前言：中文期刊网精心挑选了交流电动机的应用范文供你参考和学习，希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感，欢迎阅读。
交流电动机的应用范文1
关键词：变频；变转差率；开环和闭环控制
中图分类号：U264.91+3.4文献标识码：A
交流电动机调速方法近年来得到了广泛的应用，它的惯量小、结构设计简单、可在恶劣环境中使用，并且维护检修比较方便、容易实现高速化、高压化以及大容量化，还具有非常明显的成本优势。交流电动机调速技术因其具有优质、节电、降耗、增产的特点已经逐渐成为我国电气传动的中枢。
虽然交流电动机调速方法在现实使用中具有明显的优势，但是由于很多企业和部门对于交流电动机调速的方法缺乏明确的判断和认识，对于各种调速方案的使用条件和优缺点认识不够，在使用过程中出现了一系列的问题，不能使各种调速方案的作用得到最大化的发挥。为了避免这些问题的出现和蔓延，也为了进一步提高对于交流电动机调速方法及其控制方案的理解，本文从交流电动机调速的基本方法及其装置入手，对交流电动机的调速控制方法及其 特点进行了详细的分析，并研究了各类交流电动机的调速控制方案的适用场合和条件，为交流电动机调速方案作用的最大化发挥提供了参考和指导。
1 交流电动机调速方法阐述
根据交流电动机的基本转速公式(下式(1)、(2))可以发现只要改变转差率S、交流电机供电率F以及极对数P中的任意一个交流电机的转速就会发生改变，由此引出了三最基本的调节电机转速的方法，即常说的变频调速(改变频率f1)、变转差率调速（改变s）、变极调速（变极对数p）三种调速方式。
同步电动机转速公式：N0=60F/P(1)
异步电动机的转速公式：N=N0(1-S)=60F/P(1-S) (2)
式中： P为极对数；
F为频率；
S为转差率（0～3%或0～6%）。
由于电机供电率F的改变比转差率S和极对数P的改变要简单得多，所以变频调速在实际中比另外两种调速方式的应用要广泛的多，特别是近年来静态电力变频调速器的迅速兴起和发展促使了三相交流电动机变频调速成为当前电气调速的主流。总的来说，交流电动机的调速方法有不改变同步转速和改变同步转速两种方式。基于此，在生产实际中，不改变同步转速的调速方法有应用油膜离合器、液力偶合器、电磁转差离合器等调速以及绕线式电动机的串级调速、斩波调速以及转子串电阻调速。我们还应该注意到仅仅改变电动机的频率不一定能获得良好的变频特性，还需要对对电压做出调整，以便使磁通保持在一个恒定位置。
2各种调速方法及其装置的特征分析
（1）变频调速
变频调速是一种改变同步转速的调速方法，它的主要装置是能够改变电源频率的变频器。一般有两大类变频器：交流－交流变频器以及交流－直流－交流变频器，而我国使用的是后一种变频器。它的主要特点如下表1所示：
表1 变频调速的主要特点
（2）转子串电阻调速
转子串电阻调速的原理是转子串电阻加大了电动机的转差率，因而串入的电阻越大就会使转速越低，对设备的要求比较简单，但是在使用过程中会产生热量。它的主要特点如下表2所示：
表2 转子串电阻调速的主要特点
（3）定子调压调速
定子电压的改变会产生一系列机械特性各异的曲线，进而产生不同转速。但是电压的平方正比于电动机的转矩决定了该方法的调速范围不大。基于此，在实际应用中有人提出了转子电阻值大的笼型电动机或者在绕线式电动机上串联频敏电阻能够扩大其调速范围的观点，并得到了证实。调压调速的核心设备是一个能使电压发生改变的电源，主要有晶闸管调压、自耦变压器、串联饱和电抗器等几种，其中以第一种调压方式为最好。它的主要特点如下表3所示：
表3 定子调压调速的主要特点
（4）串级调速
串级调速是通过在绕线式电动机转子回路中联入可变附加电势来改变电动机转差的一种调速方法。在这个过程中可变附加电势对于转差功率的吸收能力决定了串级调速的程度，并且根据吸收方式的不同，串级调速又可分为晶闸管串级调速、机械串级调速以及电机串级调速三种形式，第一种为最常用的形式。它的主要特点如下表4所示：
表4 串级调速的主要特点
（5）变极调速
该种方法主要是针对笼型电动机而言的，它改变的是定子绕组的接线方式，因此设备要求比较简单。它的主要特点如下表5所示：
表5 变极调速的主要特点
参考文献
[1] 周志敏，周纪海，纪爱华.变频调速系统设计及维护[M].北京：中国电力出版社，2007：76.
