動機(jī)調(diào)速方式，乃至直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，而成為電氣傳動的中樞。變頻技術(shù)是應(yīng)交流電機(jī)無級調(diào)速的需要而誕生的，20世紀(jì)60年代電力電子器件從SCR（晶閘管）、GTO（門極可關(guān)斷晶閘管）器件的發(fā)展促使電力變換技術(shù)的不斷發(fā)展。20世紀(jì)70年代開始，脈寬調(diào)制變壓變頻（PWM-VVVF）調(diào)速研究引起了人們的高度重視三、畢業(yè)設(shè)計（論文）所采用的研究方法和手段：變頻調(diào)速，是通過改變電動機(jī)定子繞組供電頻率來改變電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速。由于異步電

5、動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速與電源頻率成比例變化，所以改變頻率就改變轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)異步電動機(jī)的調(diào)速。異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為101(60/)()nfpsnn(2.1)異步電動機(jī)定子電路的電壓平衡方程式為1111UEIZ在忽略定子阻抗壓降的情況下，則有1111114.44mwmUEfNKf(2.2)式中：1U-定子繞組相電壓；1E-定子繞組感應(yīng)電勢；1f-定子繞組電源頻率；P-極對數(shù)；0n-同步轉(zhuǎn)速；m-每極對氣隙磁通；11IZ-定子阻抗壓降。從式(2.1)和式(2.2)中可見，當(dāng)電源頻率發(fā)生變化時不僅影響電動機(jī)的運(yùn)行速度，而且還會影響電動機(jī)內(nèi)部磁通量和各部分磁路磁通密度的變化。從而必然引起電動機(jī)其他性能參數(shù)的變化

6、。當(dāng)頻率下降低于額定頻率時，定子繞組內(nèi)的感應(yīng)電動勢隨之下降，此時，如果電源電壓保持不變，迫使增大勵磁電流，必需建立更大的氣隙磁通量。但是，一般情況下電動機(jī)在額定頻率工作時，磁路已接近飽和狀態(tài)。為了保持電動機(jī)內(nèi)部磁通密度不變，只能控制電壓，隨頻率成比例下降。當(dāng)頻率提升超過額定頻率時，定子繞組內(nèi)的感應(yīng)電動勢，呈上升趨勢。氣隙磁通量將下降而小于額定值。那么，在額定的定子電流下，電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩下降，電動機(jī)得不到充分利用?？傊冾l調(diào)速是通過改變電源頻率，實現(xiàn)調(diào)速，但同時必然引起氣隙磁通量的變化，從而影響電動機(jī)的運(yùn)行性能。如果變頻調(diào)速時，隨著電源頻率改變的同時改變電源電壓，以保持氣隙磁通量不變，那么電動機(jī)將獲得良好的運(yùn)行性能。四、主要參考文獻(xiàn)與資料獲得情況：1易繼鍇江祥賢侯媛彬.電氣傳動自動控制原理與設(shè)計M.北京:北京工業(yè)大學(xué)出版社，1997.10-92張燕賓著.SPWM變頻調(diào)速應(yīng)用技術(shù)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.97-1323李鳳閣，佟為明等主編.電氣控制與可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2008.182-2414王樹編著.變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2005.110-1685劉松編著.電力拖動自動控制系統(tǒng)M.北京：清華大學(xué)出版社,2006.51-61.6李天義異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的節(jié)能研究J-電力電子技術(shù)2009(7)