基于MATLAB三相异步电动机调压调速系统设计(精)
基于MATLAB三相异步电动机调压调速系统设计
基于MATLAB三相异步电动机调压调速系统设计摘要：本文通过MATLAB对三相异步电动机的调压调速系统进行设计和分析。
首先，介绍了三相异步电动机的原理和特性，然后分析了调压调速系统的工作原理，并给出了系统的数学模型。
接着，基于MATLAB对调压调速系统进行仿真和分析，得到了系统的调压调速性能曲线。
最后，对仿真结果进行总结和讨论，并提出了进一步改进的建议。
关键词：MATLAB；三相异步电动机；调压调速系统；仿真；性能曲线一、引言三相异步电动机是目前广泛应用于工业领域的一种电动机，具有体积小、重量轻、性能稳定等特点。
为了满足工业生产的需求，对三相异步电动机进行调压调速是一项重要的技术。
调压调速系统能够实现电机的稳定运行和调节电机输出功率的目的，提高了电机的效率和使用寿命。
二、三相异步电动机的原理与特性三相异步电动机是一种基于电磁感应原理工作的电动机。
其工作原理是通过由三相交流电源供给的定子线圈产生的旋转磁场与转子短路线圈中的感应电流相互作用，使转子转动。
该电动机具有起动转矩大、调速范围广等特点。
三、调压调速系统的工作原理调压调速系统是通过改变电动机供电电压和频率，来实现电动机的调速和调压。
其中，调压是通过改变电源的电压来改变电机的转速；调速是通过改变电源的频率来改变电机的转速。
四、系统的数学模型根据三相异步电动机的原理和调压调速系统的工作原理，可以建立系统的数学模型。
该模型包括电动机的电动力学方程和调压调速系统的控制方程。
五、基于MATLAB的系统仿真与分析六、结果与讨论通过MATLAB仿真可以得到系统的调压调速性能曲线，进一步分析得到系统的响应时间、超调量等指标。
根据仿真结果可以对系统参数进行优化，以提高系统的调压调速性能。
七、结论本文基于MATLAB对三相异步电动机调压调速系统进行了设计和分析。
通过仿真和分析得到系统的调压调速性能曲线，对系统的性能进行了评估和讨论。
通过优化系统参数，可以进一步提高系统的调压调速性能。
三相感应电机的变频调速matlab
三相感应电机的变频调速matlab三相感应电机的变频调速matlab是指利用MATLAB软件进行三相感应电机调速的过程。
本文将从以下几个方面来详细介绍三相感应电机的变频调速matlab的实现步骤和原理。
第一步：建立电机模型首先，在MATLAB中要建立电机模型，需要用到电路拓扑图和模型参数。
电路拓扑图描述了电机的相互联系和电路结构，而模型参数则是电机运行所需的驱动参数，例如，电阻、电感和励磁参数等。
然后，根据电机的类型和工作条件选择合适的电机模型，可以选择两轴模型或者dq轴模型。
对于三相感应电机，dq轴模型较为常用。
最后，根据电路和模型参数，利用MATLAB的Simulink工具箱来建立电机模型。
通过连接各个电路元件，并设置相关的参数，可以模拟电机的工作过程。
在模型中，常包含功率电子器件、电机漏阻抗、励磁电抗等电气元件，并可以设置输入电压和负载等。
第二步：进行仿真参数设置在建立电机模型之后，需要进行仿真参数的设置。
这些参数包括电机额定功率、转速、额定电压、执行器的惯性、损耗参数等。
根据实际需求进行设置，并确保仿真参数与实际电机参数一致。
同时，还需要定义仿真时间和仿真步长。
仿真时间应足够长，以保证仿真结果的准确性。
仿真步长则需要根据电机特性和计算要求进行选取，步长过大会导致误差，步长过小则会增加计算量。
第三步：选择控制策略接下来，需要选择适当的控制策略。
常用的控制策略包括电流反馈控制、转速反馈控制和位置反馈控制等。
在三相感应电机中，转速反馈控制是较为常用的策略。
控制策略的选择需要考虑电机的性能要求和实际应用场景。
例如，对于高精度控制和快速响应的要求，可以选择闭环控制；而对于一般的应用场景，则可以选择开环控制。
第四步：编写MATLAB代码在选择控制策略之后，可以通过编写MATLAB代码来实现控制系统。
代码的编写需根据所选的控制策略和电机模型进行。
在编写代码时，需要根据电机的数学模型，计算出所需的控制变量，例如电流、转速和位置等。
异步电动机变频调速系统与MATLAB 实现
2021/8/17
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电机转速
