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电力拖动自动控制系统电力拖动自动控制系统简介电力拖动自动控制系统包括：直流调速系统和交流调速系统。
直流调速系统包括：直流调速方法、直流调速电源和直流调速控制。
交流调速系统包括：交流调速系统的主要类型、交流变压调速系统、交流变频调速系统、绕线转子异步电机双馈调速系统——转差功率馈送型调速系统和同步电动机变压变频调速系统。
电力拖动自动控制系统课程内容介绍第一篇直流调速系统闭环反馈直流调速系统1.1 直流调速系统用的可控直流电源根据前面分析，调压调速是直流调速系统的主要方法，而调节电枢电压需要有专门向电动机供电的可控直流电源。
常用的可控直流电源有以下三种:旋转变流机组——用交流电动机和直流发电机组成机组，以获得可调的直流电压。
静止式可控整流器——用静止式的可控整流器，以获得可调的直流电压。
直流斩波器或脉宽调制变换器——用恒定直流电源或不控整流电源供电，利用电力电子开关器件斩波或进行脉宽调制，以产生可变的平均电压。
1.2 晶闸管-电动机系统（V-M系统）的主要问题本节讨论V-M系统的几个主要问题：（1）触发脉冲相位控制；（2）电流脉动及其波形的连续与断续；（3）抑制电流脉动的措施；（4）晶闸管-电动机系统的机械特性；（5）晶闸管触发和整流装置的放大系数和传递函数。
1.3 直流脉宽调速系统的主要问题自从全控型电力电子器件问世以后，就出现了采用脉冲宽度调制（PWM）的高频开关控制方式形成的脉宽调制变换器-直流电动机调速系统，简称直流脉宽调速系统，即直流PWM 调速系统。
（1）PWM变换器的工作状态和波形；（2）直流PWM调速系统的机械特性；（3）PWM 控制与变换器的数学模型；（4）电能回馈与泵升电压的限制。
1.4反馈控制闭环直流调速系统的稳态分析和设计本节提要:转速控制的要求和调速指标；开环调速系统及其存在的问题；闭环调速系统的组成及其静特性；开环系统特性和闭环系统特性的关系；反馈控制规律；限流保护——电流截止负反馈1.5 反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计反馈控制闭环直流调速系统的动态数学模型;反馈控制闭环直流调速系统的稳定条件; 动态校正——PI调节器的设计;系统设计举例与参数计算转速、电流双闭环直流调速系统和调节器的工程设计方法内容提要：转速、电流双闭环控制的直流调速系统是应用最广性能很好的直流调速系统。
重庆文理学院电子电气工程学院专业课程设计论文题目转速开环恒压频比控制的交流异步电动机调速系统专业电气工程与自动化姓名班级学号2011年月日转速开环恒压频比控制的交流异步电动机调速系统转速开环恒压频比控制的交流异步电动机调速系统摘要：异步电动机的变压变频调速系统一般简称为变频调速系统。
由于在调速是转差功率不随转速而变化，调速范围宽，无论高速还是低速是效率都较高，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。
因此现在它的应用面很广，目前交流异步电动机的调速系统已经广泛应用于数控机床、风机、泵类、传送带、给料系统、空调器等设备的电力源和动力源，并起到了节省电能，提高设备自动化，提高产品质量的良好效果. 本文对交流系统进行建模仿真，可以更加熟悉交流调速系统的结构，掌握各种调速系统的优缺点，选择合理的方案，解决实际中的问题。
文章在详细分析交流异步电动机变频调速的原理基础上，应用MATLAB/SIMULINK仿真软件，实现了转速开环恒压频比控制的交流异步电动机调速系统的仿真，并且详细分析了仿真结果。
关键词：异步电动机；变频调速；MATLAB 仿真22008级电气工程与自动化专业课程设计论文3 1引言异步电动机的变压变频调速系统一般简称为变频调速系统。
