三相异步电机闭环调速设计
双闭环三相异步电机调压调速系统实验报告
“运动控制系统”专题实验r2 r2+Rs1 r2+Rs2 r2+Rs3sm sm1 sm2 s Tem图6-1整个调速系统采用了速度, 电流两个反馈控制环。
这里的速度环作用基本上与直流调速系统相同而电流环的作用则有所不同。
在稳定运行情况下, 电流环对电网振动仍有较大的抗扰作用, 但在起动过程中电流环仅起限制最大电流的作用, 不会出现最佳起动的恒流特性, 也不可能是恒转矩起动。
2.异步电机调压调速系统结构简单, 采用双闭环系统时静差率较小, 且比较容易实现正, 反转, 反接和能耗制动。
但在恒转矩负载下不能长时间低速运行, 因低速运行时转差功率全部消耗在转子电阻中, 使转子过热。
3.双闭环异步电机调压调速系统的机械特性。
转子变电阻时的机械特性:3.三相异步电机的调速方法三种类型: 转差功率消耗型: 调压、变电阻等调速方式, 转速越低, 转差功率消耗越大。
转差功率馈送型: 控制绕线转子异步电机的转子电压, 利用转差功率可实现调节转速的目的。
如串级调速。
转差功率不变型：转差功率很小, 而且不随转速变换, 如改变磁极对数调速, 变频调速。
1）定子调压调速当负载转矩一定时, 随着电机定子电压的降低, 主磁通减少, 转子感应电势减少, 转（2）空载电压为200V时n/(r/min) 1281 1223 1184 1107 1045I G/A 0.10 0.11 0.12 0.13 0.13U G/V 182 179 176 166 157 M/(N·m) 0.2265 0.2458 0.2636 0.2814 0.28312.闭环系统静特性n/(r/min) 1420 1415 1418 1415 1416 1412I G/A 0.11 0.14 0.16 0.19 0.21 0.26U G/V 203 200 201 200 200 199 M/(N·m) 0.2394 0.2795 0.3080 0.3777 0.3496 0.4482 静特性曲线:3.与开环机械特性比较, 闭环静特性比开环机械特性硬得多, 且随着电压降低, 开环特性越来越软。
三相异步电动机的闭环恒速控制系统 设计结论
三相异步电动机的闭环恒速控制系统设计结论下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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异步电动机调压调速系统
（5-4）
Tema x 21Rs
3npUs2 Rs212(LlsL'lr)2
（5-5）
由图5-4可见，带恒转矩负载工作时， 普通笼型异步电机变电压时的稳定工作点 为 A、B、C，转差率 s 的变化范围不超 过 0 ~ sm ，调速范围有限。如果带风机类 负载运行，则工作点为D、E、F，调速范 围可以大一些。
U TVC——双向晶闸管交流调压器
n2
A A’ 闭环变压调速系统的近似动态结构图
’’ 现代带电流闭环的电子控制软起动器可以限制起动电流并保持恒值，直到转速升高后电流自动衰减下来（图5-12中曲线c），起动时间
也短于一级降压起动。
U 根采变据用化图 普 时5通静-6异差a所步率示电很的机大原的（理变见图电图，压5-5可调）以速，画时开，出环调静控速态制范结很围构难很图解窄，决，如这采图个5用矛-7高所盾转示。子。电阻的力矩电机可以增大*n调3速范围，但机械特性又变软，因而当负载
为此，对于恒转矩性质的负载，要求调 速范围大于D=2时，往往采用带转速反馈 的闭环控制系统（见图5-6a）。
1. 系统组成
~
+
U*n +
GT ASR Uc
Un
M 3~
n
T-G-
a)原理图
图5-6 带转速负反馈闭环控制的交流变压调速系统
