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在国内外的工业领域等方面,对于风机、泵类这类大电机拖动系统而言,其普遍采用具备高效、装置简单、容易维护、可以达到平滑调速等优点的串级调速系统。但传统串级调速系统功率因数低和谐波污染大影响了其进一步的发展。在节能减排的时代背景下,研究串级调速系统如何节约能源、提高效率有很大的理论与工程意义。本文首先阐述了普通晶闸管串级调速系统的结构与工作原理,进而分析了其功率因数低的几大因素;研究了一种在转子直流回路中加入斩波器件IGBT的高频斩波调速系统。详细分析了该系统的运行原理、等效电路和功率因数;其次分析了 IGBT器件的工作特性;同时对主电路进行了电路设计及参数计算,包括IGBT缓冲电路设计与计算,滤波电感和储能电容的参数计算;利用MATLAB/Simulink软件对系统建立了仿真模型,仿真结果进一步验证了该系统性能的优良;最后使用了 TI公司的TMS320F28335微处理器作为系统的控制核心,构建了斩波串级调速系统的全数字化实现方法,根据转速电流双闭环感应电动机斩波串级调速系统的结构框图,设计了系统主电路和电流检测、ADC采样、PWM脉冲发生器、IGBT驱动和I/O接口等控制电路,编制了系统主程序、电流反馈、速度反馈、故障保护及PI调节器的程序流程图,并搭建了试验平台,对控制系统进行测试验证。搭建的试验平台验证了绕线式感应电动机斩波调速系统的动态性能。实验波形结果表明斩波串级调速系统运行可靠,设计是切实可行的,斩波调速系统是一种实用的交流调速系统,是风机、泵类等大容量电动机负载拖动系统工程上较理想的调速方法。