由于在调速是转差功率不随转速而变化，调速范围宽，无论高速还是低速是效率都较高，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。
因此现在它的应用面很广，目前交流异步电动机的调速系统已经广泛应用于数控机床、风机、泵类、传送带、给料系统、空调器等设备的电力源和动力源，并起到了节省电能，提高设备自动化，提高产品质量的良好效果. 本文对交流系统进行建模仿真，可以更加熟悉交流调速系统的结构，掌握各种调速系统的优缺点，选择合理的方案，解决实际中的问题。
在进行电动机调速时，常须考虑的一个重要因素，就是希望保持电动机中每极磁通量为额定值不变。
如果磁通太弱，没有充分利用电机的铁芯，是一种浪费；如果过分增大磁通，又会使铁心饱和，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。
《变频控制技术》课程教学大纲课程代码：060141001课程英文名称：Technique of Frequency Conversion课程总学时：40 讲课：32 实验：8 上机：0适用专业：自动化大纲编写（修订）时间：2017.11一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标本课程是自动化专业的专业课。
变频控制技术是自动控制领域非常重要的实用技术，变频控制技术课程是一门理论性和实践性很强的课程。
本课程的教学目标是使学生掌握变频器技术的基本概念和理论，掌握变频器的基本构造及使用和参数调试方法。
本课程以西门子变频器为例，掌握典型变频器的基本操作方法，为工业现场培养从事变频调速系统方面的科研、设计、调试的电气工程技术人员。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求本课程教学的基本任务是研究变频调速系统的工作原理、基本构成、变频器的分类，研究变频控制中的PWM技术，以及变频控制理论以及几种主要的变频调速系统的组成、特性和适用场合，学习西门子MM4系列和SINAMICS系列变频器的基本操作和参数调试方法，学习变频调速系统的基本设计方法。
通过教学使学生主要掌握变频调速原理，变频器的基本构成，变频器主电路的基本类型，变频器的分类，变频调速中的三种PWM控制技术，变频控制的矢量控制理论和直接转矩控制理论，掌握变频器的使用和参数的基本调试方法，掌握变频调速系统的基本设计。
（三）实施说明对理论教学环节的要求：掌握变频调速的基本控制方式，变频器主电路的基本类型，正弦波脉宽调制技术（SPWM），电流滞环跟踪控制技术（CHBPWM）和电压空间矢量控制技术（SVPWM）；掌握典型的开环控制、闭环控制的变频调速系统组成及工作原理；了解三相异步电动机的动态数学模型，掌握矢量控制变频调速的基本思想，了解矢量控制坐标变换理论，掌握矢量控制变频调速系统的组成和特点；掌握直接转矩控制系统的组成和特点。
以变频控制理论为核心，详细介绍逆变器控制中所采用的SPWM和SVPWM技术理论。
《电力拖动自动控制系统》教学大纲《电力拖动自动控制系统》教学大纲英文名称：Automatic Control System for Electric Drive 课程编码：D***** 课内教学时数：48 学分：3适用专业：电气工程及其自动化开课单位：机械与电子工程系制定（或修订）时间：20XX年9月一、课程性质与任务本课程是电气工程及其自动化专业主干课程之一，电力电子与电力传动专业方向课程。
通过本课程的学习，应掌握电力拖动自动控制系统的基本知识、掌握交直流电机典型自动控制系统的工作原理及运用。
培养学生解决实际问题的能力,为今后从事电气工程及其自动化有关的专业工作打下基础。