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电磁转矩
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三相定子电流
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（6）Current Regulator 子模块
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（7）ASR子模块
异步电机参数：线电压380；额定频率5０Ｈｚ；;定子内阻0.087Ω;定子漏感0.8ｍＨ； 转子内阻0.228Ω；转子漏感0.8ｍＨ；定、转子漏感34.7；极对数为4。为逆变器直流电 源Vdc设为780V。仿真方法选择为固定步长（fixed-step）。仿真时间设为0－31.5秒。
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4.6.5 矢量控制变频调速仿真
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(1)
I
* qs
Calculation子模块
（2）DQ－ABC子模块
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（3）Teat Calculation子模块 （4）ＡＢＣ-ＤＱ子模块
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（5） I dC*s alculation子模块
4.6异步电动机变频调速系统与MATLAB 实现
4.6.1异步电动机变频调速系统介绍
交流异步电动机所采用的变频控制方式有V/F 控制、矢量控制以及直接转矩控制等实现方式。
4.6.2变频调速控制方式
三相异步电动机定子每相电动势的有效值为：
Eg=4.44f1N1RN1φm
（4—20）
式中：Eg——气隙磁通在定子每相中感应电动势的有效值，单位为V；
f1——定子频率（HZ）； NhomakorabeaN1——定子每相绕组串联匝数；
RN1——与绕组结构有关的常数；
基于MATLAB的异步电机变频调速系统的仿真与分析
基于MATLAB的异步电机变频调速系统的仿真与分析1.引言随着工业自动化水平的不断提高，对电机变频调速系统的要求也越来越高。
异步电机是目前工业中最为常见的一种电机类型，其变频调速系统在工业生产中发挥着至关重要的作用。
通过变频调速系统，可以实现电机的精确控制和能耗优化，提高生产效率和降低运行成本。
对异步电机变频调速系统进行仿真与分析，对于工业生产具有重要意义。
MATLAB是一款功能强大的技术计算软件，具有丰富的工具箱和仿真功能，可以方便地进行电机系统的建模和仿真分析。
本文将基于MATLAB对异步电机变频调速系统进行仿真与分析，探讨其性能特点和优化方法。
2.异步电机变频调速系统的基本原理异步电机的变频调速系统是通过改变电机的输入频率和电压，从而控制电机的转速和转矩。
基本原理是利用变频器对电源进行调节，改变电机的供电频率和电压，以实现对电机转速的精确控制。
在变频调速系统中，一般采用闭环控制结构，通过反馈电机转速信息，控制变频器的输出频率和电压，从而实现对电机的精确控制。
还需要考虑电机的负载特性和动态响应特性，以保证系统稳定性和性能优化。
在MATLAB中，可以利用Simulink工具箱进行异步电机变频调速系统的建模。
首先需要建立电机的数学模型，包括电机的电气特性、机械特性和传感器特性等。
然后，在Simulink中建立闭环控制系统模型，包括电机模型、变频器模型和控制器模型等。
通过建立完整的系统模型，可以对异步电机变频调速系统进行仿真分析。
可以通过改变输入信号和参数，观察系统的动态响应和稳定性能，进而优化系统的控制策略和调速性能。
4.仿真与分析通过MATLAB对异步电机变频调速系统进行仿真与分析，可以得到系统的各项性能指标和特性曲线。
其中包括电机的转速-转矩特性曲线、电机的效率曲线、系统的响应时间和稳定性能等。
在仿真过程中还可以考虑不同的工况和负载情况，对系统进行多种工况的分析和评估。
通过对系统性能的综合分析，可以得到系统的优化方案和改进措施，提高系统的控制精度和能效性能。
