实验七 双闭环三相异步电动机调压调速系统

“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。

6.2 双闭环三相异步电动机串级调速系统一．实验目的1．熟悉双闭环三相异步电动机串级调速系统的组成及工作原理。

2．掌握串级调速系统的调试步骤及方法。

3．了解串级调速系统的静态与动态特性。

二．实验内容1．控制单元及系统调试2．测定开环串级调速系统的静特性。

3．测定双闭环串级调速系统的静特性。

4．测定双闭环串级调速系统的动态特性。

三．实验系统组成及工作原理绕线式异步电动机串级调速，即在转子回路中引入附加电动势进行调速。

通常使用的方法是将转子三相电动势经二极管三相桥式不控整流得到一个直流电压，再由晶闸管有源逆变电路代替电动势，从而方便地实现调速，并将能量回馈至电网，这是一种比较经济的调速方法。

本系统为晶闸管亚同步闭环串级调速系统。

控制系统由速度调节器ASR，电流调节器ACR，触发装置GT，脉冲放大器MF，速度变换器FBS，电流变换器FBC等组成，其系统主回路原理图如图1-2所示，控制回路原理图可参考图1-1b所示。

四．实验设备和仪器1．电源控制屏（NMCL-32）；2．低压控制电路及仪表（NMCL-31）；3．触发电路和晶闸管主回路（NMCL—33）；4．可调电阻（NMEL—03）；5．直流调速控制单元（NMCL—18）；6．电机导轨及测速发电机（或光电编码器）；7．直流发电机M03；8．线绕电动机M09；9．双踪示波器；10．万用表；五．注意事项1．本实验是利用串调装置直接起动电机，不再另外附加设备，所以在电动机起动时，必须使晶闸管逆变角β处于βmin位置。

然后才能加大β角，使逆变器的逆变电压缓慢减少，电机平稳加速。

2．本实验中，α角的移相范围为90°～150°，注意不可使α＜90°，否则易造成短路事故。

3．接线时，注意绕线电机的转子有4个引出端，其中1个为公共端，不需接线。

4．接入ASR构成转速负反馈时，为了防止振荡，可预先把ASR的RP3电位器逆时针旋到底，使调节器放大倍数最小，同时，ASR的“5”、“6”端接入可调电容（预置7μF）。

实验七三相异步电动机的起动与调速一．实验目的和任务1．通过实验掌握鼠笼式异步电动机的起动方法。

2．通过实验掌握绕线式异步电动机的起动和调速方法。

二．实验设备介绍屏上挂件排列顺序D33、D32、D51、D43三．实验内容和步骤1．三相鼠笼式异步电动机直接起动试验1) 按图6-1接线。

被测三相鼠笼式异步电动机选用DJ16型号，电动机定子绕组为Δ接法，电动机空载运行。

2) 把交流调压器退到零位，开启电源总开关，按下“开”按钮，接通三相交流电源。

3) 调节调压器，使输出电压达电动机额定电压220V，使电机起动旋转，如电机旋转方向不符合要求需调整相序时，必须按下“关”按钮，切断三相交流电源。

4) 再按下“关”按钮，断开三相交流电源，待电动机停止旋转后，按下“开”按钮，接通三相交流电源，使电动机全压起动，观察并记录电动机起动瞬间电流值(按指针式电流表偏转的最大位置所对应的读数值定性计量)。

图6-1 三相鼠笼式异步电动机直接起动2．三相鼠笼式异步电动机星形——三角形（Y -Δ）起动图6-2 三相鼠笼式异步电动机星形——三角形起动1) 按图6-2接线。

