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1、精选优质文档-倾情为你奉上摘要: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
2、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
3、 speed governing is main discussed in this paper. The speed of electrical motor is changed by changing frequency voltage, and numbers of pole-pairs. This paper is based on changing frequency of the electrical motor, the principle of frequency converter and working theory about PWM(pulse width modula
4、tion)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
5、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 para
6、meters 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
7、 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专心-专注-专业目 录第一章 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
8、问题的初步说明将是这篇论文所要叙述的。随着工业的进步,传统的直流电机由于其结构复杂、不易维护等缺点正逐渐地被具有高可靠性成本低、维护简便的感应式交流异步电动机所取代。交流电机变频调速系统,在进行动态数字仿真时,需要首先推导出三相交流异步电机的数学模型,它是一个高阶强偶合、多变量、非线性的系统,与此同时还需要建立电源模型。在进行仿真时,可采用高级语言FORTRAN、C、Visual、C+等进行编程,但采用这些语言开发周期长,掌握难度较大,而由Math work公司推出的MATLAB,使得为解决这些具体问题而建立数学模型变得轻松、便捷,为科技工程人员带来了巨大的便利。MATLAB是一种科学技术软件
9、,用户可根据MATLAB的控制系统工具箱中的命令来实现所需要的系统,也可以根据混合使用各库中的模块来组合成新的系统,封装自己定义的模块或自己定义模块库,以便随时调用,从而实现全图形化仿真。MATLAB集成了大量的工具箱,如控制系统(Control System)、模糊逻辑(Fuzzy Logical)、神经网络(Neural network)、信号处理(Signal Processing)以及仿真(SIMULINK)等工具箱。作为MATLAB的重要组成部分的SIMULINK具有相对独立的功能和使用方法。它提供了图形用户界面(GUI),模型由模块组成的框图来表示,用户建模通过简单的单击和拖动鼠标
10、的动作就能完成,简化了设计过程。本文就是利用SIMULINK工具箱,对所推导的三相交流异步电动机及电源进行建模,封装。还利用MATLAB的M文件结合具体的调速控制系统进行仿真异步电机的变压变频调速系统一般简称为变频调速系统。由于调速时转差功率不随转速而变化，调速范围宽、无论是高速还是低速时效率都较高，在采取一定的技术措施后能实现高动态性能，可与直流调速系统媲美。因此现在应用面很广。第一节 电气传动技术的发展概况电气传动是指以各类电动机为动力的传动装置与系统。电气传动系统通常由电动机、控制装置和信息装置几部分组成。电气传动关系到合理地使用电动机以节约电能和控制机械的运转状态(位置、速度、加速度等
11、)，实现电能、机械能的转换，达到优质、高产、低耗的目的。电气传动按照电动机的种类划分，有直流电动机传动、交流电动机传动、步进电动机传动、伺服电动机传动等。电气传动又可分为不可调速和可调速两大类，调速又分为交流调速和直流调速。直流电气传动和交流电气传动在19世纪后期先后诞生。但在20世纪的大部分年代里，已形成公认的格局:约占电气传动的80%不变速传动系统都采用交流传动，20%调速系统一般采用直流调速虽然直流电机中励磁电流和电枢电流相互独立，比交流电机具有更好的控制性能，容易得到满意的动静态性能。而与此相反，交流电机虽然机械结构简单，但它是一个非线性、强祸合、多变量的控制对象，调速控制复杂，实现高
12、精度控制较为困难。但是随着生产技术的不断发展，直流电机传动的薄弱环节逐步显露出来:直流电机由于换向器的存在降低了功率/重量的比值，限制了电机的容量和速度，而且直流电机的大部分功率都是通过换向器流入电枢的，转子发热多，效率低，磨损大，可靠性差。随着20世纪70年代计算机和微处理器技术的迅速发展，电力电子技术的日新月异，现代控制理论和智能控制理论的成熟，交流电气传动逐渐占据了主导地位。采用半导体变流技术、大规模集成电路和高速处理器等实现的交流调速控制系统，加之矢量控制、直接转矩控制及智能控制等先进控制方法的应用，交流调速控制系统逐步实现了宽的调速范围、高的稳速精度、快的动态响应等良好性能，在调速性
13、能方面可与直流调速系统相媲美。目前，从几百瓦的家用电器到几兆瓦的工业调速装置，都可以采用交流调速方案。交流调速系统由最初的只用于风机、水泵的软启动和开环变频调速等一般应用场合，扩展到各种高精度、快速响应的高性能指标的电气传动控制领域。目前，电气传动系统中新的格局已经形成:交流调速系统上升到主导地位，并将逐步取代直流调速系统。第二节 普通交流异步电动机变频调速调速范围的问题当频率改变时，会对交流异步电动机产生一系列的影响:损耗增加，效率下降；在工频以下，以恒转矩方式调速时，交流异步电动机的过载能力将会下降；在低频时交流异步电动机的散热能力变坏，交流异步电动机温度会过高等。由于交流异步电动机本身就
14、是一个非线性、强祸合、多变量的对象，且更为严重的是，由于工作频率、温度和饱和效应的影响，定转子电阻、电感等参数在不同工况下变化明显。例如在某些情况下，转子的电阻值会比其标称值增加一倍以上。因而其建模非常困难，要从理论上准确的计算出交流异步电动机在不同频率和负载下的效率、温升，功率因数和临界转矩是十分困难的。所以，长期以来，在设计变频调速系统时，人们只是凭借经验来确定普通交流异步电动机变频调速的调速范围，而没有充分的理论依据。第三节 交流异步电动机的调速方式由于异步电动机的转速公式为：） （1-1）从转速公式可以看出，异步电动机的调速方法可分为变转差率调速、变极对数调速和变频调速三种变转差率调速
15、变转差率的调速方法，又可以通过调节转子电阻、定子电压、转差电压等方法实现。一、 转子回路串电阻或阻抗调速这种方式只适用于绕线型异步电动机，其原理是:当忽略转子回路电感时，电机的转差率为 （1-2）为电动机转子额定电流； 为电动机转子额定电压；为转子回路电阻据此，当改变转子回路电阻时，便可改变电机转速。其特点是可靠性高、投资少、维护简单，但是当转速下调时效率随之降低。这种调速方式包括金属电阻调速方式、液体电阻调速方式、频敏变阻器起动方式。二、 定子调压调速异步电动机的转矩在一定转差率下，与定子电压平方成正比，改变定子电压将改变电动机的机械特性，从而实现电动机的调速。定子调压调速是一种比较简便的调速方式，可以在异步电动机的定子回路中串入饱和电抗器降压、串入电阻降压或在定子侧加调压变压器等方式来实现调压调速。在电力电子技术高速发展的今天，可以使用“交流开关”状态的双向晶闸管来实现交流调压调速。定子调压调速的主要优点是:方法简单，调速平滑，加上闭环控制时能达到理想的调速精度。其主要缺点是调整范围窄，一般不能低于电动机同步转速的80-85%电动机转子的损耗比较大等。三、 串级调速在绕