基于MATLAB的异步电机VVVF调速系统仿真
摘要:随着电力电子技术的发展，异步电机以其在变频调速方面的优点开始显现出来了，相对于直流电机有更加广泛的应用本论文主要介绍了异步电机的工作原理以及异步电机的调速方法。
通过改变频率、改变电源电压、改变极对数等方法来改变电机的转速，我是通过改变电机频率来达到改变电机转速的目的，本文还介绍了变频器的原理和PWM（pulse width modulation）变频器的工作原理。
同时通过运用Matlab/simulink系统对异步电机转速调节进行了开环闭环的仿真。
本论文对电机转矩转速观察为开环系统，但是在闭环系统中通过使用Matlab/simulink对系统闭环进行设计仿真，实现了调速，并观察到了电机转速、转矩改变的图像，并且分析了解了异步电机转速改变的原因和仿真过程中的条件等。
关键词Matlab 异步电机变频调速仿真Abstract:With the development of power electronics, the advantage of the variable frequency speed in asynchronous machine is compared with the DC motor , it is more widely used.The principle of asynchronous machine and its way of speed governing is main discussed in this paper. The speed of electrical motor is changed by changing frequency voltage, and numbers of pole-p[airs. This paper is based on changing frequency of the electrical motor, the principle of frequency converter and working theory about PWM(pulse width modulation)is also presented. The open-loop and closed-loop simulation of speed governing with asynchronous machine is achieved through the use of Matlab/simulink system.The observation to electrical motor speed and torque in this paper is the open-loop system, in a closed-loop system, Matlab/simulink is used to design and similated the closed-loop system speed changing is realized, the changing plot of speed and torque about the electrical motor and observed the changing image of torque and the speed about the electrical motor, is observed. the reason why asynchronous machine speed changes and parameters a selection of call the component during the simulation are analyzed.Understanding of the principle of the induction motor and speed control methods, there are three main methods Speed: (1) changing the frequency, (2) change to slip (3) changes the very few. This paper has taken to change the frequency of the ways to