线接好后把调压器退到零位。

2) 三刀双掷开关合向右边(Y 接法)。

合上电源开关，逐渐调节调压器使升压至电机额定电压220伏，打开电源开关，待电机停转。

3) 合上电源开关，观察起动瞬间电流，然后把S 合向左边，使电动机(Δ)正常运行，整Y个起动过程结束。

观察并记录起动瞬间电流表的显示值，并与其它起动方法作定性比较。

3．三相鼠笼式异步电动机自耦变压器起动1) 按图6-3接线。

电动机定子绕组为Δ接法。

2)三相调压器退到零位，开关S合向左边。

自耦变压器选用D43挂箱。

3) 合上电源开关，调节调压器使输出电压达电动机额定电压220V，分别使自耦变压器抽头输出电压为电源电压的40%、60%和80%，断开电源开关，待电机停转。

4) 开关S合向右边，合上电源开关，使电动机由自耦变压器降压起动，经一定时间再把S合向左边，使电机按额定电压正常运行，整个起动过程结束。

吉林建筑大学城建学院课程设计报告题目名称双闭环三相异步电动机调压调速系统的仿真院（系）电气信息工程系课程名称电力拖动自动控制系统班级电气11-1学号*********学生姓名李林指导教师柏逢明起止日期2015.3.2-2015.3.13目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章双闭环三相异步电动机调压调速系统 (1)1.1设计原理 (1)1.2工作原理 (2)1.2.1 控制电路 (2)1.2.2 移相触发电路 (2)第2章设计方案 (3)2.1 主电路设计 (3)2.1.1 调压电路 (3)2.1.2 开环调压调速 (3)2.1.3闭环调压调速 (4)2.2 控制回路设计 (5)2.2.1转速检测环节和电流检测环节的设计 (5)2.2.2调速系统的静态参数分析 (9)2.3 触发电路设计 (11)第3章仿真设计 (12)3.1 调压电路 (12)3.1.1 调压电器的仿真模型 (12)3.1.2 参数的设定 (13)3.1.3电阻负载的仿真图形 (14)3.2 异步电动机带风机泵类负载开环调压调速模块 (15)3.2.1 参数设定 (15)3.2.2闭环调压 (18)结论 (21)致谢 (22)参考文献 (23)摘要调压调速是变转差率调速的一种。

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。

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。

晶闸管三相交流调压电路的连结方式很多，各有其特点。

双闭环调压调速特性以前用饱和电抗器，现在广泛采用晶闸管调压电路。

在前面所述的开环系统的调速中，其机械特性软，调速范围较窄。

加转速负反馈系统环节后成了调压调速的闭环控制系统。

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。

《运动控制系统》实验报告成绩姓名：专业班级：学号：同组人：实验三双闭环三相异步电动机调压调速系统一、实验目的1. 熟悉相位控制交流调压调速控制方式的工作原理。

2. 了解并熟悉双闭环三相异步电动机调压调速系统的原理及组成。

3. 通过测定系统的静特性和动态特性进一步理解交流调压系统中电流环和转速环的作用。

二、实验系统组成及工作原理双闭环三相异步电动机调压调速系统的主电路为三相晶闸管交流调压器TVC及三相绕线转子异步电动机M。

控制系统由零速封锁器DZS、电流调节器ACR、速度调节器ASR、电流变换器FBC、速度变换器FBS、触发器GT、脉冲放大器AP1等组成。

图3-1为双闭环三相异步电动机调压调速系统原理框图。

整个系统采用了速度、电流两个反馈控制环。

交流调速系统中速度环的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。

在稳定运行的情况下，电流环对电网扰动仍有及时的抗扰作用，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。

异步电动机调压调速系统结构简单，采用双闭环时静差率较小，在恒转矩负载下不能长时间低速运行，因为低速运行时转差功率P s = s·P m 全部消耗在转子电阻中，时间长了会使转子过热。

图3-1 双闭环三相异步电动机调压调速系统原理框图三、实验注意事项1．绕线式异步电动机M09参数：P N=100W，U N=220V，I N=0.55A，n=1350r/min，Y接。

2．不允许突加给定信号起动电动机，给定信号尽可能从0缓慢起调，且须空载起动。

3．测取系统静特性时，须注意电动机电流不允许超过额定电流（0.55A）。

4．电动机低速时，实验时间应尽量短，以免串接的电阻器过热而引起电阻数值变化。

四、实验内容1. 测定系统控制特性电动机空载条件下（发电机或测功机负载回路开路），调节给定电压U n*，使电动机转速慢升至额定转速1350r/min，在0~1350 r/min之间记录几组转速n和给定电压U n*的数据，并在图3-2所示的坐标系中画出系统控制特性曲线。