2. 系统静特性 异步电机近似的传递函数
由图5-4可见，带恒转矩负载工作时，普通笼型异步电机变电压时的稳定工作点为 A、B、C，转差率 s 的变化范围不超过 0 ~ sm ，
ua VT2
a)
ub
VT3
uc
Ua0 a
b 0
c 负载
•型接法
ia ua b) ub
调速实验1-4
１、简述实验中观察到的现象，对实验中出现的问题加以分析、解释。
２、画出U/F曲线。
３、画出异步电动机的机械特性n=f（Ｔe）曲线。
４、思考题：如何改变电动机的加速度、减速度？
５、写出实验小结。
实验四速度闭环三相异步电机调压调速系统实验
一．实验目的
3)直流电动机的电枢电流不要超过额定值使用，转速也不要超过1.2倍的额定值。以免影响电机的使用寿命，或发生意外。
4)DJK04与DJK02-1不共地，所以实验时须短接DJK04与DJK02-1的地。
实验二、双闭环晶闸管不可逆直流调速系统实验
一、实验目的
1、了解双闭环不可逆直流调速系统的原理及组成。
2、掌握双闭环不可逆直流调速系统的调试方法和步骤。
⑴、通过触摸面板上LO/RE切换键进行切换。
⑵、通过对输入端子参数（n36～n39）的设定来切换。
1、 触摸面板的操作方法
触摸面板操作有两种功能：一种是用面板上的RUN键和STOP/RESET键来控制电机的起动、停止。另一种是用于参数设定。
1） 指示灯显示说明
正常时:接通电源后，RUN灯闪亮、ALARM灯灭。指示灯FREF、FOUT、IOUT、MNTR、F/R、LO/RE、PRGM中有灯亮，指示窗口有数据显示。
U09：显示过去最后一次发生过的异常内容。
U10：制造商管理用。
F/R：灯亮时，可用 或 键，选择电动机的运转方向（正/
反转）。 FOR：正转 rev：反转
LO/RE：灯亮时，可用 或 键，选择本地/远程模式。
rE：远程 LO：本地
PRGM：。灯亮时，可用 或 键，选择要设定的参数，再用
键显示该参数的内容，用 或 键修改该
三相异步电动机双速可逆变频调速PLC控制
三相异步电动机双速可逆变频调速PLC控制异步电动机变频调速所要求的变频电源几乎都采用静止式变频器。
利用变频器进行调速控制时，只需改变变频器内部逆变电路换流器件的开关顺序，即可以达到对输出进行换相的目的，很容易实现电动机的正、反转切换。
本文介绍了PLC在三相交流异步电动机变频调速系统方面的设计，说明了系统的控制策略和工作原理，探讨三相异步电动机双速可逆变频调速PLC控制。
1、PLC在三相交流异步电动机变频调速系统设计三相交流异步电动机变频调速系统，以可编程序控制器PLC 作为核心控制部件，通过速度传感器将电动机的转速信号传给PLC, PLC经过控制规律的运算后，给出控制信号，改变电动机输入电压的频率，来调节电动机的转速，从而构成了一个闭环的速度控制系统。
如图1 所示。
2、三相异步电动变频器电路连接的要点2.1变频器前面一定要加接触器输入侧接触器的作用。
一般说来，在断路器和变频器之间，应该有接触器。
a. 可通过按钮开关方便地控制变频器的通电与断电。
b. 发生故障时可自动切断变频器电源，如：变频器自身发生故障，报警输出端子动作时，可使接触器KM迅速断电，从而使变频器立即脱离电源。
另外，当控制系统中有其他故障信号时，也可迅速切断变频器电源。
2.2变频器与电动机之间是否接输出接触器并不要求和工频进行切换时，变频器与电动机接触器，则有可能在变频器的输出频率较高的致变频器跳闸。
a. 当一台变频器只控制一台电动机，且并不要求和工频进行切换时，变频器与电动机之间不要接输出接触器。
因为如果接入了输出接触器，则有可能在变频器的输出频率较高的情况下启动电动机，产生较大的启动电流，导致变频器跳闸。
b. 必须接输出接触器的情况有两种：当一台变频器接多台电动机时，每台电动机必须要有单独控制的接触器。
