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1、一、三相异步电动机变频调速原理由于电机转速n与旋转磁场转速n1接近，磁场转速n1改变后，电机转速n也 就随之变化，由公式n = 60fi可知，改变电源频率f ，可以调节磁场旋转，从 而改变电机转速，这种方法称为变频调速。根据三相异步电动机的转速公式为n =60f 1 (1 - s)= n. (1-s)p1式中f.为异步电动机的定子电压供电频率；p为异步电动机的极对数；s为 异步电动机的转差率。所以调节三相异步电动机的转速有三种方案。异步电动机的变压变频调速系 统一般简称变频调速系统，由于调速时转差功率不变，在各种异步电动机调速系 统中效率最高，同时性能最好，是交流调速系统的主要研究和发展方向。
2、改变异步电动机定子绕组供电电源的频率f ，可以改变同步转速n，从而 改变转速。如果频率f.连续可调，则可平滑的调节转速，此为变频调速原理。三相异步电动机运行时，忽略定子阻抗压降时，定子每相电压为U产 Ei = 444f iN朋 m式中Ei为气隙磁通在定子每相中的感应电动势；f.为定子电源频率；N.为 定子每相绕组匝数；km为基波绕组系数，0m为每极气隙磁通量。如果改变频率f ，且保持定子电源电压U.不变，则气隙每极磁通0m将增大，会 引起电动机铁芯磁路饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热而损 坏电机，这是不允许的。因此，降低电源频率f.时，必须同时降低电源电压， 已达到控制磁通0的
3、目的。1 m.1、基频以下变频调速为了防止磁路的饱和，当降低定子电源频率f 时，保持S为常数，使气每f1极磁通0 m为常数，应使电压和频率按比例的配合调节。这时，电动机的电磁转T矩为r+(X + x；)218上式对s求导，即 dT = 0，有最大转矩和临界转差率为 dsm1 pU 12Tm=22冗 f+,；rx)1 m1 p /U1、2 尹2云T； 丿771+ (X1 + X2r2 + x，2由上式可知：当f =常数时，在f 1较高时，即接近额 f 1定频率时，厂g+x2）,随着f的降低，Tm减少的不多；当f 1较低时，（X + x2）较小；厂1相对变大，则随着f的降低，Tm就减小了。显然，当
4、f 降低时，最大转矩几不等于常数。保持半=常数, 这相当于他励直流电机的降压调速。降低频率调速时的机械特征如图1所示。nH00图1变频调速的机械特性AG基频以下调速（f=常数）（b）基频以上调速（U广常数）（a） 2、基频以上变频调速在基频以上变频调速时，也按比例身高电源电压时不允许的，只能保持电 压为Un不变，频率f 1越高，磁通Q m越低，是一种降低磁通升速的方法，这相当 于它励电动机弱磁调速。保持U二常数，升高频率时，电动机的电磁转矩为T二nr m pU、2211 s2兀 f 1 r1+r-2T+(x1 +上式求dT=0，得最大转矩和临界转差率为 dsm1 pU 122兀 /11 + Y
5、 +(xi + I2g + X2由于f 1较咼，X、X和2比厂大的多，贝V上式变为112 s1 mpU, 2111T X几x 2 2K f 1 (xl+x2P fs丄=乙 y丄 X1 + X22因此，频率越高时，T越小，S也越小。保持U为常数，升高频率调速时n的机械特性如图1 （b）所示。二、SIMULINK仿真模型建立三相异步电动机的变频调速仿真模型，可以采用simulink提供的仿真 模块，如交流电源，电压测量，异步电机，电机测量等。其中，三相交流电源位 于【Power System】的Power Electronics中，将三相交流电源的频率设置成 60 Hz，电压值设置的与电机的电压相
6、同。电压表位于【Power System】的Measurement中，异步电机模块位于【Power System】库的Machines中，双击 电机模型，设置其参数，设置如图（a）所示，设置增益K的值为（30/3.14）其 仿真图形如实例图（b）所示。（a）变频调速仿真模型(b)异步电动机参数设置三、结果集分析这是个简单的电机调速仿真系统，虽然简单但是仍然要观察电机的性能指 标，其中比如超调，调节时间等。上升时间t是输出响应从零开始第一次上升到稳态值所需的时间。t越小，rr表示初始响应速度越快。由自动控制原理可知，系统的快，稳是相对矛盾的，两 者是冲突的，一般我们都在寻找一个两者最佳的平衡点。
7、根据参数设定将，t分别设定为40ms，由于初始设定的频率为60色根据szni 60fP可知n i应该为1800r/min。(1)未变频时仿真结果10(1(c)示波器读数由图可知，由于没有负载，所以定子和转子电流以及电磁转矩均最终趋于0,根据公式牛=聖厶可知，转速最终稳定在1800r/min，同时在40ms左右，电机 P的转速到达标准，与预定结果差入不大。(2)变频时仿真结果(基频以下调速)改变电源频率，将其变为50冬，由于这是基频以下调速，所以为了防止磁路 的饱和，当降低定子电源频率f 1时，保持乞=常数，因此电压要相应的改变成 f 1183.3v，重新运行仿真模型，得到仿真结果如图(d)示波器读数(d)由示波器读数可知，当频率变为50H后，根据公式n = 60厶可知，转速最 z1 p终稳定在1500r/min，同时由图可知频率改变后，相应的反应时间也变短了，也 就是说反应更快了。变频时仿真结果（基频以上调速）改变电源频率，将其变成为70H，由前面的理论知识可知，基频以上调速z时电源电压Un是不变的，重新运行仿真模型，得到仿真图形如图（e）所示。（e）示波器读数由图可知，转速约为2100r/min，满足n1 = f1这个公式的理论计算结果,P不过电机的响应时间与基频以上调整时的响应时间要大的多，同时，如果将频率 进行更细微的调整，转速也会有相应细微的变化。