achieve the purpose of speed. At the same time also understand the principle of the inverter, and its scope of application.Key words Matlab asynchronous machine Frequency Control Simulation目录第一章绪论 (1)第一节电气传动技术的发展概况 (1)第二节普通交流异步电动机变频调速调速范围的问题 (2)第三节交流异步电动机的调速方式 (3)一、转子回路串电阻或阻抗调速 (3)二、定子调压调速 (3)三、串级调速 (4)四、变极调速 (4)五、变频调速 (4)第四节关于matlab仿真的相关内容 (5)第二章异步电机运行基本原理及其调速方法以及变量控制 (6)第一节异步电机运行基本原理 (6)第二节异步电机的电压方程和等效电路 (6)第三节异步电机的功率方程和转矩方程 (8)第四节异步电机的调速方法 (10)一、变极调速 (10)二、变频变压调速 (11)三、改变转差率来调速 (12)第三章逆变器工作原理和控制及其应用 (14)第一节变频器的工作原理 (14)第二节变频器控制方式 (14)一、正弦脉宽调制(SPWM)控制方式 (15)二、电压空间矢量(SVPWM)控制方式 (15)三、矢量控制(VC)方式 (16)四、直接转矩控制(DTC)方式 (16)五、矩阵式交—交控制方式 (16)第三节简单的三种变频器控制方式 (17)第四节变频器的实际应用 (18)第五节正弦波脉宽调制(SPWM)变频器 (19)一、 SPWM变频器的工作原理 (20)二、 SPWM变频器的同步调制和异步调制 (21)第四章 MATLAB基于VVVF对异步电机的调速仿真实现 (24)第一节关于Matlab软件的应用与操作 (25)一、 PWM模块的组成与仿真 (25)二、电机模块的仿真 (27)三、输出观察模块的仿真 (29)第二节开环调速系统仿真 (30)第三节闭环调速系统仿真 (35)一、闭环调速Matlab仿真主模块 (36)二、控制环节模块 (37)三、仿真结果 (41)总结和展望 (46)参考文献 (48)第一章绪论异步电机的工作原理？异步电机调速又是怎么样的呢？目前主要引用在那几个领域呢？以及异步电机的仿真又是什么呢？又是怎么去仿真的呢？对这些问题的初步说明将是这篇论文所要叙述的。
三相异步电动机调压调速系统设计与实验
综合性设计型实验报告实验名称：三相异步电动机调压调速系统设计与实验姓名：迟铭学号：********** 专业：自动化2007级所在院系：化工学院化工机械系指导教师：曲*实验时间：2010年12月13—24日综合性设计型实验报告系别：化工机械系班级：自动化2007级2010 —2011学年第 1 学期二．设计方案对于开环调速系统，如果负载的生产工艺对运行时的静差率要求不高，开环系统可以实现一定范围的无级调速，但是，许多需要调速的生产机械常常对静差率有一定的要求。
例如龙门刨床，由于毛坯表面粗糙不平，加工时负载大小常有波动，所以为了保证工件的加工精度和加工后表面光洁度，加工过程的速度就必须保持基本稳定，也就是说静差率不能太大，这就需要采用闭环控制。
闭环系统静特性可以比开环系统机械特性硬得多；闭环系统的静差率要比开环系统小得多；如果所要求的静差率一定，则闭环系统可以大大提高调速范围。
对于单闭环控制系统，若要求快速起制动，突加负载动态速降小等等，单闭环就不能满足需要，所以本设计采用转速电流双闭环调速系统。
电流环在里边，作为内环；转速环在外边，作为外环，系统控制原理图如下：双闭环调压调速系统控制原理图三、设计流程T La’b’c’ U ”1ca b n ms SmT emaxU 1>U 1’>U 1”通风机负载特性1Sn W K =(3-20)(3-21)4、基于MATLAB 仿真 4.1机械特性的仿真根据双闭环调压调速系统的调速原理编写Matlab 仿真程序，仿真出异步电机在不同电压下的机械特性，程序见附表1，机械特性图如下：4.2调速系统电流及转速仿真根据双闭环调压调速系统的动态结构图和计算出的相关参数，首先建立开环调压调速系统的Matlab ／Simulink 动态仿真模型，如下图所示：630440.011041010on on C F F R τμμ⨯==⨯=⨯630.18310 1.52512010nn nC F F R τμμ==⨯=⨯开环调压调速系统仿真模型图开环调速系统转速仿真波形开环调速系统电流仿真波形根据双闭环调压调速系统的动态结构图和计算出的相关参数，建立转速电流双闭环调压调速系统的Matlab／Simulink动态仿真模型，如下图所示双闭环交流调速系统的仿真模型图转速电流双闭环调速系统转速仿真波形3~M~TVC转速电流双闭环调速系统电流仿真波形在仿真过程中会出现电流波形的超调特别大的情况，这是不符合实际要求的，符合实际要求的波形应该是具有较小的超调量。
