大功率机电结合式无级调速系统速度控制曲线研究

摘要

随着中国工业经济的发展，大功率电动机调速系统被大量应用于我国各主要行业。频繁调速的工作要求导致大功率电动机调速系统长期处在过渡过程中，能量损耗巨大，电动机发热严重，影响生产效益，造成了恶劣的能源问题和经济问题。电动机选用的速度控制曲线与其在过渡过程中耗电量的大小有直接关系。但在以往的国内外学者研究中，多是讨论如何选择电动机的拖动方式，忽略了速度控制曲线的影响。为此，本文以大功率机电结合式无级调速系统为研究对象，针对该系统在过渡过程中的耗能问题，将速度控制曲线进行了类别分析，提出了五个不同的速度控制曲线族，给出了选择方法，并在二次方率负载、恒转矩负载或二者综合负载的工况下，选出了更节能的速度控制曲线族和该族中节能效果最好的速度控制曲线。
　　首先，介绍了大功率机电结合式无级调速系统的基本原理、组成结构、工作过程和相对于其它大功率电动机调速技术的优势；通过理论推导分析了调速过程中影响系统耗电量大小的因素，并进行逐一讨论。
　　然后，基于理论推导分析，根据转速与角加速度的关系，提出了五种速度控制曲线族；依照每种速度控制曲线族的特点，给出了各曲线族中比较典型的速度控制曲线。
　　其次，以宝钢焦炉煤气风机为背景，以惯量最小为设计原则，设计了大功率机电结合式调速系统；根据传动系统的运动学模型和动力学模型，基于Simulink软件，建立了大功率机电结合式调速系统在二次方率负载和恒转矩负载两种工况下的仿真模型。
　　最后，根据仿真结果，论证了在二次方率负载、恒转矩负载或二者综合负载的工况下，低速段加速度大、高速段加速度小的速度控制曲线族可使系统在调速过程中更节能，并分析了其节能效果好的主要原因；在此基础之上，选出该曲线族中节能效果最佳的速度控制曲线。

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第1章 绪论

1.1课题研究背景

1.2课题研究意义

1.3大功率电机调速系统发展现状

1.4减少电动机过渡过程能量损耗的研究现状

1.5速度控制曲线研究发展现状

1.6论文主要研究内容

第2章 大功率机电结合式无级调速系统结构与工况分析

2.1 系统工作原理

2.2系统工况分析

2.3本章小结

第3章 大功率机电结合式无级调速系统的速度控制曲线的研究

3.1理论分析

3.2速度控制曲线种类分析

3.3典型速度控制曲线的选取

3.4本章小结

第4章 大功率机电结合式无级调速系统模型的建立

4.1工程实例的介绍

4.2Matlab/Simulink简介

4.3速度控制曲线仿真模型建立

4.4电机的仿真模型建立

4.5负载的仿真模型建立

4.6传动系统的仿真模型建立

4.7大功率机电结合式无级调速系统仿真模型建立

4.8本章小结

第5章 大功率机电结合式无级调速系统调速过程的仿真与分析

5.1.变频电机工作状态分析

5.2各速度控制曲线族比较分析

5.3同族下各速度控制曲线比较分析

5.4本章小结

结论

参考文献

致谢