调压调速系统

运动控制系统专题实验

实

验

报

告

2016年5月

6.1双闭环三相异步电机调压调速系统

一．实验目的

（1）熟悉晶闸管相位控制交流调压调速系统的组成与工作原理。

（2）熟悉双闭环三相异步电机调压调速系统的基本原理。

（3）掌握绕线式异步电机转子串电阻时在调节定子电压调速时的机械特性。

（4）掌握交流调压调速系统的静特性和动态特性。

熟悉交流调压系统中电流环和转速环的作用。

二．实验内容

（1）测定绕线式异步电动机转子串电阻时的人为机械特性。

（2）测定双闭环交流调压调速系统的静特性。

（3）测定双闭环交流调压调速系统的动态特性 。

三．实验设备

（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（NMCL-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）三相绕线式异步电机；

（9）双踪示波器；

（10）万用表。

四．实验原理

1.系统原理

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）及三相绕线式异步电动机M（转子回路串电阻）。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)，一组桥脉冲放大器（AP1）等组成。其系统原理图如图6-1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。在稳定运行情况下，电流环对电网波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。

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。

北京中兴天传电气技术有限公司 电话：010‐64390820（技术） 010‐64390830（服务） 起重机可控硅定子调压调速控制 技术介绍 一、工作条件 交流起重机可控硅定子调压调速控制装置正常工作条件： 1、海拔不超过2000m; 2、周围空气温度不超过+40℃，24h周期内平均温度不超过+35℃，周围空气温度不低于-5℃； 3、空气清洁，在+40℃的最高温度下相对湿度不超过50%℃，较低温度下相对湿度可以提高，由于温度变化，可能产生轻微凝露； 4、供电电网质量合格，进线电压被波动范围不超过额定值的±10%，频率波动不超过±2%； 5、垂直安装，倾斜度不超过5ο； 6、安装部位最高振动条件为：5-12HZ时，位移为1.5 mm,13-150HZ时,振动加速度为1.0g; 7、安装要牢固,在主机工作过程中不会发生相对于主机的水平移动和垂直跳动; 8、超过上述工作条件的要求，用户应在订货时向我公司提出，双方可协商解决。 二、概述 QY2K控制装置主要用于交流起重机三相绕线异步电动机在四象限内进行转速的有级或无级调速。QY2K控制装置与主令控制器、转子接触器、转子电阻、测速发电机等组成完整的控制系统，用于控制和保护起重机起升机构、回转机构、平移机构三相绕线异步电动机的起动、调速、换向和制动。无级调速范围0-100%，定子换相由闸晶管完成，死区时间小、换向快速、保护环节完善、使用安全可靠。特别适宜大型专业起重机，如冶金、安装、港口及电站用门座起重机等要求高调速性能的场合应用。 三、选择型号

北京中兴天传电气技术有限公司 电话：010‐64390820（技术） 010‐64390830（服务） 型号含义： 1、起重机用； 2、闸晶管定子调压调速； 3、设计序号； 4、控制装置； 5、主回路额定电流。 四、性能介绍 主要特点: 具有较高的调速性能指标,调速范围D≥30,速度变化率S<3%; 可控制大容量电动机,最大功率可达2×200KW; 设有最大电流限定值,使设备免受尖峰转矩的冲击; 具有完整的保护监测系统。包括主回路相序、电压监测、过载、限位、预限位、紧急停车、正反向电气联锁、超速保护、故障自诊断等； 转矩故障保护环节来监测整个系统。包括对速度给定系统和速度反馈系统进行监控，也能对内部电源故障进行监控； 所有的输入以及重要的信号及操作功能均由发光二极管显示； 各功能单元之间的连接均通过接插件可靠连接，便于维修更换； 整个柜体采用风扇和通风窗散热，保证控制装置可靠工作。

1

1 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。

2 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。

3 设计设备

1、计算机一台

2、MATLAB仿真软件

4 设计原理

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；

R2’为折算到定子侧的每相转子电阻；

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 2

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。

4.1 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

4.2 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： Ua

Ub

Uc T2

T3

T5 T4

T6 R

R

R N T1 3

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。

4

4.3 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。

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1页 电气工程及其自动化专业方向课程设计

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；

R2’为折算到定子侧的每相转子电阻；

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 如有你有帮助，请购买下载，谢谢！

2页 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Ua