毕业论文课题相关文献综述

文 献 综 述

1.交流调速的背景

直流电力拖动和交流电力拖动在19世纪先后诞生。在20世纪上半叶的年代里，鉴于直流拖动具有优越的调速性能，高性能可调速拖动都采用直流电机，而约占电力拖动总容量80%以上的不变速拖动系统则采用交流电机，这种分工在一段时期内已成为一种举世公认的格局^[1]。直到20世纪60-70年代，随着电力电子技术的发展，使得采用电力电子变换器的交流拖动系统得以实现，特别是大规模集成电路和计算机控制的出现，高性能交流调速系统便应运而生，一直被认为是天经地义的交直流拖动按调速性能分工的格局终于被打破了。现在交流调速系统已逐步取代大部分直流调速系统。导致这种变化的原因主要有：交流调速能够实现节能调速；能够满足大容量、高转速电驱动的需要；满足高可靠性和长寿命的要求^[2]。

2.交流调速的发展

目前，交流调速已具备了宽调速范围、高稳态精度、快动态响应、高工作效率以及可以四象限运行等优异特性，其稳、动态特性均可以与直流调速系统相媲美^[2]。交流调速系统的应用领域主要包括三个方面：一般性能的节能调速、高性能的交流调速系统和伺服系统以及特大容量、极高转速的交流调速。

交流调速系统的应用非常广泛，一般分为两个系列：一是简单的普通型，二是结构复杂的高性能型。普通的交流电机调速系统采用电压/频率比恒定的控制法，实现交注电机调速。它适用于要求不高的风机、泵类及压缩机等负载的调速场合，这样比普通电机节省大量的能源，如：变频空调等。高性能的交流电机调速系统主要采用微机矢量控制法。它适用于静态特性好、调速范围宽、调速精度高、快速性能好的场合，并根据适用场合和功率大小选择合适的变频电源和电力电子器件。如：MOSFET、GTR、GTO、IGBT等全控型电路，使用范围非常广泛^[3]。如：纺织、机床、交通及轻工业等领域，并且是控制系统体积缩小，节约大量能源。交流调速系统的广泛应用，依赖于交流调速控制技术的发展，其中最核心的是电力电子技术的发展，其次微处理器技术的进步也起到了决定性的作用。因此可以说，交流调速技术的发展依赖于电子技术的发展，或者说电子技术的发展贯穿在整个交流调速发展过程中。

在实际应用中，一是要使电动机具有较高的机电能量转换效率；二是要根据生产机械的工艺要求，控制和调节电动机的旋转速度。电动机的调速性能如何，对提高产品质量、提高劳动生产率和节省电能有着直接的决定性影响。

3.三相交流电机调速

三相交流异步电机以其结构简单，体积小，重量轻，价格低，维修方便等优点，广泛应用于武器装备、给料系统、数控机床、柔性制造技术、各种自动化设备等领域，其转速控制系统性能的优劣直接决定了设备性能的发挥。变压调速是异步电动机调速方法中的一种，即通过调节通入异步电动机的三相交流电压大小来调节转子转速的方法。由三相异步电动机机械特性参数表达式可知，当异步电动机等效电路的参数不变时，在相同点的转速下，电磁转矩Te与定子电压Us的平方成正比，因此，改变定子外加电压就可以改变机械特性的函数关系，从而改变电机在一定负载转矩下的转速。

当改变电动机的定子电压时，可以得到一组不同的机械特性曲线，由于电动机的转矩与电压平方成正比，因此最大转矩下降很多，其调速范围较小，使一般笼型电动机难以应用。为了扩大调速范围，调压调速应采用转子电阻值大的笼型电动机，如专供调压调速用的力矩电动机，或者在绕线式电动机上串联频敏电阻。为了扩大稳定运行范围，当调速在2:1以上的场合应采用反馈控制以达到自动调速转速目的。调压调速的主要装置是一个能提供电压变化的电源，目前常用的调压方式有串联饱和电抗器、自耦变压器以及晶闸管调压器（TVC）等几种。晶闸管调压方式为最佳。交流调压器一般用三对晶闸管反并联或三个双向晶闸管分别串联在三相电路中，主电路接法有很多种方案，用相位控制改变输出电压。在异步电动机调速方法中，变压调速是异步电机调速方法中比较简便的一种。