电气工程课程设计——基于matlab异步电动机调速系统设计
三相平衡的正弦电流通到交流电机三相对称的静止绕组A、B、C会产生旋转磁动势F，在空间呈正弦分布，并以同步转速ω1绕A—B—C—A相序旋转。
然而任意相平衡电流通入相应相的对称绕组均可以产生旋转磁动势，其中以两相绕组最为简单，两相静止绕组在空间相差90°，通以时间上相差90°的两相平衡电流也产生旋转磁动势F，当三相交流绕组和两相交流绕组产生的磁动势相等时，认为三相绕组和两相绕组等效。
2）异步电动机的主磁通保持额定值不变。
2矢量控制理论2.1异步电机的动态数学模型异步电机的动态数学模型是一高阶、非线性、强耦合的多变量系统。
在研究异步电机的多变量非线性数学模型时，常做如下的假设：
1、忽略空间谐波，设三相绕组对称，在空间中互差120°电角度，所产生的磁动势沿气隙周围按正弦规律分布。
2、忽略磁路饱和，认为各绕组的自感和互感都是恒定的。
电气工程课程设计（报告）6 2.3.4矢量控制原理考直流电机中的解耦控制，如果能够把异步电机的定子电流也分解为互相正交的磁场分量和转矩分量，这里的磁场分量和转矩分量分别对应于直流电机的励磁电流及电枢电流，就可以得到异步电机另一种电磁转矩表达式：
cd q TKi i显然，如果以定子电流作为控制对象，想办法得到相互解耦的id和iq，则对定子电流的控制就可转化为对id和iq的控制，而id和iq又是解耦的，对id和iq分别控制就可以像直流电机一样方便地控制电磁转矩，这就是矢量控制，下面分析整个解耦过程。
3、忽略铁芯损耗。
4、不考虑频率变化和温度变化对绕组电阻的影响。
无论电动机转子是绕线型还是笼型的，都将它等效成三相绕线转子，并折算到定子侧。
基于Matlab的双闭环三相异步电动机的串级调速仿真
台南山学院烟台烟电机与拖动课程设计题目基于Matlab的双闭环三相异步电动机的串级调速仿真姓名：庞超所在学院：计算机与电气自动化学院所学专业：自动化班级：09自动化02班学号： 200902010210指导教师：刘丽丽完成时间： 2012-9-23任务书电机与拖动是自动化专业的一门重要专业基础课。
它主要是研究电机与电力拖动的基本原理，以及它与科学实验、生产实际之间的联系。
通过学习使学生掌握常用交、直流电机、变压器及控制电机的基本结构和工作原理；掌握电力拖动系统的运行性能、分析计算，电动机选择及实验方法等。
电机与拖动课程设计是理论教学之后的一个实践环节，通过完成一定的工程设计任务，学会运用本课程所学的基本理论解决工程技术问题，为学习后续有关课程打好必要的基础。
一、设计课题基于Matlab的异步电动机调压调速系统的仿真二、课程设计的基本要求1．使学生具有自主设计电路原理读图、查阅参考书籍和手册及资料文献的能力。
2．设计、计算、文件选取、画出设计电路图3．撰写严谨的、有理论根据的、实事求是的、文理通顺的字迹端正的电机与拖动课程设计报告。
三、电机与拖动课程设计时间1．设计电路原理读图、查阅参考书籍和手册及资料文献（1.5天）。
2．设计、计算、文件选取、画出设计电路图（1.5天）。
3．验收及校验（0.5天）4．完成课程设计报告（1.5天）四、课程设计报告要求课程设计报告要求字迹工整、文字通顺；其撰写内容包括：1．目录2．课程设计所用的基本知识3．参数计算、电路设计等。
4．总结5.参考文献摘要本文所讨论的是双闭环三相异步电动机的串级调速的基本原理与实现方法。
对于一般交流电动机的调速，我们都是从电动机的定子侧引入控制变量（改变定子供电电压、频率）来实现的，这对于转子处于短路状态的交流鼠笼型转子异步电动机是唯一途径。
但是，对于绕线式异步电动机来说，由于改变其转子绕组控制变量以实现调速，转子侧的控制变量有电流、电动势、电阻等。
