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摘  要
 现在流行的异步电动机的调速方法可分为两种:变频调速和变压调速,其中异步电动机的变频调速应用较多,它的调速方法可分为两种:变频变压调速和矢量控制法,前者的控制方法相对简单,有二十多年的发展经验。因此应用的比较多,目前市场上出售的变频器多数都是采用这种控制方法。
关键词: 交流调速系统, 异步电动机, PWM技术
引言
经过大约30多年的发展,交流调速电气传动已经上升为电气调速传动的主流。在电气调速领域内,可以相信在不久的将来交流调速将会完全取代直流调速传动。
现在要求性能较高的中、小容量的交流调速传动,主要使用电子式电力变换器对交流电动机进行变频调速。除变频以外的另一些简单的调速方案,如变极调速、定子调压调速、转差离合器调速等,它们只有在特定场合有一定的应用。
由于电力电子学和微电子技术的发展,使变频调速技术近年来获得了飞速的发展,各种变频调速控制方式、PWM脉宽调制技术以及MCU微处理器和以大规模集成电路为基础的全数字化控制技术等均在变频调速中获得了成功应用。
SPWM正弦脉宽调制法这项技术的特点是原理简单,通用性强,具有开关频率固定,控制和调节性能好,能消除谐波使输出电压只含有固定频率的高次谐波分量,设计简单等一系列优点,是一种比较好的波形改善法。它的出现为中小型逆变器的发展起了重要的推动作用。SPWM技术成为目前应用最为广泛的逆变用PWM技术。
根据生成SPWM波形的实现方式可以分为模拟控制和数字控制两种形式。传统的模拟控制在逆变器中应用广泛,技术成熟,控制性能优良,但模拟控制也存在一些缺陷:元件众多,设计周期长,调试复杂,不易管理维护等。随着数字信号处理技术的蓬勃发展,数字控制技术已经成功地应用到电力电子与电力传动控制领域中来,逆变器的数字控制逐渐成为研究热点。

a. 电力电子器件的发展是变频调速发展的必要条件
在变频调速中主要有交一交变频和交一直一交变频,目前应用的最为广泛的是交一直一交变频,它的基本电路是:先将电源的三相(或单相)交流电经整流桥整流成直流电,又经逆变桥把直流电逆变成频率任意可调的三相交流电。实现逆变的逆变桥就是变频主电路的关键部件,它由六个开关器件组成,逆变的过程是这六个开关器件按一定的规律不停的导通和截止,这也就是实现变频的过程。
自从1957年第一支晶闸管(SCR)的发明,经过几十年的发展,力电子学,取得了惊人的进步,70年代出现了大功率晶体管(GTR),90 年代出现了大功率场效应晶体管(IGBT),它们在各个领域得到了广泛的应用。逆变桥由使用半控型器件发展为使用全控型器件。
b. 变频调速控制方式的发展促进了变频技术的应用与推广
本世纪70年代以后,电气传动各相关领域学科相继取得了巨大的突破,交流调速的控制方式发展因之突飞猛进,采用交流调速的场合正愈来愈多。
最初的变频调速是采用恒压频比控制方式,它根据异步电机简化等效电路确定的电压V和频率F的比值进行变频调速,,称它为转差频率控制,改善了性能并且己经实用化。但是系统只是从稳态公式推导出的平均值控制,完全不考虑过渡过程,因此系统的稳定性、启动及低速时的转矩动态响应存在难以克服的不足。为了提高低频时电动机产生的转矩不足,通常采用提升电压以及随负载变化补偿定子绕组电压降的办法,用以增加变频调速的调速范围。

通过调节脉冲宽度和脉冲占空比来调节平均电压的方法,称为脉宽调制技术(PWM),如果脉冲宽度和占空比的大小按正弦规律变化,便是正弦脉宽调制技术,简称为SPWM技术。PWM技术是伴随着电力电子器件的发展而发展起来的,目前己趋于成熟。PWM技术适应于很多技术领域,如直流斩波、谐波吸收、无功补偿和变频装置等。
PWM技术用于变频器的控制,可以改善变频器的输出波形,降低谐波并减小转矩脉动。同时也简化了变频器的结构,加快了调节速度,提高了系统的动态响应。

变频器( 主要指通用变频器)从80年代到现在己经开始商品化,应用的领域也在不断的扩大,主要有以下几个方面:
( 1 ) 变频器容量不断扩大。变频器的容量主要和它的开关器件的容量有直接影响,70年代中期,功率晶体管开始开发,到80年代采用功率晶体管的SPWM变频器的投产,随着元件容量的提高,变频器的容量不断提高,目前变频器的容量已经达到600KVA,400KVA以下的己经系列化。
( 2 ) 变频器结构的小型化。变频器主电路中功率电路的模块化、控制电路采用大规模集成电路(LSI)和全数字化技术等一系列措施促进了变频电源的小型化。
( 3 ) 变频器的多功能化和高性能化。电力电子器件和控制技术的不断进步