[2] 王晓明.电动机的单片机控制(第二版)[M].北京：北京航空航天出版社，2007：157-158.
交流电动机的应用范文2
关键词 脉宽调制（PWM） 控制技术 变频器
中图分类号：TM33 文献标识码：A
为提高环境的舒适性， 在电梯、电动车上采用变频器调速，可以改善加速与减速的平滑性，从而可提高乘坐的舒适感。实现自动化，使设备小型化，近几年来，通用变频器在国民经济各部门得到了迅速的推广应用。
一、电器传动国内外发展概况
电器传动是指以各类电动机为动力的传动装置与系统。因电动机种类的不同，有直流电动机传动、交流电动机传动、步进电动机传动、伺服电动机传动、等等。众所周知，直流电动机尽管比交流电动机结构复杂、成本高维修保养费用较贵，但其调速性能很好，所以，在调速传动领域中一直占主导地位。然而，由于电力电子技术的迅速，发展，使电器传动发生了重大变革，即交流调速传动迅猛发展，电器传动交流化的新时代已经到来。
交流电动机与直流电动机相比，有结够简单、牢固、成本低廉等许多点，缺点是调速困难、现在，借助电力电子技术以解决了交流电动机调速问题，交流电动机调速传动已占主导地位。据日本早年统计，1975年交流电动机调速与直流电动机调速之比是1 ：3，而到了1985年成了3 ：1。近10多年来发展更快。20世纪末，在工业发达国家，交流调速已占主导地位。
纵观交流电动机调速传动发展的过程，大致是沿着三个方向发展的：一个是取代直流调速实现少维修、省力化为目标的高性能交流调速；另一个是以节能为目的的，改恒速为调速，用于交流电气传动中的变频器实际上是变压（Variable Voltage，简称 VV） 变频（Variable Frequency 简称VF） 器，即VVVF.正弦波PWM法（SPWM）是为了克服等脉宽PWM法的缺点而发展来的.它从电动机供电电源的角度出发，着眼于如何产生一个可调频调压的三相对称正弦波电源。
直流可以认为是频率为零的交流，由直流变为定频定压或调率调压交流电的变频器，称为逆变器。
将整流电路、逆变器电路、检测电路、保护电路等集成于一体的功率集成电路（Power Integrated Circute ，简称PIC） 等。
二、步进电动机PWM控制信号生成方法
现代步进电动机控制电路有两种类型，一类是适用于个人计算机（PC）控制的，指令及控制信号通过串行接口传送，也可以通过计算机下装程序后脱机运行.这类控制电路称为I/O主控制器.另一类适用于可编程序控制器（PLC）或单片机控制、指令和数据是通过并行口传输的.这类控制电路称为定位主控制器。
I/O主控制器由CPU及电路够成，本身就是一台计算机，与PC联机，可以使用高级语言编程及调试，进行实时的操作，有的其内部设有EEPROM，并设有有关程序控制指令，一旦将程序装入，可以脱机运行，使系统成本降低。
定位主控制器与通用PLC、单片机够成系统，用于定位点数较少的应用场合，适用于简单、重复性大的工作。
三、工厂使用通用变频器
近几年来，通用变频器在国民经济各部门得到了迅速的推广应用。应用的领域，如果按照负载的种类来分，有如下各类：
（一）风力水力机械类。
1、冷却塔冷却水温度控制，用温度传感器检测出冷却水温度，用以控制冷却风扇的转速（变频调速），使冷却水温自动地保持一定，可节电和降低噪声。