另外，在变频和工频需要切换的情况下，当电动机接至工频电源时，必须切断和变频器之间的联系。
通用变频器，一般都是采用交、直、交的方式组成，利用普通的电网电源运行的交流拖动系统，为了实现电动机的正、反转切换，必须利用触器等装置对电源进行换相切换。
双闭环三相异步电动机调压调速的系统设计与仿真课程设计模板
第1章绪论1.1 双闭环三相异步电动机调压调速系统旳原理和构成调压调速即通过调整通入异步电动机旳三相交流电压大小来调整转子转速旳措施。
理论根据来自异步电动机旳机械特性方程式：其中，p为电机旳极对数；w1为定子电源角速度；U1为定子电源相电压；R2’为折算到定子侧旳每相转子电阻；R1为每相定子电阻；L11为每相定子漏感；L12为折算到定子侧旳每相转子漏感；S为转差率。
图1-1 异步电动机在不一样电压旳机械特性由电机原理可知，当转差率s基本保持不变时，电动机旳电磁转矩与定子电压旳平方成正比。
因此，变化定子电压就可以得到不一样旳人为机械特性，从而到达调整电动机转速旳目旳1.2 双闭环三相异步电动机调压调速系统旳工作原理系统主电路采用3个双向晶闸管，具有体积小。
控制极接线简朴等长处。
A.B.C为交流输入端，A 3.B3.C3为输出端，接向异步电动机定子绕组。
为了保护晶闸管，在晶闸管两端接有阻容器吸取装置和压敏电阻。
控制电路速度给定指令电位器BP1所给出旳电压，经运算放大器N构成旳速度调整器送入移相触发电路。
同步，N还可以得到来自测速发电机旳速度负反馈信号或来自电动机端电压旳电压反馈信号，以构成闭环系统，提高调速系统旳性能。
移相触发电路双向晶闸管有4种触发方式。
本系统采用负脉冲触发，即不管电源电压在正半周期还是负半周期，触发电路都输出负得触发脉冲。
负脉冲触发所需要旳门极电压和电流较小，故轻易保证足够大旳触发功率，且触发电路简朴。
TS是同步变压器，为保证触发电路在电源正负半波时都能可靠触发，又有足够旳移相范围，TS采用DY11型接法。
移相触发电路采用锯齿波同步方式，可产生双脉冲并有强触发脉冲电源（+40V）经X31送到脉冲变压器旳一次侧第2章双闭环三相异步电动机调压调速系统旳设计方案2.1 主电路设计调压电路变化加在定子上旳电压是通过交流调压器实现旳。
目前广泛采用旳交流调压器由晶闸管等器件构成。
它是将三个双向晶闸管分别接到三相交流电源与三相定子绕组之间通过调整晶闸管导通角旳大小来调整加到定子绕组两端旳端电压。
三相异步电动机调速方法
三相异步电动机调速方法三相异步电动机是工业生产中常见的一种电动机，它具有结构简单、运行可靠、维护方便等优点，因此在各种机械设备中得到广泛应用。
在实际生产中，为了满足不同工艺要求和工作条件，常常需要对三相异步电动机进行调速。
下面将介绍几种常见的三相异步电动机调速方法。
首先，我们来介绍电压调制调速方法。
这是一种最为简单的调速方法，通过改变电动机的供电电压来实现调速。
当电动机的供电电压降低时，电动机的转速也会相应降低，反之亦然。
这种方法简单易行，成本低廉，但是调速范围有限，且效率不高。
其次，我们来介绍频率调制调速方法。
这种方法是通过改变电动机的供电频率来实现调速。
通常情况下，电动机的供电频率是恒定的，但是通过变频器等设备可以改变供电频率，从而实现调速。
这种方法调速范围广，效率高，但是设备成本较高。
另外，我们还可以采用极对数调速方法。
这是通过改变电动机的极对数来实现调速。
当电动机的极对数增加时，电动机的转速会相应降低，反之亦然。
这种方法调速范围广，效率高，但是需要更换电动机的定子绕组，成本较高。
除了以上几种常见的调速方法外，还有一些其他的调速方法，如机械变速调速方法、液压变速调速方法等。
这些方法各有特点，可以根据具体的工艺要求和工作条件选择合适的调速方法。
