1、本科畢業設計開題報告題 目三相異步電動機變頻調速系統的設計來源工程實際1、 研究目的和意義 異步電機調速系統的種類很多，但是效率很高、性能最好、應用最廣的是變頻調速，它可以構成高動態性能的交流調速系統來取代直流調速系統，是交流調速的主要發展方向。目前變頻器不但在傳統的電力拖動系統中得到了廣泛的應用，而且已擴展到了工業生產的所有領域，以及空調器、洗衣機、電冰箱等家電中。與其它交流電機調速方式對比，變頻調速的優點：平滑軟啟動，降低啟動沖擊電流，減少變壓器占有量，確保電機安全；在機械允許的情況下可通過提高變頻器的輸出頻率提高工作速度；無級調速，調速精度大大提高；電機正反向無需通過接觸器切換；非常方便

2、接入通訊網絡控制，實現生產自動化控制；變頻器總體來說用在啟動頻繁的馬達上，節能效果明顯。2、 國內外發展情況（文獻綜述） 最早的調速系統為直流調速，它的供電系統早期是水銀整流器。 但隨著生產力的提高，對傳動系統要求也隨之提高，直流調速器就出現了許多弊端，在很多方面也都存在限制。所以結構更簡單、運行更可靠、更便于維護、價格更低廉的交流調速器隨之誕生，但是異步電動機當時調速性并不樂觀，難以滿足生產發展的要求。 直到上世紀80年代，電力電子的發展變成了用晶閘管整流供電和現代控制論的迅猛發展是交流調速器取代直流調速成為必然。 進入90年代，通用變頻器以優異的控制性能，在調

3、速領域獨樹一幟，并在工業領域及家電產品中得到迅速推廣。此外，變頻技術和變頻制造從一般意義的拖動技術中分離出來，成為世界各國在工業自動化和機電一體化領域中爭搶先站的陣地，各發達國家更是在該技術領域注入極大地人力物力，使之目前已進入高新技術行業。在進入21世紀的今天，電力電子器件的基片已從硅變換為碳化硅，使電力電子新元件具有了耐高壓、低損耗、耐高溫的優點。3、 研究/設計的目標（1）異步電機的等效電路的設計（2）變頻器主電路各部分設計，確定主電路各部分參數（3）完成過、欠壓保護電路設計及過電流保護設計（4）變頻器工作流程圖設計與繪制4、 設計方案（研究/設計方法、理論分析和原理圖等）本文設計的交直

4、交變頻器由以下幾部分組成，如圖所示：系統原理框圖 （ 供電電源：電源部分因變頻器輸出功率的大小不同而異，小功率的多用單相220V，中大功率的采用三相380V電源。因為本設計中采用中等容量的電動機，所以采用三相380V電源。整流電路：整流部分將交流電變為脈動的直流電，必須加以濾波。在本設計中采用三相不可控整流。它可以使電網的功率因數接近1。濾波電路：因在本設計中采用電壓型變頻器，所以采用電容濾波，中間的電容除了起濾波作用外，還在整流電路與逆變電路間起到去耦作用，消除干擾。逆變電路：逆變部分將直流電逆變成我們需要的交流電。在設計中采用三相橋逆變，開關器件選用全控型開關管IGBT。電流電壓檢測：一般

5、在中間直流端采集信號，作為過壓，欠壓，過流保護信號。控制電路：采用8051單片機和SPWM波生成芯片SA4828，控制電路的主要功能是接受各種設定信息和指令，根據這些指令和設定信息形成驅動逆變器工作的信號。這些信號經過光電隔離后去驅動開關管的關斷。）方案：（1）通過分析分別畫出異步電機的定、轉子圖。為了方便定量分析定、轉子之間的各種數量關系，可將定、轉子放在同一電路中。由于定子、轉子回路的頻率、繞組、匝數不同，故必須進行折算。根據電機學原理，在特定條件下，可得到電動機的T型等效電路。由電機學知識可知：電機轉速n與電源頻率f成正比，因此改變輸入電源的頻率就可以改變電機同步轉速，進而達到異步電機調

6、速的目的。 （2）V/f比恒定控制是異步電機變頻調速中最基本的控制方式。在改變頻率進行調速時，必須采取措施保持磁通恒定為額定值。由電機理論，計算定子的感應電勢有效值，并計算電機的電磁轉矩。通過計算可知：變頻調速時必須使氣隙磁通不變，滿足以上要求從而確定變頻調速的控制方式。 （3）主電路一般由整流電路、直流電路和逆變電路三部分組成。通過對輸出功率的計算來完成整流電路的設計；為保證逆變電路和控制電源能夠得到較高質量的電流或電壓，必須對整流電路的輸出進行平滑，來減少電壓或電流的波動，從而完成中間直流電路及逆變電路部分的設計。 （4）通過計算分析得到三極管的截止、導通狀態

7、，完成過、欠壓保護部分的設計，并對其進行調試，調試方法為：如果電路未起到保護作用，或不夠靈敏，應檢查或通過電位器來調整反相器輸入電平的高低。變頻器過電流保護的主要功能是當電流超過某一額定值時，變頻器通過自關斷電力電子器件切斷輸出電流或調整電動機的運行狀態，減少變頻器的輸出電流。變頻器為實現過電流保護，需從硬件和軟件兩個方面來采取措施，這時需要及時調整保護電路和驅動電路的各部分異常。才能完成過電流保護設計。 （5）通過對以上各部分電路的分析，利用相關軟件可繪制出變頻器工作流程圖，達到完善程序設計的目的。5、方案的可行性分析：（1）參考了相關的文獻和記錄，并在老師的指導下制定了可行的計劃

8、。（2）指導老師從電機自動化方面的教學和科研工作，具有豐富的經驗，在設計過程中遇到的問題可以隨時得到老師詳盡的簡答。（3）學校圖書館收藏了許多有關專業方面的知識書籍和期刊等，還提供了網絡化的機房，可以在中國知網網、維普網、超星數字圖書館等查詢有關資料及電子圖書等；（4）通過三年多的大學學習，本人已經積累了一定的相關方面的經驗，對本課題所涉及的相關知識有一定的了解，（5）多次參加實習，包括電廠見習，生產實習等，已經有了一定的實踐基礎。6、 時間進程完 成 內 容1-2周查閱資料3-4周對資料進行整合5-6周根據設計要求及設計初步方案確立詳細的設計方案7-8周準備各種軟件正式進入設計階段9-11周

9、主電路及控制電路的設計12-14周繪制有關的電路圖及變頻器流程圖15-16周撰寫論文17周完成畢業設計18周參加論文答辯7、參考文獻1李先彬.電力系統自動化,中國電力出版社,2005.2邱關源.電路,等教育出版社,2005.3張保會.電力系統繼電保護,中國電力出版社,2010. 4王廷才.變頻調速系統設計與應用,機械工業出版社,2012. 5周志敏.變頻調速系統設計與維護,中國電力出版社,2007. 6周志敏.變頻調速系統工程設計與調試,人民郵電出版社,2009. 7張占彪.試論變頻調速異步電動機在設計中的注意要點,2014.8電氣應用2011年總索引.電氣應用,2012.9崔堅.西門子S7可編程控制器STEP7編程指南,機械工業出版社,2007.10Low-voltage distribution design specifications S. Chi