2、制冰机鼓风量控制，在制冰过程中，为了使冰中不要有气泡，以便制出透明冰块，就要改变冷风的风量：在冷冻初期，加大冷风量；而在冷冻的中期和后期，将冷风量将到50%以下，使冰块透明。
3、工厂操作台有害气体排气风机的控制，当一个操作台上有人正在操作，有害气体放出时，操作台上方抽风风道的阀门即打开，同时送出一个调频信号。根据风道阀门开闭的多少调节抽风机的转速。这样既可充分地排出有害气体，又可节能；同时也避免了因风道阀门闭合，使抽风机转速不变而产生的刺耳的尖噪声。
4、水塔水位自动控制，检测水箱水位的高低，调节扬水泵的转速，使水位保持一定。这样既可以防止水箱内的水水箱溢出，又可防止枯水，同时又可以节电。
（二）工作机械类。
1、平面磨床，用变频器驱动平面磨床的磨头电动机。在研磨超硬质材料时，必须高速研磨。这时使用专用高速电动机，要求变频器的输出频率达一百至数百赫兹。使用变频器不但可以方便地获得可调的高速，而且可以提高加工精度。
2、冲压机，传统的冲压机电动机为直流电动机或滑差电动机。改为标准的交流电动机，由变频器驱动后，不但可根据冲压材料的材质、板厚和加工内容，任意地调节冲压速度，而且安全、节电。
3、机床工作台走行装置， 机床工作台走行装置原由变极电动机驱动。改用普通电动机， 由变频器驱动后，可平滑地调速，使操作性能提高，并且使电动机小型化、轻量化。
4、起重机运行小车电动机的控制， 起重机 （行车） 运行小车电动机改用变频器供电驱动后，可平稳地起动和停车，避免因起动和突停造成起吊重物的摆动；可低速移动，使起吊重物正确地定位，同时可降低噪声，电梯也是。.
其它，还有车床、铣床的驱动、离心分离机的驱动、污水处理机械的驱动等等。
四、工厂使用通用变频器的好处
通用变频器之所以得到广泛的应用，究其原因，主要是因为使用变频器后，可以达到以下几个目的：
1、节能：对于风机、泵类等机械，需要按所要求的流量调节电动机转速的，以及对于挤出使用变频器调速机、搅拌机等需要按负载状态调节电动机转速的， 使用变频器后，可以节电节能。可节电49% 。
2、实现自动化：可以提高搬运机械的停车精度；可提高流水线调速控制的精度；加反馈控制环节以控制流量，可实现流量控制的自动化等。
3、提高产品质量：在产品制造业中，使用变频器调速可实现最合适的作业线速度控制， 在加工工业中，使用变频器调速可实现最合适的加工速度等，由此而使产品质量提高。
4、使设备小型化：转速越高，则机械的体积也越小。所以使用变频器调速，提高设备的转速，可使设备小型化，由于软起动、软停止，冲击减小，可削减机械设备的设计裕量，从而也可实现设备的小型化。
5、延长设备的使用寿命：使用变频器可使电动机软起动、软停止，避免对机械的冲击，可以延长设备的使用寿命。
6、降低噪音，：按负载的大小调节转速，可以降低机械和风机等的噪声。
交流电动机的应用范文3
关键词:异步电动机 能耗制动 半波整流
前言
由于很多生产机械都希望在停车时有适当的制动作用,使运动部件迅速停车。而停车制动常用的有机械制动和电气制动等多种方法。其中能耗制动是一种应用很广泛的电气制动方法,其制动准确可靠、制动转矩较平滑、对电网无冲击作用,不但应用于异步电动机,而且应用于同步电动机和直流电动机的制动系统。
那么能耗制动的理论依据又是什么呢?