总的来说，三相异步电动机的调速方法有多种多样，可以根据具体的需求选择合适的调速方法。
在选择调速方法时，需要考虑调速范围、效率、成本等因素，并结合实际情况进行综合考虑。
希望本文介绍的内容能够为大家在实际生产中选择合适的调速方法提供一些参考，使生产过程更加顺利高效。
双闭环三相异步电动机调压调速心得体会
双闭环三相异步电动机调压调速心得体会
双闭环三相异步电动机调压调速是一种常见的控制技术，用于实现电动机的精确调节和控制。
通过对电动机的调压和调速，可以在不同的负载和工况下实现电动机的高效运行。
在实践中，我总结了一些关键的心得体会：
1. 理论基础：熟悉电动机的基本原理和工作特性是掌握调压调速技术的前提。
了解电动机的构造、转矩特性、绕组和定子的连接，可以更好地理解调压调速的原理和实现方式。
2. 控制策略：在双闭环控制中，内环控制是电流控制，外环控制是速度或转矩控制。
合理选择控制策略和参数调节方法，可以实现电动机的稳定运行和响应速度的提高。
3. 传感器选择：准确感知电动机的状态是实现调压调速的前提。
选择合适的传感器（如电流传感器、速度传感器）能够提供准确的反馈信号，为控制系统提供准确的输入。
4. 控制器设计：根据系统需求和控制策略选择合适的控制器。
PID控制器是常用的控制器类型，但根据实际情况可能需要采用其他控制算法。
5. 运行监测：定期对电动机进行运行监测，观察调压调速系统的性能和稳定性，及时发现和解决问题，确保电动机的正常运行。
需要注意的是，实施调压调速技术时，应遵守相关的安全操作规程，确保工作环境安全，避免事故发生。
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《控制系统设计》课程设计报告学院：信息工程学院姓名：班级：11自动化学号：题目：三相异步电动机闭环调速系统设计与实践指导老师：完成时间：2014年6月20日目录摘要 (I)1概述 (1)1.1三相异步电动机的调速方法 (2)1.2调压调速的简介 (3)1.3课程设计的要求 (5)2三相异步电动机调压调速系统的组成 (5)3三相异步电动机调压调速系统的设计和实现 (8)3.1三相异步电动机调压调速系统的电路 (8)3.2闭环调速结构图 (10)3.3 系统各部分参数的计算 (10)4三相异步电动机调压调速系统的仿真 (13)4.1MATLAB仿真的介绍 (13)4.2电路的建模和参数设置......................... 错误!未定义书签。
4.3异步电机调压调速系统仿真模型................. 错误!未定义书签。
4.4仿真效果图 (17)总结 (22)参考文献 (23)摘要异步电动机具有结构简单、制造容易、维修工作量小等优点，早期多用于不可拖动。
随着电力电子技术的发展，静止式变频器的诞生，异步电动机在可拖动中逐渐得到广泛的应用。
实现电机调速有不少方法。
研究电机调速，找出符合实际的调速方法能最大限度的节约能源，所以研究调压调速就显得很有必要。
异步电机调压调速控制系统是一种比较简单实用的调速系统，该系统具有良好的运行、控制及经济性能，显示出巨大的发展潜力。
本课程设计介绍了异步电动机调压调速系统的几大组成部分，并着重讲述了三相异步电动机(M)、测速发电机(TG)、晶闸管交流调压器(TVC)的简单的工作原理。
在了解异步电动机调压调速的基本原理的基础上，设计了异步电动机单闭环调压调速系统的结构原理图。
还将调压调速与其他的调速方法相比，所具有的优点以及不足之处。
以转速单闭环调压调速系统为例，电机调速开环控制系统调速范围较小，采用速度作为负反馈的闭环控制系统解决了这个问题,使调速性能得到改善。
最后，经过理论分析建立模型后，基于Matlab语言开发仿真软件，并进行仿真实验，并且对仿真结果进行了一定的分析及改进。