《电力拖动自动控制系统》实验指导书(自编)-(2)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1《电力拖动自动控制系统》实验指导书昆明理工大学信自学院自动化系2005年9月目录实验须知----------------------------------------------------------------------2实验一系统调试-----------------------------------------------------------3实验二参数测试-----------------------------------------------------------9实验三双闭环系统的静特性研究-------------------------12实验四双闭环调速系统动特性研究----------------------------------15实验五逻辑无环流可逆调速系统的研究----------------------------17实验六错位选触无环流可逆系统-------------------------------------22实验七双闭环三相异步电动机调压调速系统----------------------26实验八双闭环三相绕线型异步电动机串级调速系统-------------29附录1双闭环不可逆直流调速系统主电路和控制电路连线图--32附录2逻辑无环流直流可逆调速系统主电路和控制电路连线图--33实验须知实验课是教学中的重要环节之一，通过实验，是理论联系实际，加深理解和巩固所学的有关理论知识，培养、锻炼和提高对实际系统的调试和分析、解决问题的能力，同时通过实验也培养严谨的科学态度和良好的作风，以达到工程技术人员应有的本领，因此要求每个学生不必须认真对待实验课，要求作到：一：实验前预习，要求：1、了解所有实验系统的工作原理2、明确实验目的，各项实验内容、步骤和做法3、拟定实验操作步骤，画出实验记录表格。

摘要本毕业论文所研究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。

通常转子电流随负载的大小决定，不能任意调节；而转子回路阻抗的调节属于耗能型调速，缺点较多，所以转子侧的控制变量只能是电动势，这也是本文所要研究的重点之一。

利用串级调速系统，就是使绕线式异步电动机实现高性能调速的有效办法。

用转子串反电动势来代替电阻，吸收转差功率；用双闭环控制提高系统的静、动态性能。

把这种用附加电动势的方法将转差功率回收利用的调速称为双闭环串级调速。

这是本文所必须研究的，也是本文的核心所在。

并通过利用MATLAB 软件对双闭环串级调速系统进行仿真，仿真结果表明通过双闭环串级调速系统能及时地对给定速度进行反馈，提高调速的准确性。

关键词：双闭环；串级；调速；MATLAB.AbstractThe graduation thesis studies three-phase asynchronous motor is double loop bunch_rank speed-control of the basic principle and implement method. With wound rotor series, asynchronous motors can adjust speeds through control variables, which include electric current, electromotive force and resistance, etc. on the rotor side. Typically, the rotor current is determined by the load and cannot be adjusted freely. In contrast, adjusting rotor’s return circuit impedance tends to consume more power along with other disadvantages. Therefore, electromotive force should be the only control variable on the rotor side, which is also one of the major points research in this paper.In summary, concatenation control system is one effective means to realize high control ability in series-wound asynchronous motors. Specifically, it is used to replace resistance with rotor’s electromotive force and absorb slip power; and to enhance the static and dynamic capabilities of the system using double closed loop. We refer to this method of utilizing additional electromotive force to recycle slip power as concatenation control with double close loop, which is also the focus of this paper. And through the use of MATLAB software on the double closed loop bunch_rank speed- control system, and simulation draw simulation diagram,the results show that by double closed loop bunch_rank speed-control system can timely given speed feedback, to improve the accuracy of speedKeywords: double-loop；cascade；governor；MATLAB.目录摘要 (I)Abstract (II)1绪论 (1)2串级调速的原理 (3)2.1异步电动机转子附加电动势时的工作情况 (3)2.2串级调速的功率传递关系 (4)2.3串级调速系统及其附加电动势的获得 (5)3双闭环三相异步电机的静态特性和动态特性 (9)3.1三相异步电动机串级调速开环工作机械特性 (9)3.2三相异步电动机单闭环ASR 系统静特性 (11)3.3双闭环调速系统的静态和动态特性 (13)4总体设计方案 (17)4.1双闭环三相异步电机串级调速各个模块的功能 (17)4.2串级调速系统设计 (23)4.3双闭环系统设计 (24)4.4总电路图的设计 (25)5系统仿真 (27)5.1仿真软件的简介 (27)5.2具体的软件仿真设计 (27)5.3系统的仿真、仿真结果的输出及结果分析 (36)总结 (37)参考文献 (38)致谢 (39)1绪论电力传动自动控制系统是把电能转换成机械能的装置。

