晶闸管交流调速系统 电力电子课程设计

【晶闸管交流调速系统】是一种电力电子技术在电机控制领域的应用，主要涉及晶闸管调速技术，包括两种常见的方法：绕线式异步电动机晶闸管串级调速和单相交流电阻负载调压。这两种方法都是通过改变电动机的电源电压来调整电动机的转速，以适应不同工作场合的需求。 1. **绕线式异步电动机晶闸管串级调速**： - 这种调速方式在转子回路中串联晶闸管逆变器，通过引入附加可调电势来控制电机转速。 - 转子在不同转速下产生的转差频率电压经过三相不控桥式变流器变为直流电压，再经全控桥式变流器实现有源逆变，将电能馈送回电网，改变逆变角大小，从而改变馈送回电网的电能量，以此调整电机转速。 - 转子回路的电压平衡关系是1.35SE20=1.35U21cos β，其中S是转差率，E20是转子不动时的开路线电势，U21是逆变变压器副边绕组线电压有效值，β是逆变角。改变逆变角直接影响电机转速，角度增大，电机转速降低；角度减小，电机转速升高。 2. **单相交流电阻负载调压**： - 这种方法利用晶闸管进行相位控制，通过调整控制角来调节负载上的电压。 - 在交流电压的正半周，VT1导通，部分交流电压加在负载R上。随着交流电压变负，VT1自然关断，负载电压电流为零。正向过零点时，VT2导通，继续控制负载电压。 - 输出电压有效值U0与控制角α有关，且负载电流与电压波形同相。功率因数与α相关，α越大，输出电压越低，功率因数也越低，同时输出电压呈现有缺口的正弦波，含有高次谐波。 3. **调速机械特性**： - 电磁转矩Tem与定子电压U1的平方成正比，最大转矩Tm同样与U1的平方成正比。 - 转差率S随电压降低而增大，从而达到调速目的。降低电压使得电机转速下降，转差率增加，转子感应电势增大，维持新的平衡状态，电机在较低转速下稳定运行。 这些技术在实际的电力拖动系统中有着广泛的应用，能够根据负载特性灵活调整电动机的运行速度，提高工作效率和系统稳定性。在课程设计中，学生需要掌握晶闸管的工作原理、调速系统的构建和控制策略，同时分析系统的性能，包括机械特性图、效率和功率因数等参数。参考书籍如《电力电子技术》、《电机与拖动基础》和《电力电子习题集》可以提供更深入的学习资源。