关键词: 调压调速MATLAB三相异步电动机转速调节器1概述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。
交流调速系统的多种方案虽然早已问世，并已获得实际应用，但其性能却始终无法与直流调速系统相匹敌。
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。
交流调速系统的应用领域主要有三个方面：●一般性能的节能调速●高性能的交流调速系统和伺服系统●特大容量、极高转速的交流调速(1)一般性能的节能调速在过去大量的所谓“不变速交流拖动”中，风机、水泵等通用机械的容量几乎占工业电力拖动总容量的一半以上，其中有不少场合并不是不需要调速，只是因为过去的交流拖动本身不能调速，不得不依赖挡板和阀门来调节送风和供水的流量，因而把许多电能白白地浪费了。
如果换成交流调速系统，把消耗在挡板和阀门上的能量节省下来，每台风机、水泵平均都可以节约20-30%以上的电能，效果是很可观的。
(2)高性能的交流调速系统和伺服系统许多在工艺上需要调速的生产机械过去多用直流拖动，鉴于交流电机比直流电机结构简单、成本低廉、工作可靠、维护方便、惯量小、效率高，如果改成交流拖动，显然能够带来不少的效益。
但是，由于交流电机原理上的原因，其电磁转矩难以像直流电机那样通过电枢电流施行灵活的实时控制。
(3)特大容量、极高转速的交流调速直流电机的换向能力限制了它的容量转速积不超过106 kw r•/min，超过这一数值时，其设计与制造就非常困难了。
交流电机没有换向器，不受这种限制，因此，特大容量的电力拖动设备，以及极高转速的拖动，如高速磨头、离心机等，都以采用交流调速为宜。
与直流调速系统相比，交流调速系统具有以下特点：● 容量大；● 转速高且耐高压；● 交流电动机的体积、重量、价格比同等容量的直流电动机小，且结构简单、经济可靠、惯性小；● 交流电动机环境使用性强，坚固耐用，可以在十分恶劣的环境下使用；● 高性能、高精度的新型交流拖动系统已达同直流拖动系统一样的性能指标； ● 交流调速系统能显著的节能； 从各方面看，交流调速系统最终将取代直流调速系统。
计算机仿真技术在交流调速系统的应用，使得对交流调速的性能分析和研究变的更为方便。
传统的计算机仿真软件包用微分方程和差分方程建模，其直观性、灵活性差，编程量大，操作不便。
随着一些大型的高性能的计算机仿真软件的出现，实现交流调速系统的实时仿真可以较容易地实现。
如：matlab 软件已经能够在计算机中全过程地仿真交流调速系统的整个过程。
matlab 语言非常适合于交流调速领域内的仿真及研究，能够为某些问题的解决带来极大的方便并能显著提高工作效率。
随着新型计算机仿真软件的出现，交流调速技术必将在成本控制、工作效率、实时监控等方面得到长足进步。
交流调速技术发展到今天，相对而言已经比较成熟，在工业中得到了广泛的应用，但是随着一些新的电力电子器件和一些新的控制策略的出现，工业应用对交流调速系统又提了新的要求，现代交流电机调速技术的研究和应用前景十分广阔。
1.1三相异步电动机的调速方法异步电机的调速方法有不少，根据异步电机的转速公式()()11160/1n n s f p s =-=- (1-1) 其中1n 为同步转速(r/min);1f 为定子频率，也就是电源频率(Hz);p 为磁极对数。
可知；异步电动机有以下三种基本调速方法：(1) 改变定子极对数p 调速。
(2) 改变电源频率1f 调速。
(3) 改变转差率s 调速。
1.2调压调速的简介由电力拖动原理可知，当异步电机等效电路的参数不变时，在相同的转速下，电磁转矩与定子电压的平方成正比，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节转速目的。