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华侨大学
电气工程及其自动化课程设计
题目 :异步电动机调压调速 MATLAB 仿真班级:电气 C 班学号:0915331063
学生姓名:朱少斌
指导教师:黄老师
2013年 5月 4号
一、设计任务
1、了解并熟悉双闭环三相异步电机调压调速原理及组成。
2、学习 SIMULINK,熟悉相关的模块功能。
3、进一步理解交流调压系统中电流环和转速环的作用。
二、设计要求
1、利用 SIMULINK 建立闭环调速系统仿真模型。
2、调试完成调压模块仿真、开环系统仿真、闭环系统仿真。
三、实验设备
1、计算机一台
2、 MATLAB 仿真软件
四、实验原理
调压调速即通过调节通入异步电动机的三相交流电压大小来调节转子转速的方法。
理论依据来自异步电动机的机械特性方程式:
其中, p 为电机的极对数;
w1为定子电源角速度;
U1为定子电源相电压;
R 2’为折算到定子侧的每相转子电阻;
R 1为每相定子电阻;
L 11为每相定子漏感;
L 12为折算到定子侧的每相转子漏感;
S 为转差率。
图 1 异步电动机在不同电压的机械特性
由电机原理可知, 当转差率 s 基本保持不变时, 电动机的电磁转矩与定子电压的平方成正比。
因此, 改变定子电压就可以得到不同的人为机械特性,从而达到调节电动机转速的目的。
1、调压电路
改变加在定子上的电压是通过交流调压器实现的。
目前广泛采用的交流调压器由晶闸管等器件组成。
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的大小来调节加到定子绕组两端的端电压。
这里采用三相全波星型联接的调压电路。
图 2 调压电路原理图
2、开环调压调速
开环系统的主电路由触发电路、调压电路、电机组成。
原理图如下:
图 3 开环调压系统原理图
AT 为触发装置,用于调节控制角的大小来控制晶闸管的导通角,控制晶闸管输出电压来调节加在定子绕组上的电压大小。
3、闭环调压调速
速度负反馈闭环调压调速系统的工作原理:将速度给定值与速度反馈值进行比较, 比较后经速度调节器得到控制电压, 再将此控制电压输入到触发装置, 由触发装置输出来控制晶闸管的导通角, 以控制晶闸管输出电压的高低,从而调节了加在定子绕组上的电压的大小。
因此, 改变了速度给定值就改变了电动机的转速。
由于采用了速度负反馈从而实现了平稳、平滑的无级调速。
同时当负载发生变化时,通过速度负反馈, 能自动调整加在电动机定子绕组上的电压大小。
由速度调节器输出的控制电压使晶闸管触发脉冲前移, 使调压器的输出电
压提高, 导致电动机的输出转矩增大, 从而使速度回升, 接近给定值。
图 4 闭环调速结构图
图 5 闭环调速系统原理图
五、仿真内容 1、调压电路
1 、调压电器的仿真模型
图 5-9 调压调速系统静态结构框图
图 6 (a 利用单个晶闸管元器件搭建的三相交流调压器的仿真模型 (b图的封装模型 2 、调压电路的搭建
图 7 调压电路模型
3 、参数的设定
Frequency of synchronization voltages(Hz:同步电压频率(赫兹 50Hz Pulse width(degrees:触发脉冲宽度(角度 10
Double pulsing:双脉冲出发选择。
RLC 负载的参数设定:电阻100Ω,电感 0H ,电容的值为 0F
UA :峰值 220v,f 为 50Hz, 初相位为 0°
UB :峰值 220v,f 为 50Hz, 初相位为 -120°
UC :峰值 220v,f 为 50Hz, 初相位为 +120°
4 电阻负载的仿真图形
a 触发角α为 45° b触发角α为 60°图 8 三相交流调压器的输出电压波形
在电阻负载时三相交流调压器的输出电压仿真结果如图 8所示。
其中图 8a 为α=45°时调压器输出的波形,图 8b 所示为α=60°时调压器输出的波形。
通过比较 a 和
b 可以发现,随着触发角的增加, 同时有三个晶闸管导通的区间逐步减小, 到α>=60°时,任何晶闸管都只有两相晶闸管导通。
2、异步电动机带风机泵类负载开环调压调速模块 1参数设定
由公式 Tz=kn²可推出 k=Tz/n²
电机参数额电压 220v 频率为 50Hz 极对数 2对容量为 2238VA 同步转速为1800转 /分钟