1、能耗制动的理论依据
能耗制动是在电动机定子绕组与三相交流电源断开之后,立即使其两相定子绕组接上直流电源,于是定子绕组中产生一个静止磁场,转子由于惯性继续在这个磁场中旋转,因此在转子导体里产生感应电动势和感应电流,转子电流又受到静止磁场对它的电场力的作用,从而产生一个转矩,这个转矩阻碍了转子的继续转动,因而产生制动作用,使电动机迅速减速而停止。
2、半波能耗制动电路分析
(1)电路组成
图1是国家试题库维修电工初级工考证技能考核的单相半波能耗制动电路图,其电路主要分为两部分:主电路和控制电路。所用的主要元器件有:转换开关、熔断器、交流接触器、热继电器、按钮、时间继电器、整流二极管。
(2)控制原理
①合上组合开关QF接通三相交流电源。
②按下启动按钮SB1,接触器KM1线圈通电并自锁,主触头闭合,电动机接入三相电源而启动运行。
③当需要停止时,按下停止按钮SB2,KM1线圈断电,其主触头全部释放,电动机脱离电源。
④此时,接触器KM2和时间继电器KT线圈通电并自锁,KT开始计时,KM2主触点闭合将直流电源接入电动机定子绕组,电动机在能耗制动下迅速停车。
另外,当时间继电器KT的整定时间到其延时动断触点断开,接触器KM2线圈断电,KM2主触点断开,使定子绕组脱离直流电源,能耗制动及时结束,保证了停止准确。
⑤该电路的过载保护由热继电器完成。
⑥互锁环节:
()KM2动断触点互锁KM1线圈,KM1动断触点互锁KM2线圈。保证了两个接触器不可能同时得电,避免了电源短路事故发生。
()停止按纽SB2采用复合式按钮,实现了KM1线圈首先断电KM2线圈才得电的联锁控制。保证了在电动机没有脱离三相交流电源时,直流电源不可能接入定子绕组。
⑦直流电源采用二极管单相半波整流电路,电阻R用来调节制动电流大小,改变制动力的大小。
注:KT瞬动常开触点的作用:为防止KT线圈断线或机械卡住故障时KT不动作造成无法切除直流电源的事故。
(3)电路存在的问题
半波能耗制动的直流电流较小,在气隙中的磁通量也较小,产生的制动转矩较小,制动时间就会较长,制动效果不好。尤其是对于功率较小的电动机,根本无法刹车。另外该电路中的FR采用两极型的热继电器,只对于Y形联接的电动机适用;但接法的电动机一旦缺相还能继续运行,两极型的热继电器将不能起到缺相保护作用,势必会烧毁电机。为此针对该电路存在的问题,我们对电路进行改进并通过实验取得了一定尝试。
3、电路改进
为了提高制动效果,必须加大磁场,而磁场的加大又是依靠增大电流来实现,为此,首先把半波整流换成桥式全波整流,使输出的直流电流增大,这样交流电动机的定子绕组中产生的磁场较强,从而产生较大的制动转矩,制动的效果明显。其次,全波整流的直流成分相对较大,在交流电动机呈感性的定子绕组中,定子电路的励磁电流比较稳定,交流电动机的磁场相对也很稳定,能耗制动的精确度较好。第三,在全波整流的过程中,由于定子绕组的电流比较稳定,整个电路的工作稳定性相对较好,安全系数大。但采用变压器比较笨重,成本比较高。图2是改进后的电路图。
图2
结束语
能耗制动所需的时间长短和是负载转矩、稳定的转速以及接入的直流电流等有关,这也正体现了它制动准确的特点。但如果采用半波整流,其直流电流较小,而且含有的交流成分较多,能耗制动的特点体现不出来。而利用全波整流则可以克服这一点。
参考文献
1.赵承荻、王新出.维修电工实习与考级[M].北京:高等教育出版社,2005
交流电动机的应用范文4
关键词：异步电机；工作原理；运行维护
中图分类号：TM343 文献标识码：A
收录日期：2014年5月14日
电能是国民经济中应用最广泛的能源，而电能的生产、传输、分配和使用等各个环节都依赖于各种各样的电机；电力拖动是国民经济各部门中采用最多最普遍的拖动方式，是生产过程电气化、自动化的重要前提。由此可见，电机及电力拖动在国民经济中起着极其重要的作用。
一、电机的分类
（一）按工作电源分类。根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。
（二）按结构及工作原理分类。电动机按结构及工作原理可分为异步电动机和同步电动机。同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同电动机。异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机。交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。直流电动机按结构及工作原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机又分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机又分为稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。
