介和发展状况双馈电机也称交流励磁电机，它包括电机本身和交流励磁自动控制系统。

电机本身是绕线转子感应电机或专门设计的无刷电机。

双馈电机是电机与电力电子技术和数控技术相结合的产物，是机电体化的高新技术产品。

双馈电机的定子接工频电网，转子接自动调节频率的交流电源。

随着交流励磁自动控制系统对转子励磁电流的频率幅值大小和相位的调节，双馈电机在电动工况或发电工况下运行，转速都可以调节变化，而定子输出电压和频率可以维持不变，既可以调节电网的功率因数，又可以提高系统的稳定性。

双馈电机虽然属于异步机的范畴，但是由于其有的励磁绕组，可以像同步电机样施加励磁，调节功率因数，所以又称为交流励磁电机也有称为异步化同步电机同步电机由于是直流励磁，其可调量只有个电流的幅值，所以同步电机般只能对无功功率进行调节。

交流励磁电机的可调量有三个是可调节励磁电流幅值二是可改变励磁频率三是可改变相位。

这说明交流励磁电机比同步电机多了两个可调量，通过改变励磁频率，可改变电机的转速，达到调速的目的。

无刷双馈电机是由串级异步电机组发展而来的。

串级感应电机运行是将两台绕线式异步电机同轴串级连接而获得的种运行方式这种方法首先在年由美国的和德国的所发现。

由于采用这种方法可以获得低速运行，并且可以在定范围内调速，所以曾引起人们广泛的注意。

为了降低成本和提高运行性能，曾经有几次发展单机组串级电机的尝试。

其中贡献最大的要数。

发明的电机采用了比以前的电机更为先进可行的理论。

这种电机具有套转子绕组和套具有不同极数的定子绕组，并且具有个共同的磁路。

后来对这种电机进行进步的改进，为之设计了精巧的定转子绕组，使它可以在电阻控制的方式下获得高启动转矩和良好的速度控制，能够胜任需要可靠性和坚固性的大力矩低速运行的工作中。

但是由于定转予绕组极数配合及绕组设计上的种种限制，该电机未能进入实用。

而且也由于电力电子器件发展的限制，该电机的发展度停滞。

直到了年代，交流电机的变频调速技术获得了极大的发展，在生产生活中发挥了越来越大的作用。

以为代表的研究者们在发明电机结构的基础上对其进行了较大的改进。

世纪年代以来，无刷双馈电机已经得到了逐步完善。

无刷双馈电机根据转子结构形式的不同分为磁阻式无刷双馈电机和笼式无刷双馈电机，且笼式无刷双馈电机有向大功率容量发展的趋势。

德国西门子日本东芝和三菱俄罗斯哈尔科夫电机制造公司己系列化生产双馈电动机，如哈尔科夫公司系列化生产的各种双馈电动机，并广泛用于火电站及其它部门的各种交流调速传动装置中如送风机吸风机泵等。

法国公司生产的双馈电机调速传动系统，其容量从至数千千瓦，主要用于水泵与风机调速。

现在许多国家在开发无刷双馈电机，该电机在美国俄罗斯澳大利亚已有成功经验，效果很好，并己在工业电力传动领域应用。

常州大学本科生毕业设计论文第页，共页年代底年代初，无刷双馈电机动态数学模型和同步坐标系数学模型的建立，为无刷双馈电机的动态仿真和控制性能上的优化提供了坚买的基础。

各种控制方法被应用于无刷双馈电机，如标量控制，转子磁场定向控制，直接转矩控制，模型参数自适应控制等。

而电力电子器件和微处理器得发展，如等，又进步促进了无刷双馈电机的发展。

串级调速系统的简介及发其展现状串级调速源于英语，意为级联控制，是指当时异步机转子与外附的直流电动机两级联接所形成的调速，虽然后来改进，用静止的电力电子变流装置和变压器取代直流电动机，但串级调速的称谓被习惯地沿用下来。

串级调速是基于转子的电磁功率控制调速，串级调速的功率控制原理是从转子入手控制异步机的电磁功率，从而改变理想空载转速。

当转子的部分功率被移出，总的电磁功率减小，理想空载转速降低，是种低同步调速系统。

如果转子通过电传导另外得到的部分功率，总的电磁功率增加，理想空载转速将超过同步转速，实现超同步调速。

这种能够实现两个方向功率控制的系统，即可实现低同步和超同步两种调速，称为双馈调速。

串级调速原理早在世纪年代就已被提出，到年代，当可控电力电子器件出现以后，这理论才得到更好的使用。

世纪年代以来，高压大电流的出现，串级调速系统获得了空前的发展。

现代斩波串级调速通过将逆变器的逆变角固定下来并设定在最小值，从而产生个恒定的最大附加直流反电势，等效电势大小的调节由高频斩波器来完成。

通过调节斩波器导通时间与斩波周期的比率即占空比或调制脉宽，来改变串入转子回路状态变量转速和电流达到稳定。

电流调节器的设计结构选择根据性能指标要求抗干扰性能适中，调节器选用，其传递函数为常州大学本科生毕业设计论文第页，共页参数计算为了将电流环校正成典型系统，电流调节器的领先时间常数应对消控制对象的大惯性环节时间常数，即取电流给定滤波和电流反馈滤波的电流环开环传递函数根据控制理论，应让调节器的零点对消掉控制对象的大时间常数极点。