可以计算 k=0.000003665
UA :峰值 180v,f 为 60Hz, 初相位为 0°
UB :峰值 180v,f 为 60Hz, 初相位为 -120°
UC :峰值 180v,f 为 60Hz, 初相位为 +120°
图 9 开环系统仿真模型
1触发角α为 60°时得到的转速
图10 α=60°时电机转速变化的过程
由图中可以观察到当触发角为 60°时,转速稳定在 1712转 /分钟,转速在 0.9s 时达到稳定状态。
2触发角α为 75°时得到的转速
图11 α=75°时电机转速变化的过程
由图中可以观察到当触发角为 75°时,转速稳定在 1660转 /分钟, 转速在 1.6s 时达到稳定状态。
分析 :
通过比较图 10和图 11的触发角α为 60°和 80°时可以发现:随着α的增大,使得输出电压降低,使转速下降,从而达到调速的目的。
3 改变电源电压, 电源电压为 150v, 触发角α为 60°时得到的转
速
图 12 电源电压为150v α=60°时电机转速变化的过程由图中可以观察到当触发角为 60°时,转速稳定在 1660转 /分钟, 转速在 1s 时达到稳定状态。
分析:
通过比较图 11和图 13可以发现,在相同的触发角不同的电
源电压下,电源电压的降低会使转速下降。
同时也可以得到通过改变电源电压的大小来实现调速的可行性。
3、闭环调压
图 13 闭环调压调速系统仿真模型
异步电动机速度负反馈闭环调压调速系统的仿真模型如下所示, 将速度给定值(1200与速度反馈值进行比较,比较后经速度调节器得到控制电压, 再将此控制电压输入到触发装置, 由触发装置输出来控制晶闸管的导通角, 以控制晶闸管输出电压的高低, 从而调节了加在定子绕组上电压的大小。
因此, 改变速度给定值就改变了电机的转速。
由于采用了速度负反馈从而实现了平稳平滑的无级调速。
同时负载发生变化时, 通过速度负反馈, 能制动调整加在定子绕组上的电压的大小, 由速度调节器输出的控制电压使晶闸管触发脉冲迁移, 是调压器的输出电压提高, 导致电动机的输出转矩增大, 从而使速度回升, 接近给定值。
PI 设置:比例环 4,电流环 0.1,输出限幅 [60, -60]。
控制角调节范围 0~120.
图 14 闭环转速特性
图 14是电压为 180v ,转速给定为 1420,从图中可以可以发现转速给定为 1420,转速在 0.5s 时达到稳定状态,转速维持在 1420,从中可以得出转速跟随给定变化。
以下是给定 1350在 1.4S 时给 60阶跃的转速、控制角、负载转矩。
图 14 转速
从图 15可以发现转速在 0.45s 时达到稳定, 在 0.45s 到 1.4s 时转速
稳定在 1350转 /分钟, 到 1.4s 时给了一个终值为 60的阶跃, 可以发现转速跟随给定变化
图 15 控制角
从图 16可以直观的看到控制角在随着给定的变化而变化,从而实现调速。
图 17 转矩
开始时,转速为 0,负载转矩为 0,反馈因输出限幅为 -60,经 60偏置使得输入控制角为 0, 定子绕组电压为电源电压。
随着转速的上升,负载转矩增大,反馈在一定范围内依旧为 0. 经 0.6秒后转速稳定在 1350,负载转矩、控制角也保持稳定。
再过
0.8秒,给定增加 60,经反馈,减小控制角,增大电压提高转速,负载转矩随之增大,在
1.6秒内保持稳定。
六、总结体会
对于整个系统,因为课题要求是调压调速,所以首先从调压器开始设计, 使用利用单个晶闸管元器件搭建的三相交流调压器的仿真模型, 再将该模块进行封装。
先观察带电阻负载时, 调压器输出的波形, 通过修改参数使得调压器输出的波形与理论相同。
接着, 异步电动机带风机泵类负载开环调压调速。
然后,确定调速系统采用闭环控制, 整个系统可以实现转速负反馈调节, 使系统的性能大大提高。
通过此次
设计让我对 matlab 的 simulink 模块有了更深的了解, 对调压调速的特性也有了更深层次的认识。
七、参考文献
【 1】王忠礼,段慧达,高玉峰。
MATLAB 应用技术 [M].北京 :清华大学出版社, 2007.1
【 2】阮毅,陈伯时主编。
电力拖动自动控制系统 [M].北京:机械工业出版社, 2009.8
【 3】马宏忠,方瑞明,王建辉。
电机学 [M].北京:高等教育出版社, 2009.1。