1、現代交流調速系統緒論 19世紀70年代前后,直流電動機和交流電動機出現，人類社會進入了以電動機為動力設備的時代。0.1交流調速技術發展概況與發展趨勢 根據采用的電流制式不同，電動機分為直流電動機和交流電動機兩大類，其中交流電動機擁有量最多。 交流電動機分為同步電動機和異步（感應）電動機兩大類： 電動機的轉子轉速與定子電流的頻率保持嚴格不變的關系，即是同步電動機；反之，若不保持這種關系，即是異步電動機。機械式換向器表面線速度及換向電壓、電流有一極限容許值，限制了電機的轉速和功率。0.1.1直流調速技術存在的問題為使機械式換向器能夠可靠工作，增大了電樞和換向器直徑，使電機體積增大，轉動慣量大，對于

2、快速響應的生產工藝，采用直流調速方案難以實現。機械式換向器必須經常檢查和維修，電刷必須定期更換。維修費用高。在一些易燃、易爆的生產場合，一些多粉塵、多腐蝕性氣體的生產場合不能或不宜使用直流調速系統。（1）電力電子器件GTR、GTO、VDMOS-IGBT等（2）脈寬調制（PWM）技術（3）矢量控制理論的誕生和發展（4）計算機控制技術的迅速發展和廣泛應用0.1.2 交流調速技術的發展概況 交流調速技術的發展過程表明，現代工業生產及社會發展的需要推動了交流調速的發展；現代控制理論的發展和應用、電力電子技術的發展和應用、微機控制技術及大規模集成電路的發展和應用為交流調速的發展創造了技術和物質條件。 交

3、流調速取代直流調速已是必然，當前交流調速系統正朝著高電壓、大容量、高性能、高效率、綠色化、網絡化的方向發展，主要有：0.1.3 現代交流調速技術的發展趨勢、高性能交流調速系統的進一步研究與技術開發；、新型拓撲結構功率變換器的研究與技術開發；、PWM模式的改進和優化；、中壓變頻裝置研究。（1）控制理論與控制技術方面的研究與開發，如下： 矢量控制理論及其他現代控制理論隨著交流調速的發展而不斷完善；轉子磁鏈定向的異步電動機矢量控制；直接轉矩控制技術等。（2）變頻器主電路拓撲結構研究與開發 提高變頻器的輸出效率；電力電子逆變器朝著高頻化、大功率方向發展；矩陣式變頻器提高輸出頻率（3）PWM模式改進與優

4、化研究 為解決三電平中壓變頻器中點電壓偏移問題，研究了虛擬電壓矢量合成PWM模式，并取得了具有實用價值的研究成果。（4）中壓變頻裝置的研究與開發 中壓是指電壓等級為1kV10kV，中、大功率是指功率等級在300kW以上。隨著全控型功率器件耐壓的提高，中壓變頻器的應用迅速加快了。應用較多的是采用IGBT、IEGT、IGCT三電平中壓變頻器及級聯式單元串聯多電平中壓變頻器。 現代交流調速系統有交流電動機、電力電子功率變換器、控制器和檢測器等四大部分組成，如圖0-11所示。0.2現代交流調速系統的類型圖圖0-11現代交流調速系統組成示意圖現代交流調速系統組成示意圖 根據被控對象交流電動機的種類不同，

5、現代交流調速系統可分為異步電動機調速系統和同步電動機調速系統。由同步電動機轉速公式 0.2.1同步電動機調速系統的基本類型sp60/nfn可知，同步電動機惟一依靠變頻調速。因此又分為兩類：1.他控式同步電動機調速系統 用獨立的變頻裝置作為同步電動機的變頻電源叫做他控式同步電動機調速系統。2.自控式同步電動機調速系統采用頻率閉環方式的同步電動機調速系統叫做自控式同步電動機調速系統，是用電機軸上所裝轉子位置檢測器來控制變頻裝置觸發脈沖，使同步電動機工作在自同步狀態。他又分為兩類，如下：（1）負載換向自控式同步電動機調速系統（無換向器電機）（2）交-交變頻供電的同步電動機調速系統0.2.2異步電動機

6、調速系統的基本類型進一步可分為：（1）轉差功率消耗型調速系統（2）轉差功率回饋型調速系統（3）轉差功率不變型調速系統 現代交流調速系統有交流電動機、電力電子功率變換器、控制器和檢測器等四大部分組成，如圖0-11所示。0.3現代交流調速系統的調速方法和應用領域0.3.1現代交流調速系統的調速方法1.同步電動機的調速方法同步電動機的轉速公式為：ssp60/nnfn式中， 為同步頻率； 為同步轉速； 為極對數。sfsnpn 現代同步電機的調速方法有變頻調速、最大轉矩控制、100%功率因數控制等方法。2.異步電動機的調速方法（1）變壓變頻調速異步電動機的調速公式為：ssspp6060(1)(1)(1)2fnssnsnn異步電動機的調速方法是通過改變同步頻率 或改變轉差率 來實現轉速調節與控制。sfS（2）繞線轉子異步電動機的雙饋調速與串級調速 繞線轉子異步電動機的雙饋調速與串級調速是通過轉差功率回饋（電網）方式實現轉速調節與控制。0.3.2交流調速