（三）按起动与运行方式分类。电动机按起动与运行方式可分为电容起动式电动机、电容盍式电动机、电容起动运转式电动机和分相式电动机。
（四）按用途分类。电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。驱动用电动机又分为电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机及其他通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等。
（五）按转子的结构分类。电动机按转子的结构可分为笼型感应电动机（旧标准称为鼠笼型异步电动机）和绕线转子感应电动机（旧标准称为绕线型异步电动机）。
（六）按运转速度分类。电动机按运转速度可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。低速电动机又分为齿轮减速电动机、电磁减速电动机、力矩电动机和爪极同步电动机等。调速电动机除可分为有级恒速电动机、无级恒速电动机、有级变速电动机和无级变速电动机外，还可分为电磁调速电动机、直流调速电动机、PWM变频调速电动机和开关磁阻调速电动机。
二、电动机技术发展现状
电动机的功能是将电能转换成机械能，它可以作为拖动各种生产机械的动力，是国民经济各部门应用最多的动力机械。在现代化工业生产过程中，为了实现各种生产工艺过程，需要各种各样的生产机械。拖动各种生产机械运转，可以采用气动，液压传动和电力拖动。由于电力拖动具有控制简单、调节性能好、耗损小，能实现远距离控制和自动控制等一系列优点，因此大多数生产机械都采用电力拖动。
按照电动机的种类不同，电力拖动系统分为直流电力拖动系统和交流电力拖动系统两大类。
纵观电力拖动的发展过程，交、直流两种拖动方式并存于各个生产领域。在交流电出现以前，直流电力拖动是唯一的一种电力拖动方式，19世纪末期，由于研制出了经济实用的交流电动机，致使交流电力拖动在工业中得到了广泛的应用，但随着生产技术的发展，特别是精密机械加工与冶金工业生产过程的进步，对电力拖动在起动，制动，正反转以及调速精度与范围等静态特性和动态响应方面提出了新的，更高的要求。由于交流电力拖动比直流电力拖动在技术上难以实现这些要求，所以20世纪以来，在可逆，可调速与高精度的拖动技术领域中，相当时期内几乎都是采用直流电力拖动，而交流电力拖动则主要用于恒转速系统。
虽然直流电动机具有调速性能优异这一突出特点，但是由于它具有电刷与换向器（又称整流子），使得他的故障率较高，电动机的使用环境也受到了限制（如不能在有易爆气体及尘埃多的场合使用），其电压等级，额定转速，单机容量的发展也受到了限制。所以，在20世纪六十年代以后，随着电力电子技术的发展，半导体交流技术的交流技术的交流调速系统得以实现。尤其是七十年代以来，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，为交流电力拖动的广泛应用创造了有利条件。诸如交流电动机的串级调速，各种类型的变频调速，无换向器电动机调速等，使得交流电力拖动逐步具备了调速范围宽，稳态精度高，动态响应快以及在四象限做可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面完全可与直流电力拖动媲美。此外，由于交流电力拖动具有调速性能优良，维修费用低等优点，将广泛应用于各个工业电气自动化领域中，并逐步取代直流电力拖动而成为电力拖动的主流。
三、异步电机的发展
异步电机是一种交流电机，也叫感应电机，主要作电动机使用。它有如下优点：结构简单、运行可靠、制造容易、价格低廉、坚固耐用，而且有较高的效率和相当好的工作特性。异步电机主要的缺点是：目前尚不能经济的在较大范围内平滑调速以及它必须从电网吸收滞后的无功功率，虽然异步电机的交流调速已有长足进展，但成本较高，尚不能广泛使用；在电网负载中，异步电机所占比重较大，这个滞后的无功功率对电网是一个相当重的负担，它增加了线路损耗、妨碍了有功功率的输出。当负载要求电动机容量较大而电网功率因数又较低的情况下，最好采用同步电动机来拖动。
异步发电机的发展对发电机产业产生了较大的冲击力。主电容器是用来使发电机建立空载电压的电容器，一般是将它们联结成一组，并接于发电机出线端。附加电容器要根据实际负荷的大小进行投，所以它们必须分成若干组分别接入电路。附加电容器是用来使发电机由空载至满载，维持发电机额定电压不变的电容器。