二、课程教学内容的基本要求、重点和难点第一章闭环控制的直流调速系统㈠基本要求：了解闭环控制的直流调速系统的工作原理㈡教学重点：反馈控制闭环调速系统的稳态、动态分析和设计㈢教学难点：无静差调速系统和积分、比例积分控制规律㈣教学内容1、直流调速系统用的可控直流电源2、晶闸管-电动机系统的特殊问题3、反馈控制闭环调速系统的稳态分析和设计4、反馈控制闭环调速系统的动态分析和设计5、无静差调速系统和积分、比例积分控制规律6、电压反馈电流补偿控制的调速系统第二章多环控制的直流调速系统㈠基本要求：让学生熟悉掌握转速、电流双闭环调速系统的静特性、系统各变量的稳态工作点和稳态参数计算㈡教学重点：双闭环系统电路特点、如何实现转速无静差㈢教学难点：调节器的工程设计方法、三环调速系统㈣教学内容：1、转速、电流双闭环调速系统及其静特性2、双闭环调速系统的动态性能3、调节器的工程设计方法4、按工程设计方法设计双闭环系统5、转速超调的抑制――转速微分负反馈6、三环调速系统7、弱磁控制的直流调速系统第三章可逆调速系统㈠基本要求：让学生了解可逆调节系统的不同整流装置㈡教学重点：晶闸管-电动机系统的可逆线路、晶闸管-电动机系统的回馈制动㈢教学难点：有环流可逆调速系统、无环流可逆调速系统㈣教学内容：1、晶闸管-电动机系统的可逆线路2、晶闸管-电动机系统的回馈制动3、两组晶闸管可逆线路中的环流4、有环流可逆调速系统5、无环流可逆调速系统第四章直流脉宽调速系统㈠基本要求：要求学生对调速系统能运用自如㈡教学重点：脉宽调速系统的开环机械特性、脉宽调速系统的控制电路㈢教学难点：晶体管脉宽调速系统的特殊问题㈣教学内容1 脉宽调制变换器2 脉宽调速系统的开环机械特性3 脉宽调速系统的控制电路4晶体管脉宽调速系统的特殊问题第五章位置随动系统㈠基本要求：了解位置随动系统的概念㈡教学重点：位置随动系统概述㈢教学难点：位置随动系统概述㈣教学内容：1、位置随动系统概述2、位置信号的检测3、自整角机位置随动系统及其设计第六章交流调速的基本类型和交流变压调速系统㈠基本要求：使学生在掌握了交直流调速系统的基本组成原理的同时并能掌握结合工程实际，根据生产设备所提出的技术指标组成，选择控制系统结构的思路和方法㈡教学重点：交流调速的基本类型、闭环控制的交流变压调速系统――一种转动差功率消耗型调速系统㈢教学难点：交流调速的基本类型、闭环控制的交流变压调速系统――一种转动差功率消耗型调速系统㈣教学内容：1、交流调速的基本类型2、闭环控制的交流变压调速系统――一种转动差功率消耗型调速系统第七章异步电动机变压变频调速系统㈠基本要求：要求学生掌握异步电动机变压变频调速系统的各种调速方法㈡教学重点：异步电动机电压、频率协调控制的稳态机械特性转速开环、恒压频比控制的变频调速系统、转速闭环、转差频率控制的变频调速系统㈢教学难点：转速开环、恒压频比控制的变频调速系统、转速闭环、转差频率控制的变频调速系统㈣教学内容：1 变频调速的基本控制方式2 静止式变频装置3 正弦波脉宽调制逆变器4异步电动机电压、频率协调控制的稳态机械特性5 转速开环、恒压频比控制的变频调速系统 6 转速闭环、转差频率控制的变频调速系统7 异步电动机的多变理数学模型和坐标变换8矢量控制的变频调速系统第八章绕线转子异步电动机串级调速系统――转差功率回馈型的调速系统㈠基本要求：认识了解串级调速系统的原理及其应用㈡教学重点：串级调速系统性能的讨论、异步电动机在串级调速工作时的机械特征㈢教学难点：具有双闭环控制的串级调速系统、超同步串级调速系统㈣教学内容：1 串级调速原理及其基本类型2 串级调速系统性能的讨论3 异步电动机在串级调速工作时的机械特征4 具有双闭环控制的串级调速系统5 超同步串级调速系统6 串级调速系统的几个特殊问题第九章同步电动机的变频调速系统㈠基本要求：了解电动机的不同调速系统㈡教学重点：同步电动机的变频调速㈢教学难点：同步电动机的变频调速㈣教学内容:1、同步电动机的变频调速2、他控变频同步电动机调速系统和矢量调速系统3、自控变频同步电动机（无换向器电动机）调速系统三、课程学时分配四、本课程的特点及教法、学法建议电力拖动自动控制系统是一门知识综合性强、内容覆盖宽的课程。
