直交变频调速的优越性 交直交变频调速合理应用 变频器容量的确定 熟悉的原理及应用及仿真 工作原理研究及仿真实验 设计方案 整流器的工作原理研究及实验 整流器的基本工作原理 整流器部分的实验研究与分析 逆变器的工作原理研究及其实验分析 逆变器的基本工作原理 逆变器实验研究分析 交直交变频调速系统的实验研究分析状态 和输出电能质量，并且该结构通过直流母线侧电容完全实现了网侧和转子侧的分 离。 变频器的整流部分通常采用三相脉动桥式整流电路，因此，交流供电侧电流 中所包含的谐波主要是为正整数次谐波，这些谐波电流注入电网后将对电 网的电能质量产生不利影响。在变频器的逆变侧，通过控制装置产生组脉宽可调 的波控制三相的组功率元件的导通和关断，从而形成电压频率可调的三 相输出电压。郑州大学毕业设计论文 摘要 随着电力电子技术计算机技术自动控制技术的迅速发展，交流变频 调速技术得到了迅速发展，其显著的节能效益，高精确的调速精度，宽泛的调 速范围，完善的保护功能，以及易于实现的自动通信功能，得到了广大用户的 认可，在运行的安全可靠安装使用维修维护等方面，也给使用者带来了极 大的便利。因此，研究交直交变频调速系统的基本工作原理和作用特性意 义十分重大。 本文研究了变频调速系统的基本组成部分，主回路主要有三部分组成将 工频电源变换为直流电源的整流器吸收由整流器和逆变器回路产生的电压 脉动的滤波回路，也是储能回路将直流功率变换为交流功率的逆变 器。使用搭建交直交变频调速系统的仿真模型，通过试 验对该交直交变频调速系统的基本工作原理工作特性及作用有更深的认 识，也对谐波对于交直交变频调速系统的影响有了定的了解。 关键词交直交变频，整流，逆变，谐波，仿真。 郑州大学毕业设计论文 ， ， ， ， 郑州大学毕业设计论文 目录 摘要 引言 交流调速技术的发展 交直交变频调速系统研究的目的与意义 研究现状分析 交直交变频调速系统的基本原理及特性研究 系统的构成， ， 分布在较宽的频带范围内，从而抑制些幅值较大的谐波成分，以达 到抑制电磁噪声和机械共振的目的，这就是随机技术。 应用矢量控制技术直接转矩控制技术及现代控制理论 交流传动系统中的交流电动机是个多变量非线性强祸合时变的被控对 象，控制是从电动机稳态方程出发研究 其控制特性，动态控制效果很不理想。世纪年代初提出用矢量变换的方法来 研究交流电动机的动态控制过程，不但要控制各变量的幅值，同时还要控制其相 位，以实现交流电动机磁通和转矩的解祸，促使了高性能交流传动系统逐步走向实 用化。目前高动态性能的矢量控制变频器已经成功地应用在轧机主传动电力机车 牵引系统和数控机床中。此外，为了解决系统复杂性和控制精度之间的矛盾，又提 出了些新的控制方法，如直接转矩控制电压定向控制等。另外，智能控制技术 如模糊控制神经元网络控制等也开始应用于交流调速传动系统中，以提高控制的 精度。 广泛应用微电子技术 随着微电子技术的发展，数字式控制处理芯片的运算能力和可靠性得到很大提 高，这使得全数字化控制系统取代以前的模拟器件控制系统成为可能。目前适于交 流传动系统的微处理器有单片机数字信号处理器，郑州大学毕业设计论文 专用集成电路，等。其中，高性能的计算 机结构形式采用超高速缓冲储存器多总线结构流水线结构和多处理器结构等。 核心控制算法的实时完成功率器件驱动信号的产生以及系统的监控保护功能都 可以通过微处理器实现，为交流传动系统的控制提供很大的灵活性，且控制器的硬 件电路标准化程度高，成本低，使得微经过逆变器将直流变换成频率和电压可控的交流。直接变频器则将工频交流直 接变换成频率和电压可控的交流，没有中间的直流环节。目前变频调速系统应用较 多的还是间接变频器，即交直交变频器 由于变频器供电侧电流中会含有谐波，这些谐波电流注入电网后将对电网的电 能质量产生不利影响，而其逆变电路输出侧产生的高次谐波也会给电动机带来诸如郑州大学毕业设计论文 发热加剧转矩脉动及噪声等问题，甚至造成电机损坏，另外，谐波还对通信以及 电子设备产生严重干扰，影响周围设备的正常运行。因此，研究变频器的谐波特性 将有利于提高交流传动系统的可靠性和工作效率。 郑州大学毕业设计论文 交直交变频调速系统的基本原理及特性研究 变频调速系统的结构框图 图变频器调速系统的原理接线图 变频器原理是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另频率的电 能控制装置。交直交变频器则是先把交流电经整流器先整流成直流电，直流中 间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，再经过逆变器把这个直流电流变成频率和 电压都可变的交流电。 交直交变频器又可以分为电压型和电流型两种，由于控制方法和硬件设计 等各种因素，电压型逆变器应用比较广泛。传统的电流型交直交变频器采用自然换 流的晶闸管作为功率开关，其直流侧电感比较昂贵，而且应用于双馈调速中，在过 同步速时需要换流电路，在低转差频率的条件下性能也比较差，在双馈异步风力发 电中应用的不多。采用电压型交直交变频器这种整流变频装置具有结构简单谐波 含量少定转子功率因数可调等优异特点，可以明显地改善双馈发电机的运理器组成全数字化控制系统达到了较高的 性能价格比。 开发新型电动机和无机械传感器技术 交流传动系统的发展对电动机本体也提出了更高的要求。电动机设计和建模有 了新的研究内容，如三维涡流场的计算考虑转子运动及外部变频供电系统方程的 联解电动机阻尼绕组的合理设计及笼条的故障检测等。为了更详细地分析电动机 内部过程，如绕组短路或转子断条等问题，多回路理论应运而生。随着世纪 年代永磁材料特别是钦铁硼永磁的发展，永磁同步电动机 ，的研究逐渐热门和深入，由于这类电动机无需励磁电 流，运行效率功率因数和功率密度都很高，因而在交流传动系统中获得了日益广 泛的应用。在高性能的交流调速传动系统中，转子速度位置闭环控制往往是必 需的。为了实现转速位置反馈控制，须用光电编码器或旋转变压器等与电动机 同轴安装的机械速度位置传感器来实现转子速度和位置的检测。但机械式的传感 器有安装电缆连接和维护等问题，降低了系统的可靠性。对此，许多学者开展了 无速度位置传感器控制技术的研究，即利用检测到的电动机出线端电量如电 机电压电流，估测出转子的速度位置，还可以观测到电动机内部的磁通转 矩等，进而构成无速度位置传感器高性能交流传动系统。该技术无需在电动机 转子和机座上安装机械式的传感器，具有降低成本和维护费用不受使用环境限制 等优点，将成为今后交流电气传动技术发展的必然趋势。 变频调速系统产生的谐波对交流电机负载运行的影响 众所周知，电机的转速和电源的频率是线性关系，变频器就是利用这原理将 的工频电通过整流和逆变转换为频率可调的交流电源。从结构来看，变频器 可分为间接变频和直接变频两大类。间接变频将工频电流通过整流器变成直流，然 后其局限性是，它的转速与其旋转 磁场的同步转速有固定的转差率，因而调速性能较差，在要求有较宽广的平滑调速 范围的使用场合如传动轧机卷扬机大型机床风机水泵等，不如