2010年我国异步发电机行业面对新的发展形势，因为新进入企业不断增多，上游原材料价格持续上涨，发电机租赁行业发展的也相当不错。导致行业利润降低，因此我国异步发电机行业市场竞争也日趋激烈。必需并联恰当数值的励磁电容。固然受金融危机影响使得异步发电机行业近两年发展速度略有减缓，但跟着我国国民经济的快速发展以及国际金融危机的逐渐消退，我国异步发电机行业重新迎来良好的发展机遇。异步发电机在水轮机的驱动下，当其转速达到额定值时，利用其剩磁建立微小的剩磁电压。
异步电念头加上适量的电容器，便成为一台异步发电机，也就是将所需要的电容器，并接在异步电念头定子出线端即可。对于感性负荷则应将其附加电容器并接在负荷之上，随负荷的投入而投入。面临这一现状，异步发电机行业业内企业要积极应对，注重培养立异能力，不断进步自身出产技术，加强企业竞争上风，与此同时异步发电机行业内企业还应全面掌握该行业的市场运行态势，不断学习该行业最新出产技术，了解该行业国家政策法规走向，把握同行业竞争对手的发展动态，只有如斯才能使企业充分了解该行业的发展动态及自身在行业中所处地位，并制定准确的发展策略以使企业在残酷的市场竞争中取得领先上风。
交流电动机的应用范文5
关键词：交流调速；半导体；电动机；变频
提高交流传动系统的性能，国内外有关研究工作正围绕以下几个方面展开：采用新型功率半导体器件和脉宽调制（PWM）技术 采用新型功率半导体器件和脉宽调制（ ） 功率半导体器件的不断进步，尤其是新型可关断器件，如 BJT（双极型晶体管） 、 MOSFET（金属氧化硅场效应管） 、IGBT（绝缘栅双极型晶体管）的实用化，使得开关高频 化的 PWM 技术成为可能。目前功率半导体器件正向高压、大功率、高频化、集成化和智能 化方向发展。典型的电力电子变频装置有电压型交-直-交变频器、电流型交-直-交变频器和 交-交变频器三种。 电流型交-直-交变频器的中间直流环节采用大电感作储能元件， 无功功率 将由大电感来缓冲，它的一个突出优点是当电动机处于制动（发电）状态时，只需改变网侧 可控整流器的输出电压极性即可使回馈到直流侧的再生电能方便地回馈到交流电网， 构成的 调速系统具有四象限运行能力， 可用于频繁加减速等对动态性能有要求的单机应用场合， 在 大容量风机、泵类节能调速中也有应用。电压型交-直-交变频器的中间直流环节采用大电容 作储能元件，无功功率将由大电容来缓冲。对于负载电动机而言，电压型变频器相当于一个 交流电压源，在不超过容量限度的情况下，可以驱动多台电动机并联运行。电压型 PWM 变 频器在中小功率电力传动系统中占有主导地位。 但电压型变频器的缺点在于电动机处于制动 （发电） 状态时， 回馈到直流侧的再生电能难以回馈给交流电网， 要实现这部分能量的回馈， 网侧不能采用不可控的二极管整流器或一般的可控整流器， 必须采用可逆变流器， 如采用两 套可控整流器反并联、采用 PWM 控制方式的自换相变流器（“斩控式整流器”或 “PWM 整 流器”） 。网侧变流器采用 PWM 控制的变频器称为“双 PWM 控制变频器”，这种再生能量回 馈式高性能变频器具有直流输出电压连续可调，输入电流（网侧电流）波形基本为正弦，功 率因数保持为 1 并且能量可以双向流动的特点， 代表一个新的技术发展动向， 但成本问题限 制了它的发展速度。通常的交-交变频器都有输入谐波电流大、输入功率因数低的缺点，只 能用于低速（低频）大容量调速传动。为此，矩阵式交-交变频器应运而生。矩阵式交-交变 频器功率密度大，而且没中间直流环节，省去了笨重而昂贵的储能元件，为实现输入功率因 数为 1、输入电流为正弦和四象限运行开辟了新的途径。 随着电压型 PWM 变频器在高性能的交流传动系统中应用日趋广泛，PWM 技术的研究 越来越深入。
普通 PWM 变频器的输出电流中往往含有较大的和功 率器件开关频率相关的谐波成分， 谐波电流引起的脉动转矩作用在电动机上， 会使电动机定 子产生振动而发出电磁噪声， 其强度和频率范围取决于脉动转矩的大小和交变频率。 如果电 磁噪声处于人耳的敏感频率范围， 将会使人的听觉受到损害。 一些幅度较大的中频谐波电流 还容易引起电动机的机械共振，导致系统的稳定性降低。为了解决以上问题，一种方法是提 高功率器件的开关频率， 但这种方法会使得开关损耗增加； 另一种方法就是随机地改变功率 器件的导通位置和开关频率，使变频器输出电压的谐波成分均匀地分布在较宽的频带范围 内，从而抑制某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 PWM 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 应用矢量控制技术、直接转矩控制技术及现代 现代控制理论 交流传动系统中的交流电动机是一个多变量、 非线性、 强耦合、 时变的被控对象， VVVF 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。