《交流调速系统》课后习题答案第 5 章 闭环控制的异步电动机变压调速系统5-1 异步电动机从定子传入转子的电磁功率m P 中，有一部分是与转差成正比的转差功率s P ，根据对s P 处理方式的不同，可把交流调速系统分成哪几类？并举例说明。
答：从能量转换的角度上看，转差功率是否增大，是消耗掉还是得到回收，是评价调速系统 效率高低的标志。
从这点出发，可以把异步电机的调速系统分成三类 。
1）转差功率消耗型调速系统：这种类型的全部转差功率都转换成热能消耗在转子回路中，降电压调速、转差离合器调速、转子串电阻调速都属于这一类。
在三类异步电机调速系统中，这类系统的效率最低，而且越到低速时效率越低，它是以增加转差功率的消耗来换取转速的降低的（恒转矩负载时）。
可是这类系统结构简单，设备成本最低，所以还有一定的应用价值。
2）转差功率馈送型调速系统：在这类系统中，除转子铜损外，大部分转差功率在转子侧通 过变流装置馈出或馈入，转速越低，能馈送的功率越多，绕线电机串级调速或双馈电机调速属于这一类。
无论是馈出还是馈入的转差功率，扣除变流装置本身的损耗后，最终都转化成 有用的功率，因此这类系统的效率较高，但要增加一些设备。
3）转差功率不变型调速系统：在这类系统中，转差功率只有转子铜损，而且无论转速高低，转差功率基本不变，因此效率更高，变极对数调速、变压变频调速属于此类。
其中变极对数 调速是有级的，应用场合有限。
只有变压变频调速应用最广，可以构成高动态性能的交流调速系统，取代直流调速；但在定子电路中须配备与电动机容量相当的变压变频器，相比之下，设备成本最高。
5-2 有一台三相四极异步电动机，其额定容量为5.5kW ，频率为50Hz ，在某一情况下运行，自定子方面输入的功率为6.32kW ，定子铜损耗为341W ，转子铜损耗为237.5W ，铁心损耗为167.5W ，机械损耗为45W ，附加损耗为29W ，试绘出该电动机的功率流程图，注明各项功率或损耗的值，并计算在这一运行情况下该电动机的效率、转差率和转速。
实验四异步电动机变频调速系统（一）转速开环恒压频比控制变频调速系统实验一．实验目的1.通过实验掌握转速开环恒压频比控制调速系统的组成及工作原理。
2.掌握V/F控制方式下，选取不同的模式电机的静特性差异。
二．实验数据及分析转速开环恒压频比控制静特性n（r/min）1475 1488 1501 1511 1525 1543Ia(A) 2.5 2.2 2.0 1.9 1.8 1.7T(N.m) 100% 83.9% 68.1% 54.6% 37.4% 15%n（r/min）902 916 931 945 953 966Ia(A) 2.3 2.1 1.9 1.7 1.7 1.6T(N.m) 100% 82.7% 64.0% 46.4% 33.6% 16.5%n（r/min）475 488 495 508 518 528 Ia(A) 1.9 1.7 1.6 1.6 1.5 1.5T(N.m) 85% 69.2% 56.1% 45.1% 28.0% 21.7%n（r/min）472 485 495 506 508 525 Ia(A) 2.0 1.8 1.7 1.7 1.6 1.6T(N.m) 62.5% 50.5% 39.2% 27.4% 20.8% 3.6%三．思考题1.说明转速开环恒压频比控制静特性特点答：其他条件相同，转速与频率大致成正比；频率一样时，转速越高，带动转矩能力越差。
2.说明低频补偿对系统静特性的影响。
