三相异步电动机变频调速系统设计_开题报告.doc

本科毕业设计（论文）开题报告题目名称三相异步电动机变频调速系统设计学生姓名专业班级电气08-6班学号08一、选题的目的和意义：随着人类的发展能源需求正极大地影响着全球经济发展，我国同样也面临着经济增长对能源需求的压力。20世纪九十年代我国高耗能产品的耗能量比发达国家高12-15%，能源综合利用效率仅为38%，我国迫切需要提高能源利用效率。电机是能源消耗大户之一，我国电机总装机容量己达4亿千瓦，年耗电量达6000亿千瓦时，占工业耗电量的80%，然而直到目前，我国各类在用电机80%以上还是中小型异步电动机，可见我国在电机节能领域有非常大的潜力。电机节能技术最受瞩目的就是变频调速技术，变频调速技术以其显著的节电效果、优良的调速性能以及广泛的适用性而成为电气传动发展的主流方向。虽然我国变频调速技术研究非常活跃，但是产业化仍很不理想，外国产品几乎占据了我国变频调速技术市场的60%。从总体上看，我国变频传动的技术水平较国际先进水平差距10多年。在大功率交一交、无换向器电机等变频技术方面，国内只有少数科研单位有能力制造，但在数字化及系统可靠性方面与国外还有相当差距。异步电动机的数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统，通过坐标变换，可以使之降阶并简化，但没有改变其非线性、多变量的本质。转速开环、恒压频比控制的调速系统和转速闭环、转差频率控制的变频调速系统动态性能不够理想，调节器参数很难准确设计，关键就在于只是沿用了单变量控制系统的概念而没有考虑非线性、多变量的本质。二、国内外研究现状简述变频调速技术是一种以改变交流电动机的供电频率来到交流电动机调速目的及技术。大家知道，从大范围来分，电动机有直流电动机和交流电动机。由于直流电动机调速容易实现，性能好，因此，过去生产机械的调速多用直流电动机。但直流电动机固有的缺点是，由于采用直流电源，它的滑环和碳刷要经常拆换，故费时费工，成本高，给人们带来不少的麻烦。因此人们希望，让简单可靠价廉笼型交流电动机也能像直流电动机那样调速。这样就出现了定子调速、变极调速、滑差调速、转子串电阻调速和串极调速等交流调速方式；由此出现了滑差电机、绕线式电机、同步时交流电机。但其调速性能都无法和直流电机相比。直到20世纪80年代，由于电力电子技术、微电子技术和信息技术的发展,才出现了变频调速技术。它的出现就以其优异的性能逐步取代其他交电动机调速方式，乃至直流电动机调速系统，而成为电气传动的中枢。变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的，20世纪60年代电力电子器件从SCR（晶闸管）、GTO（门极可关断晶闸管）器件的发展促使电力变换技术的不断发展。20世纪70年代开始，脉宽调制变压变频（PWM-VVVF）调速研究引起了人们的高度重视三、毕业设计（论文）所采用的研究方法和手段：变频调速，是通过改变电动机定子绕组供电频率来改变电动机同步转速。由于异步电动机的同步转速与电源频率成比例变化，所以改变频率就改变转速，从而实现异步电动机的调速。异步电动机的转速为101(60/)()nfpsnn(2.1)异步电动机定子电路的电压平衡方程式为1111UEIZ在忽略定子阻抗压降的情况下，则有1111114.44mwmUEfNKf(2.2)式中：1U-定子绕组相电压；1E-定子绕组感应电势；1f-定子绕组电源频率；P-极对数；0n-同步转速；m-每极对气隙磁通；11IZ-定子阻抗压降。从式(2.1)和式(2.2)中可见，当电源频率发生变化时不仅影响电动机的运行速度，而且还会影响电动机内部磁通量和各部分磁路磁通密度的变化。从而必然引起电动机其他性能参数的变化。当频率下降低于额定频率时，定子绕组内的感应电动势随之下降，此时，如果电源电压保持不变，迫使增大励磁电流，必需建立更大的气隙磁通量。但是，一般情况下电动机在额定频率工作时，磁路已接近饱和状态。为了保持电动机内部磁通密度不变，只能控制电压，随频率成比例下降。当频率提升超过额定频率时，定子绕组内的感应电动势，呈上升趋势。气隙磁通量将下降而小于额定值。那么，在额定的定子电流下，电动机的输出转矩下降，电动机得不到充分利用。总之，变频调速是通过改变电源频率，实现调速，但同时必然引起气隙磁通量的变化，从而影响电动机的运行性能。如果变频调速时，随着电源频率改变的同时改变电源电压，以保持气隙磁通量不变，那么电动机将获得良好的运行性能。四、主要参考文献与资料获得情况：1易继锴江祥贤侯媛彬.电气传动自动控制原理与设计M.北京:北京工业大学出版社，1997.10-92张燕宾著.SPWM变频调速应用技术M.北京：机械工业出版社，2005.97-1323李凤阁，佟为明等主编.电气控制与可编程序控制器应用技术M.北京：机械工业出版社,2008.182-2414王树编著.变频调速系统