20 世纪 70 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耦， 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，又提出了一些新的 控制方法，如直接转矩控制、电压定向控制等。尤其随着微处理器控制技术的发展，现代控 制理论中的各种控制方法也得到应用， 如二次型性能指标的最优控制和双位模拟调节器控制 可提高系统的动态性能，滑模（Sliding mode）变结构控制可增强系统的鲁棒性，状态观测 器和卡尔曼滤波器可以获得无法实测的状态信息，自适应控制则能全面地提高系统的性能。
广泛应用微电子技术 广泛应用微电子 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 （ Digital Signal Processor--DSP ） 专 用 集 成 电 路 、 （Application Specific Integrated Circuit--ASIC）等。
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 20 世纪 80 年代永磁材料特别是钕铁硼永磁的发 展， 永磁同步电动机（Permanent-MagnetSynchronous Motor--PMSM）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。此外，开关变磁阻理论使开关磁阻电动机 （Switched Reluctance Motor--SRM） 迅速发展， 开关磁阻电动机与反应式步进电动机相类似， 在加了转子位置闭环检测后可以有效地解决失步问题，可方便地起动、调速或点控，其优良 的转矩特性特别适合于要求高静态转矩的应用场合。 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。
参考文献：
[1]《计算机操作系统教程》张尧学清华大学出版社（第二版）
交流电动机的应用范文6
关键词：三相异步电动机；通用变频器；PWM技术；全数字化控制系统
中图分类号：TM921
文献标识码：A
文章编号：1009-2374（2012）21-0010-03
近年来，随着能源日益减少，新型节电设备的不断更新和科学技术的飞跃发展，合理化的设计和节电设备的日益广泛应用，给人们工作和生活带来了更多的方便。
1 交流电动机调速系统的发展过程
1.1 交流电动机励磁调速
早期用原动机来驱动一台发电机，而通过控制发电机的励磁来调节发电机的输出电压，借此来调节被驱动电机的转速和电机有功功率输出，还可以关闭和起动电机。
1.2 电流电动机可控整流调速
随着科学技术不断发展，发明了通过晶闸管的导通时间来控制电压（可控整流技术）。首先是调速系统响应速度得到了很大提高，并且很好地解决了低速情况下的电流断续问题。可控硅调速是用改变可控硅导通角的方法来改变电动机端电压的波形，从而改变电动机端电压的有效值，达到调速的
目的。
1.3 内容摘要
1.3.1 变频调速方法
变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。变频调速系统主要通过变频器进行，变频器可分成交流－直流－交流变频器和交流－交流变频器两大类，目前国内大都使用交流－直流－交流变频器。
变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：（式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数），通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。
1.3.2 变极对数调速方法
这种调速方法是用改变定子绕组的接红方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的，本方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。
变频器调速的特点是平稳、可根据需要调节速度，是未来交流电动机的发展方向。
2 交流电动机调速系统方案论证
2.1 单片机调速
随着全球范围的数字化控制系统的发展，人们对数字化信息的依赖程度也越来越高。实现调速系统全数字化控制不仅能使交流调速系统与信息系统紧密结合，而且可以提高交流调速系统自身的
功能。