答：由于临界转矩随f减小而减小，f较低时，电动机负载能力较弱。
低频补偿可以增强系统负载能力，同转速时有低频补偿情况T较小。
3.说明载波频率的大小对电机运行影响答：低频时转矩大，噪音小，但此时主元器件开关损耗大，整机发热较多，效率下降。
高频时转矩变小，电流输出波形比较理想。
（二）异步电动机带速度传感器矢量控制系统实验一．实验目的1.通过实验掌握异步电动机带速度传感器矢量控制系统的组成及工作原理；2.掌握异步电动机带速度传感器矢量控制系统静、动特性。
2013年9月份考试电气传动及控制第一次作业一、单项选择题（本大题共100分，共 20 小题，每小题 5 分）1. 如下关于转速开环恒压频比控制调速系统（通用变频器-异步电动机调速系统）论述正确的是（ C）。
A.二极管整流器输出端的大电容仅仅用于滤波作用B. 二极管整流器是全波整流装置，由于输出端有滤波电容存在，因此输入电流波形中谐波含量很低C. 通用变频器一般用电阻来吸收制动能量2. 在转速负反馈单闭环有静差直流调速系统中，突减给定电压后又进入稳定运行状态，此时晶闸管整流装置的输出电压Ud较给定电压变化前是（ C）了。
A. 增加B. 不变C. 减小3. 某单闭环直流调速系统的开环放大系数为19时，额定负载下电动机转速降落为8r/min，如果开环速降不变，要使闭环速降降为4r/min，则开环放大系数应为（C ）。
A. 19B. 29C. 394. 双闭环无静差V-M系统中，改变（C ）能够改变稳态转速。
A. 整流环节放大系数B. 电流反馈系数C. 转速反馈系数5. 在转速负反馈单闭环有静差直流调速系统中，当（A）变化时，系统没有抗扰作用。
A. 转速反馈系数B. 电动机励磁电流C. 电枢电阻6. 恒Eg/1调速系统，最大电磁转矩（A）。
A. 与1无关B. 随1增大而增大C. 随1增大而减小7. 双闭环无静差V-M调速系统，若起动过程中ASR未达到饱和，则会发生（ B ）。
A. 起动过程变快B. 起动过程变慢C. 不影响起动过程8. 某单闭环直流调速系统的开环放大系数为19时，额定负载下电动机转速降落为8r/min，如果将开环放大系数提高到39，开环速降不变，那么它的闭环速降为（ A）。
A. 4r/minB. 6r/minC. 8r/min9. 三相半波整流电路近似的一阶惯性环节的时间常数为（ B）。
A. 10msB. 3.33msC. 1.67ms10. 双闭环无静差V-M系统中，改变（ C ）不能改变稳态转速。
第一节 交流异步电动机变频调速原理根据电机学原理，交流异步电动机的转速可表示为：)1(**60s pf n -= （2-1-1） 式中： n 一 电动机转速/分钟，单位：r/min ；p 一 电动机磁极对数；f 一 电源频率，单位：Hz ；s 一 转差率，10<<s 。
注：p 是磁极对数，不是磁极数。
由式（2-1-1）知，影响电动机转速的因素有：电动机的磁极对数 p ，转差率 s 和电源频率f 。
对于给定的电动机，磁极对数 p 一般是固定的；通常情况下，转差率 s 对于特定负载来说是基本不变的，并且其可以调节的范围较小，加之转差率 s 不易被直接测量，调节转差率来调速在工程上并未得到广泛应用。
如果电源频率可以改变，那么通过改变电源频率来实现交流异步电动机调速的方法应该是可行的，这就是所谓变频调速。
由电机学原理知，如忽略绕组间的互感、绕组的漏感及空间电磁谐波，交流异步电动机的相等效稳态电路如图 2-1-1。
图 2-1-1 交流异步电动机的相等效稳态电路由戴维南定理，图 2-1-1电压平衡方程式为：U = E + I * r （2-1-2）式中： U 一 相电压 ；E 一 定子绕组的感应电动势；I 一 定子绕组的相电流；r 一 定子绕组电阻与转子绕组电阻折算到定子侧的电阻之和。