双闭环三相异步电动机调压调速系统设计引言：异步电动机的转速恒小于旋转磁场的转速n1，只有这样，转子绕组才能产生电磁转矩，使电动机旋转。

如果n=n1，转子绕组与定子磁场之间无相对运动，则转子绕组中无感应电动势和感应电流产生，可见n<n1是异步电动机工作的必要条件。

由于电动机转速n与旋转磁场转速n1不同步，故称为异步电动机。

一、三相异步工作原理三相绕组接通三相电源产生的磁场在空间旋转，称为旋转磁场。

转速的大小由电动机极数和电源频率而定。

旋转磁场的转速n1称为同步转速。

它与电网的频率f1及电机的磁极对数p的关系为：n1=60f1∕p对于可调速的电力拖动系统，工程上往往把它分为直流调速系统和交流调速系统两类。

所谓交流调速系统，就是以交流电动机作为电能—机械能的转换装置，并对其进行控制以产生所需要的转速。

交流异步电动机机械特性的参数表达式如下：变压调速是异步电动机调速方法中的一种，由三相异步电动机机械特性参数表达式可知，当异步电动机等效电路的参数不变时，在相同点的转速的平方成正比，因此，改变定子外加电压就可下，电磁转矩与定子电压以机械特性的函数关系，从而改变电动机在一定负载转矩下的转速。

本实验即采用定子调压调速系统，就是在恒定交流电源与交流电动机之间接入晶闸管作为交流电压控制器，即改变定子电压调速。

如下图画出了定>子电压为、、 (时的机械特性。

1 / 17sab 通风机负载特c”Ua1Sm n m b' 'c '>U'U>U11”T ema T L x二、设计流程:1电动机的选型假设电动机工作于普通机床主轴传动系统中，设定最大转速为，可选出电动机型参数如下：1440r/min12A 满载时定子电流：Y132S-4 额定功率：5.5KW 型号：0.84 满载时功率因数：满载时效率：85.5% 满载时转速：1440r/min2.2N.m /额定转矩：/额定电流：7A 堵转转矩堵转电流210mm 定子外径：115mm 气隙长度0.4mm 铁芯长度：1-0.9mm -d：136mm定子内径：定子线规根数1~9mm 绕组形式：单层交叉节距：47每槽线数：Z1/Z2:36/32 定转子槽数系统结构确定如图所示2 / 172主电路设计：2.1晶闸管的选择晶闸管选择主要根据变流器的运行条件，计算晶闸管电压、电流值，选出晶闸管的型号规格。

实验二双闭环三相异步电机调压调速系统实验一、实验目的(1)了解并熟悉双闭环三相异步电机调压调速系统的原理及组成。

(2)了解转子串电阻的绕线式异步电机在调节定子电压调速时的机械特性。

(3)通过测定系统的静态特性和动态特性，进一步理解交流调压系统中电流环和转速环的作用。

二、实验所需挂件及附件三、实验线路及原理异步电动机采用调压调速时，由于同步转速不变和机械特性较硬，因此对普通异步电动机来说其调速范围很有限，无实用价值，而对力矩电机或线绕式异步电动机在转子中串入适当电阻后使机械特性变软其调速范围有所扩大，但在负载或电网电压波动情况下，其转速波动较大，因此常采用双闭环调速系统。

双闭环三相异步电机调压调速系统的主电路由三相晶闸管交流调压器及三相绕线式异步电动机组成。

控制部分由“速度调节器”、“电流调节器”、“转速变换”、“触发电路”、“正桥功放”等组成。

其系统原理框图如下图所示。

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。

系统在稳定运行时，电流环对抗电网扰动仍有较大的作用，但在启动过程中电流环仅起限制最大电流的作用，不会出现最佳启动的恒流特性，也不可能是恒转矩启动。

异步电动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 P s=SP M全部消耗在转子电阻中，使转子过热。

交流调压器应采用宽脉冲或双窄脉冲进行触发。

实验装置中使用双窄脉冲。

实验线路如下所示。

图中晶闸管均在DJK02上，用其正桥，将D42三相可调电阻接成三相负载，其所用的交流表均在DJK01控制屏的面板上。

在本实验中DJK04上的“调节器I”做为“速度调节器”使用，“调节器II”做为“电流调节器”使用。

整个系统环节较多，一般要经过检查、调试、整定才能良好地运行；可参照下面的“实验方法”:名称内容主要作用参考值实验值备注[打√]转速调节器[ I ] 运放调零平衡，可免0V正限幅值作用不大近零负限幅值最大电流-6V放大倍数：外接电阻快调节积分时间：外接电容消偏差0.47UF电流调节器[ II ] 运放调零平衡，可免0V 正限幅值最大电压+6V 负限幅值作用不大近零四、实验内容(1)测定三相绕线式异步电动机转子串电阻时的机械特性。