由于交流电机控制理论不断发展，控制策略和控制算法也日益复杂。扩展卡、滤波器、FFT、状态观测器、自适应控制、人工神经网络等均应用到了各种交流电机的矢量控制或直接转矩控制当中。因此，DSP芯片在全数字化的高性能交流调速系统中找到施展身手的舞台。在交流调速的全数字化的过程当中，各种总线也扮演了相当重要的角色。STD总线、工业PC总线、现场总线以及CAN总线等在交流调速系统的自动化应用领域起到了重要的作用。
2.2 PWM调速
PWM控制是交流调速系统的控制核心，它可以完成任何控制算法的最终实现。
关于PWM控制方案已经在各领域有了多个版本的应用，尤其是微处理器技术应用在PWM技术之后，总是不断有新的技术更新，从开始追求电压波形的正弦，到电流波形的正弦，再到磁通的正弦；从最初效率最大化、转矩脉动少到后来的以消除噪音为主攻课题，这些都是PWM控制技术的不断升级和完善。目前，越来越多的新方案不断地被提出和应用，说明这项技术的应用空间十分广泛。其中，空间矢量PWM技术以其电压利用率高、控制算法简单、电流谐波小等特点在交流调速系统中得到了越来越多的应用。V/f恒定、速度开环控制的通用变频调速系统和滑差频率速度闭环控制系统，基本上解决了异步电机平滑调速的问题。然而，当生产机械对调速系统的动静态性能提出更高要求时，上述系统还是比直流调速系统略逊一筹。原因在于，其系统控制的规律是从异步电机稳态等效电路和稳态转矩公式出发推导出稳态值控制，完全不考虑过渡过程，系统在稳定性、起动及低速时转矩动态响应等方面的性能尚不能令人满意。
异步电机是一个多变量、强耦合、非线性的时变参数系统，很难直接通过外加信号准确控制电磁转矩，但若以转子磁通这一旋转的空间矢量为参考坐标，利用从静止坐标系到旋转坐标系之间的变换，则可以把定子电流中励磁电流分量与转矩电流分量变成标量独立开来，进行分别控制。这样，通过坐标变换重建的电动机模型就可等效为一台直流电动机，从而可像直流电动机那样进行快速的转矩和磁通控制即矢量控制。
3 交流电动机调速系统主电路设计
综合设备除了计算机外，其他设备的传动、机床、机器人和自动装置的传动、电动汽车以及火车传动等，都离不开调速系统。经过漫长的发展，交流调速电气传动已上升为电气调速的主导潮流，一步一步取代传统的直流调速传动。
变频器对变换的逆变电源成为变频电源的形式，主要是利用了电机调速用的变频调速器，从而使普通的交流稳压电源形式得到变化的效果，所以对变频电源的主要功能是将现有的交流电网电源变换成所需要频率的稳定的纯净的正弦波电源的效果，理想的交流电源的特点是频率的稳定。异步电动机与同步发电机同轴连接，通过变频器控制电动机的转速可以准确控制发电机输出电流的频率大小，而同步发电机输出电压幅值E与磁通Φ有关，因此调节励磁单元所提供的励磁电流即可以控制发电机输出电压的幅值，最终达到电压、频率分别可调，波形为正弦波。
PLC是整个控制系统的核心，它可以给变频器输出转速信号，控制电机的转速；可以按照拟定的控制策略给出励磁单元控制信号，实现与发电机同步电频可调。从而实现整个变频电源输出频率、幅值的连续可调。同时，与触摸屏进行实时通讯，为触摸屏的显示提供数据，并对于触摸屏输入的信息进行处理等，更加人性化。
变频恒压供水节制系统通过测到的管网压力，经变频器的内置PID调节器运算后，调节输出频率，实现管网的恒压供水。变频器的频率超限信号（一般可作为管网压力极限信号）可适时报信PLC举行变频泵逻辑切换。为防止水锤征象的孕育发生，泵的启停将联动其出口阀门。
假定系统由四台水泵、一台变频器、一台PLC和一个压力变送器及若干辅助器件构成。安装于供水管道上的压力变送器将管网压力转换成0～5V或4～20mA的电信号；变频调速器用于调节水泵转速；PLC用于逻辑切换。如果1#水泵到50Hz但实际值没达到设定值时，1#水泵转到工频，约10秒后，变频器带2#水泵加速，如果还没达到设定值时，2#水泵转到工频，约10秒后变频器带3#水泵加速，加到某一频率值，实际值得到设定值时，变频器开始减速到0Hz后，1#工频泵停机，2#工频泵停机，保持实际值不变，夜间用水量较少时，管网中剩一台变频泵而且频率下降到约35Hz，实际值≥设定值时，约2分钟后，小泵开始启动，到P2（小泵上限压力）值时小泵停机，这时水泵全部休息，管网压力由气压罐供水状态，P2值下降到小泵启动压力值时P1小泵启动，用水量较少时压力到P2时停机，如果用水量较多时，小泵启动，而Hz值低于P1值时，变频器开始带大泵加速到35Hz时，把小泵甩开。如此循环往复工作，大大节约了日趋紧张的用电。
此外，上面所说的系统还配备了辅助电路，以保障自己主动节制系统出现故障时可通过人工调节体式格局维持系统运行，包管连续生产，使整套系统正常运行。
参考文献
[1] 王占奎，等．交流变频调速应用例集[M]．北京：科学出版社，1995．