交流异步电动机的定子绕组的感应电动势是定于绕组切割旋转磁场磁力线的结果， 其有效值计算如下：E = K * f * Φ （2-1-3） 式中：Ｋ 一 与电动机结构有关的常数；ｆ 一 电源频率；Φ 一 磁通量 。
由式（2-1-2）知，加在电机绕组端的电源电压Ｕ，一部分产生感应电动势Ｅ，另一部分消耗在电阻 r （ 定子绕组电阻与转子绕组电阻折算到定子侧的电阻之和 ）上 。
其中定子绕组的相电流 I 由两部分构成：21I I I += （2-1-4）电机的定子电流有一小部分1I 用于建立磁场的主磁通，其余大部分2I 用于产生拖动负载的电磁力。
重庆文理学院电子电气工程学院专业课程设计论文题目转速开环恒压频比控制的交流异步电动机调速系统专业电气工程与自动化姓名班级学号2011年月日转速开环恒压频比控制的交流异步电动机调速系统转速开环恒压频比控制的交流异步电动机调速系统摘要：异步电动机的变压变频调速系统一般简称为变频调速系统。
由于在调速是转差功率不随转速而变化，调速范围宽，无论高速还是低速是效率都较高，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。
因此现在它的应用面很广，目前交流异步电动机的调速系统已经广泛应用于数控机床、风机、泵类、传送带、给料系统、空调器等设备的电力源和动力源，并起到了节省电能，提高设备自动化，提高产品质量的良好效果. 本文对交流系统进行建模仿真，可以更加熟悉交流调速系统的结构，掌握各种调速系统的优缺点，选择合理的方案，解决实际中的问题。
文章在详细分析交流异步电动机变频调速的原理基础上，应用MATLAB/SIMULINK仿真软件，实现了转速开环恒压频比控制的交流异步电动机调速系统的仿真，并且详细分析了仿真结果。
关键词：异步电动机；变频调速；MATLAB 仿真22008级电气工程与自动化专业课程设计论文1引言异步电动机的变压变频调速系统一般简称为变频调速系统。
由于在调速是转差功率不随转速而变化，调速范围宽，无论高速还是低速是效率都较高，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。
因此现在它的应用面很广，目前交流异步电动机的调速系统已经广泛应用于数控机床、风机、泵类、传送带、给料系统、空调器等设备的电力源和动力源，并起到了节省电能，提高设备自动化，提高产品质量的良好效果. 本文对交流系统进行建模仿真，可以更加熟悉交流调速系统的结构，掌握各种调速系统的优缺点，选择合理的方案，解决实际中的问题。
在进行电动机调速时，常须考虑的一个重要因素，就是希望保持电动机中每极磁通量为额定值不变。
如果磁通太弱，没有充分利用电机的铁芯，是一种浪费；如果过分增大磁通，又会使铁心饱和，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。
对于直流电机，励磁系统是独立的，只要对电枢反应有恰当的补偿，保持不变是很容易做到的。
在交流异步电机中，磁通由定子和转子磁动势合成产生，要保持磁通恒定就要费一些周折。
2变频调速的原理在异步电动机调速时，总希望保持主磁通为额定值。
由异步电机定子每相电动势有效值可知，如果略去定子阻抗下降，有（1）由(1)式知，若定子端电压不变，随着升高，将减小。
又由转矩公式知，在相同的情况下，减小会导致电动机输出转矩下降，严重时会使电动机堵转。
因此，在变频调速过程中应该同时改变定子电压和频率，以保持主磁通不变。
而如何按比例改变电压和频率，要分基频以下和基频以上两种情况。