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接在三相电路中，主电路接法有多种方案，用相位控制改变输出电压。
调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。
由电力拖动原理可知，当异步电机等效电路的参数不变时，在相同的转速下，电磁转矩与定子电压的平方成正比，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。
根据异步电动机的机械特性方程式()()[]2'21212'211'221'22'211//33l l M L L s R R s R pU s R I P P T +++==Ω=ωωω (1-3) 其中 p ——电动机的极对数,1U 、1ω——电动机定子相电压和供电角频率,s ——转差率,1R 、'2R ——定子每相电阻和折算到定子侧的转子每相电阻,11L 、'12L ——定子每漏感和折算到定子侧的转子每相漏感 可见，当转差率s 一定时，电磁转矩T 与定子电压1U 的平方成正比。
改变定子电压可得到一组不同的人为机械特性，如图2-2所示。
在带恒转矩负载L T 时，可以得到不同的稳定转速，如图中的A ，B ，C 点，其调速范围较小，而带风机泵类负载时，可得到较大的调速范围，如图1-1中的D ，E ，F 点。
1T S S L m图1-1 异步电动机在不同定子电压时的机械特性所谓调压调速，就是通过改变定子外加电压来改变电磁转矩T ，可得到较大的调速范围，从而在一定的输出转矩下达到改变电动机转速的目的[13]。
为了能在恒转矩负载下扩大调压调速范围，使电机在较低速下稳定运行又不致过热，可采用电动机转子绕组有较高电阻值时的机械特性。
在恒转矩负载下的交流力矩电动机的机械特性。
图1-2显示此类电动机的调速范围增大了，而且在堵转转矩下工作也不致烧毁电动机[1][4]。
L图1-2 交流力矩电机在不同定子电压时的机械特性1.3课程设计的要求(1)设计目的1. 通过对一个实用的三相异步电动机闭环交流调速系统的设计，安装，调试来综合运用科学理论知识，提高学生工程意识和实践技能，达到素质和创新能力进一步提升，是学生获得控制技术工程的基础训练。
2. 通过系统建模和仿真，掌握用MATLAB/Simulink工具分析设计三相异步电动机速度控系统的方法。
3. 进一步掌握各种交流调速系统的性能，尤其是动态性能。
(2)设计内容1.理论设计：根据所学的理论知识和实践技能，了解带转速外闭环的基础原理，解决积分调节器的饱和非线性问题，采用工程设计的方法设计三相异步电动机闭环交流调速系统（包括主电路和控制电路，选择的元器件，系统等电器原理图）。
2.仿真实践：根据所设计的系统，利用MATLAB/Simulink建立各个组成部分相应的数学建模，并对系统仿真进行综合调试，分析系统的动态性能，并进行校正，得出正确的仿真实验波形和合适控制器参数，为搭建实际系统提供参考。
3.动手实践：根据所设计的系统，完成单元电路安装，系统组装，单元及系统调试（可利用试验台的某些挂件），得出实物实际波形和系统动，静态性能。
2三相异步电动机调压调速系统的组成三相异步电动机转速单闭环调压调速是一种典型的转差功率消耗型调速系统。
图2-1为交流电机转速单闭环变压调速的电路。
图2-1 交流电机转速单闭环变压调速电路交流调压调速是一种比较简便的调速方法。
常见的异步电动机调压调速系统由以下六大基本部分组成：转速调节器(ASR )、触发装置(GT )、晶闸管交流调压器(TVC )、测速发电机(TG )、三相异步电动机(M)。
这里主要介绍三相异步电动机(M )的结构，和测速发电机(TG )、晶闸管交流调压器(TVC )的具体结构以及工作原理。