由于比小，现选择此时，电流内环的开环传递函数变为其中电流内环放大系数。

速度调节器的设计由于设计要求无静差，因此转速调节器必须还有积分环节，有考虑到动态要求，转速调节器应采用调节器，转速环调节器的传递函数为其中综合考虑动态抗扰性能和起动性能，取中频宽较好，如按准则确定参数关系，的超前时间常数为转速环开环放大系数为，转速环的反馈系数的计算于是转速调节器的比例放大系数为常州大学本科生毕业设计论文第页，共页系统仿真建模由于双馈电机与绕线异步电机具有相同的结构，因此本文中双馈电机采用绕线式异步电动机代替。

斩波串级调速系统的主电路主要逆变器整流器绕线式异步电动机逆变变压器滤波电抗器斩波器件二极管和电容等组成。

双闭环控制电路主要由速度调节器电流调节器滤波器脉冲发生器等组成。

绕线式异步电动机为的绕线式异步电动机，所带为平方负载，系统的调速范围为，开关器件的最小占空比，最小逆变角。

升压电感为，平衡电感，滤波电容为。

在本次设计中电源模块将采用电源子库中的正弦交流电压源。

整流桥和逆变桥均采用电力电子库中通用桥模块，设置时分别选择和就可以得到整流桥和逆变桥模块。

模块则选用电力电子库中的模块。

三相绕线异步电机采用电机子库中的异步电机国际单位模块。

双馈电机斩波串级调速的仿真步骤建立仿真模型打开软件，点击界面上面工具条中的图标，这时将跳出的界面，点击新建按钮就会出现仿真界面。

将本设计中所用到的原件按图和所示在仿真界面搭建模型。

常州大学本科生毕业设计论文第页，共页图系统控制电路仿真模型常州大学本科生毕业设计论文第页，共页图主电路仿真模型常州大学本科生毕业设计论文第页，共页原件参数设置建立好仿真模型后就是对各个模块进行参数的设置。

选中个模块双击它，如选中电机模块，双击此模块将会出如图所示现电机参数设置框。

图异步电机参数设置系统封装为了便于检查和分析可以将多个模块组合成的整体进行封装处理。

本次设计中脉冲发生器由个三角波产生器和个滞环比较器组成它们共同作用产生系统所需的方波，为了使仿真图更加简洁就可以将这两个模块封装到起变成个模块。

首先选中这两个模块右击鼠标点选选项完成封装。

如图和分别为脉冲发生器封装前后模块图。

常州大学本科生毕业设计论文第页，共页图脉冲发生器封装前模块图图脉冲发生器封装后模块图系统仿真运行仿真图完成后将进行最后步系统的运行。

点击运行按钮观察仿真波形对系统进行调试和分析。

常州大学本科生毕业设计论文第页，共页仿真结果在本系统中采用的三相交流电源。

设置仿真的终止时间为秒，仿真算法选择。

是的种实现，是具有两个阶段的隐式龙格库塔公式适合与求解刚性问题，对于求解允许误差比较宽的问题结果好。

相对允许误差为，绝对允许误差为，变步长仿真菜单选正常仿真。

图脉冲发生器波形占空比图为脉冲发生器当占空比为时的仿真波形，脉冲仿真器由个三角波发生器和个频率开关组成。

当三角波的幅值超过时开关打开输出数值其余时候开关关闭输出数值，这样就形成了组规则的方波。

图交流电源仿真波形常州大学本科生毕业设计论文第页，共页本文中所采用的交流电源为三个相位相差度的单相交流电源构成图为相交流电源的仿真波形。

图电机转速仿真图是电机启动到逐渐稳定的电机转速图。

从图中可以看出电机启动后转速由逐渐加速到稳定，由于系统误差，转速还存在点小小的波动。

电机调速图图电机调速仿真波形图为电机调速仿真的波形图从图中可以看出在时电机转速稳定在当在时给电机个调速指令速度后，电机转速逐渐上升，大约后电机转速稳定到。

由于不可避免的误差，因此调速波形从图中可以看出存在些许波动，这是正常现象。

由实验结果显示的波形图可以分析出此次实验很好的完成了斩波串级调速系统的常州大学本科生毕业设计论文第页，共页设计。

实验结果的波形图和各项参数都说明了这次的仿真达到了预期的效果。

当输入个给定速度时，系统能自动通过速度调节器和电流调节器的比较从而控制的占空比进而控制电机转子侧的电压，从而达到控制电机转速的目的。

从实验结果分析虽然还存在点实验中无可避免的误差，但是并不影响整体仿真的进行，因此本次仿真是成功的。

常州大学本科生毕业设计论文第页，共页结论随着能源危机的日益加剧，节能变成了项必要的举措。

本文正是基于这考虑和需求。

交流串级调速技术能将转子侧的电能反馈到电网中从而达到节能的目的。

利用串级斩波控制的方法已经得到广泛应用，相比于传统的串级斩波控制串级斩波控制系统具有更高的功率因素，且它的谐波含量相比之下更低。

基于以上考虑可以得出结论串级斩波控制系统相比传统的串级调速系统具有更高的效率，节能效果更好。

而且同其它调速系统相比，它具有成本低廉结构简单等优点。

尤其是对高压大容量风机泵类负载的节能调速传动具有突出的优越性。

本文针对引风机串级调速系统进行设计，探讨种新型的调速系统斩波式串级调速系统。

利用了面向电气原理结构图的仿真方法，对高频斩波串级调速