2.1基频以下调速恒定压频比调速要求；当相对较高时，可忽略定子电阻那么最大实用转矩公式为；由于，为了保证变频调速时电动机过载能力不变，需要满足变频前后，即3转速开环恒压频比控制的交流异步电动机调速系统4 （2）对于恒转矩调速,采用恒压频比调速控制，既保证了电机的过载能力不变，又满足了主磁通保持不变, 而电磁转矩表示为；据(2)式，不同频率下的最大转矩保持不变，则最大转差率为（3）不同频率时最大转矩所对应的转速降落为（4）因此，恒压频比控制变频调速时，因最大转矩和最大转矩对应的转速降落均为常数，故此时异步电动机的机械特性是一组互相平行硬度相同的曲线，如图1 所示.2.2基频以上调速基频以上调速应采取保持定子电压不变的控制策略，即。
由于较高，可以忽略定子电阻，则最大转矩；其对应的最大转差率与转速降落同式(3)和式(4)为常数。
由此可见，保持定子电压不变，2008级电气工程与自动化专业课程设计论文升高频率调速时，最大转矩随频率升高而减小，最大转矩对应的转速降落为常数。
但是越高，最大转矩越起效，如图2所示，基频以上变频调速时异步电动机的电磁功率为（5）在异步电动机的转差率s 很小时，式(5)中的均可以忽略，即基频以上变频调速时异步电动机的电磁功率近似为（6）由式(6)知，在变频调速过程中，若保持不变，转差率s 变化也很小，故可以近似认为不变，即恒功率调速。
3仿真过程综合以上分析，制定出U-f 曲线如图3 所示.5转速开环恒压频比控制的交流异步电动机调速系统关系式为，式中是电动机额定电压，是电动机额定频率，是初始电压补偿值. 那是因为如果频率较低，定子阻抗压降所占比重较大，电动机难以保持气隙磁通不变，电动机的最大转矩将随着频率的下降而减小. 为了使电动机在低频低速时仍有较大的转矩，需要低频补偿电压以提高定子电压. 恒压频比变频调速系统原理图如图4 所示，系统由升降速时间设定、U-f 曲线、SPWM 调制和驱动等环节组成。
其中升降速时间设定用来限制电动机的升频速度，避免转速上升过快而造成电流和转矩的冲击，相当于软起动的作用。
U-f 曲线用于根据频率确定相应的电压，以保持压频比不变，并且低频时进行适当的电压补偿。
SPWM 和驱动环节将会根据频率和电压要求产生按正弦脉宽调制的驱动信号，控制逆变器以实现电动机的变压变频调速。
根据实验原理图在Matlab软件环境下查找器件、连线，接成入上图所示的线路图。
3.1、具体步骤a、点击图标，打开Matlab软件，在工具栏里根据提示点击，再点击matlab help，打开一个对话框，点击里的new model，创建一个文件头为的新文件。
62008级电气工程与自动化专业课程设计论文b 、点击工具栏的，打开元器件库查找新的元器件。
图5如果不知在哪里找到元器件，可以在里输入元器件的名称，键入ENTER 即可查找。
3.2、所用元器件及其参数设置转速开环变频调速系统的仿真MATLAB/SIMULINK 模型如下图所示。
其中给定积分器(GI，GivenIntegrator)的模型如图7 所示，对它设定恰当的积分时间常数可以控制频率上升的速率，从而设定电动机的起动时间. 给定积分器后接取整环节(integer)使频率为整数. U-f 曲线、三相调制信号ua、ub、uc 均由Fcn模块产生7转速开环恒压频比控制的交流异步电动机调速系统图6 转速开环恒压频比控制的交流异步电动机调速系统结构图图7给定积分器(GI，GivenIntegrator)的模型图a.DC Voltage Source(直流电源)点击中的找到图8 直流电源参数设置图电压值设置为514Vb ．Universal Bridge （多功能桥式电路）点击中的找到82008级电气工程与自动化专业课程设计论文图9多功能桥是电路参数设置图选择3桥臂，选择IGBT 管。
普通的桥电路起着过载保护作用，防止电流过大烧坏电机。
