文档介绍：三相异步电动机变频调速系统设计及仿真.
天津职业技术师范大学
课程设计说明书
题目：三相异步电动机变频调速系统设计及仿真

指导老师：
统具有优良的性能，同时节能效果明显，产生的经济效益显著。尤其当与计算机通信相配合时，使得变频控制更加安全可靠，易于操作(由于计算机控制程序具有良好的人机交互功能)，变频技术必将在工业生产发挥巨大的作用，让工业自动化程度得到更大的提高。[4][5]
第二章系统总体设计方案
概述
本系统采用恒压频比开环交流控制。通过外部线路控制电机启动制动；通过三相调制波调节电机速度；
变频器将工频交流电转换为需要的电压与频率；测速发电机测得电机实际转速并反馈回控制回路。：
5

图2-1 恒压频比开环交流控制系统

异步电动机带载稳态运行时，由

此式表明，对于同一负载要求，即以一定的转速在一定的负载转矩下运行时，电压和频率可以有多种组合，其中恒压频比（恒值）最容易实现的。它的变频机械特性基本上是平行下移，硬度也较好，能满足一般的调速要求。但是低速带载能力还较差，需对定子压降实行补偿
5
为了近似的保持气隙磁通不便，以便充分利用电机铁心，发挥电机产生转矩的能力，在基频以下采用恒压频比控制，实行恒压频比控制时，同步转速自然也随着频率变化
因此带负载时的转速降落为

在机械特性近似直线段上。可以导出
由此可见，当为恒值时，对同一转矩，是基本不变的，因而也是基本不变的，也就是说，在恒压频比条件下改变频率时，机械特性基本上是平行下移的，它们和直流他激电机调速时特性变化情况近似，所不同的是，当转矩达到最大值以后，转速再降低，特性就折回来了。而且频率越低的时候转矩越小
对前式整理可得出为恒值时最大转矩随角频率的变化关系为

可见，是随着的降低而减小的，频率很低时，太小将限制调速系统的带载能力，采用定子压降补偿，适当提高电压可以增强带载能力。
7

变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交-直-交（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。

变频调速实际上是向交流异步电动机提供一个频率可控的电源。能实现这个功能的装置称为变频器。变频器由两部分组成：主电路和控制电路，其中主电路通常采用交-直-交方式，先将交流电转变为直流电(整流，滤波)，再将直流电转变为频率可调的交流电（逆变）。
电压型交直交变频调
7
速主电路

整流电路是把交流电变换为直流电的电路。目前在各种整流电路中，应用最广泛的是三相桥式全控整流电路，三相桥式全控整流电路每个时刻均需2个晶闸管导通，而且这两个晶闸管一个是共阴极组，一个是共阳极组，只有它们能同时导通，才能形成导电回路。由于整流电路原理比较简单，设计中不再做详细的介绍，。
三相桥式全控整流电路

将直流电转换为交流电的过程称为逆变。完成逆变功能的装置叫做逆变器，它是变频器的主要组成部分，电压性逆变器的工作原理如下：
（1）单相逆变电路
：
当、同时闭合时，电压为正；、同时闭合时，电压为负。
由于开关～的轮番通断，从而将直流电压逆变成了交流电压。
可以看到在交流电变化的一个周期中，一个臂中的两个开关如：、交替导通，每个开关导通电角度。因此交流电的周期（频率）可以通过改变开关通断的速度来调节，交流电压的幅值为直流电压幅值。
9
单相逆变器原理图
（2）三相逆变电路
。
，～组成了桥式逆变电路，这6个开关交替地接通、关断就可以在输出端得到一个相位互相差的三相交流电压。
当、闭合时，为正；、闭合时，为负