c.AC Machine（交流电机）点击中的找到图10交流电机参数设置图9转速开环恒压频比控制的交流异步电动机调速系统A、B、C端分别与多功能桥式电路的A、B 、C端连接，TM端接个阶跃脉冲，M端输出接电动机测量单元d.MachinesMeasurementDemux（电动机测量单元）点击中的找到输入端接交流电机的M端，输出端接示波器等测量仪器图11 电机测量单元参数设置图Machine type选择Asychronous,点选要测量的数据，分别为Stator currents[ia ib ic]、Rotor speed[wm]、Electromagnetic torque[Te]这三个。
输出分别接电流测量ia、ib、ic,和经放大后测量的转速n放大倍数为9.55倍。
还有就是测量转矩Te。
e. Constant（信号发生器）输入一个信号，参数值各不一样，以一种情况为例。
10图12 信号发生器参数设置图输入为50Hz的信号。
f.传递函数（Transfer Fcn）式中，为电动机额定电压，为电动机额定频率，。
为初始电压补偿值。
电压U 、频率f、时间t 经汇总为一维量，其中的u (1)、u(2) 、u (3) 以次表示电压、频率和时间。
函数模块ua 、ub 、ue 分别用于产生三相调制信号u. 、u b 、u c ' 即图13 函数Ua模块参数设置图图14 函数Ub模块参数设置图图15 函数Uc模块参数设置图f. Demux（分接器）图16 分接器参数设置图g. scope（示波器）图17示波器参数设置图h. 仿真环境参数设置点击图18 仿真参数设置图仿真算法仿真精度3.2、仿真结果根据上面的步骤查找器件，连线，即可画出原理图，运行之后，得到如下波形。
分别为ia、ib、ic、n、Te。
图a 图b图c图19 ia、ib、ic 、Uab、n、Te、n-Te的波形4仿真分析从上图仿真的波形可以看出，它非常接近于理论分析的波形。
根据三相调制信号，由PWM 发生器产生逆变器驱动脉冲，经逆变器得到频率和幅值可调的三相电压，使交流电动机按给定要求起动和运行。
在给定频率为50Hz ，起动时间为6s 的情况下，仿真结果如图19所示。
其中a图所示为电动机输入的一相线电压(有效值) ，b图所示为转速变化曲线，图c所示为转速·转矩特性。
从图中可以看到电动机电压基本按曲线的设定上升，但是起动中转速和转矩的波动很大。
为分析转速和转矩产生较大波动的原因，将起动过程中一段（3-4s）的电压、转速等波形展开如图20所示。
从逆变器输出电压的波形(见图20b) 中可以看到，输出电压的频率变化呈现出不规则，电压频率不是均匀地上升，中间部分时段电压波形的周期变大，频率减小。
将起动过程中的升频曲线(见图20d)和相应时段的正弦调制信号(见图20b)，以及转速曲线(见图20a)相比较，在频率变化的边界上，正弦调制信号和转速都发生了畸变，这是因为频率变化的时刻不一定是发生在调制信号一个完整周期的末尾，在调制正弦信号一周期尚未结束时，频率发生了变化就可能使下一周期信号的前半周期变宽或变窄，使相应的一周期频率减小或增加。
进一步比较频率变化时刻的三相电压波形，这时的三相电压的相序也可能异常，出现瞬时的负相序，电动机也产生了负的转矩，从而使电动机的转矩和转速发生急剧波动。
延长起动时间，波动的情况可以减小，但是波动还是存在的。
如果起动时间设定过小，在正弦一周内发生多次频率的变化，还可以出现增频现象，使逆变器输出频率超过设定频率(50Hz) ，电动机转速出现超调。
因此采用等时间间隔的升频过程，都难以完全避免输出电压周期不规则的现象，工程上称之为"跳频"现象。
图a 图b图c 图d图20 仿真时间3-4s的波形5总结恒压频比的转速开环工作方式能满足大多数场合交流电动机调速控制的要求，并且使用方便，是通用变频器的基本模式。
采用恒压频比控制，在基频以下的调速过程中可以保持电动机气隙磁通基本恒定，在相同转矩条件下电动机的转差率基本不变，所以电动机有较硬的机械特性，使电动机有较好的调速性能。
