交流异步电动机变压变频调速系统设计与仿真

摘 要

现在流行的异步电动机的调速方法可分为两种：变频调速和变压调速，其中异步电动机的变频调速应用较多，它的调速方法可分为两种：变频变压调速和矢量控制法，前者的控制方法相对简单，有二十多年的发展经验。因此应用的比较多，目前市场上出售的变频器多数都是采用这种控制方法。本设计采用恒压变频调速并在MTALAB运行环境下进行仿真设计并运行仿真模型得出结论。

关键词: 交流调速系统, 异步电动机, PWM技术 MATLAB.....

目 录

摘 要 ................................ 错误！未定义书签。

第一章 前言 .......................... 错误！未定义书签。

1.1 设计的目的和意义 ................. 错误！未定义书签。

1.2变频器调速运行的节能原理 ......... 错误！未定义书签。

第二章 交流异步电动机 ............... 错误！未定义书签。

2.1交流异步电动机变频调速基本原理 ... 错误！未定义书签。

2.2 变频变压（VVVF）调速时电动机的机械特性 ............ 6

2.3变压变频运行时机械特性分折 ....................... 7

第三章 变频技术简介和控制方法 ..................... 11

3.1 变频调速技术简介 ............................... 11

3.2变频器工作原理及分类 ............................ 12

3.3 交流调速的基本控制方法 ......................... 18

3.4脉冲宽度调制（PWM）技术 ......................... 21

第四章 异步电动机变频调速系统设计的仿真和实现 ....... 24

应用技　

电源的　相交流电通过６组整流管组成的三相整流　桥，整流成直流电。　

变频器允许最大电流比一般情况要小，所以要　通过串联限流电阻来减小冲击电流．并且要在变频　器通电后接入，电容器的充电电流才能被限制在允　许的范同内。电源是否接通和滤波器上的电荷是否　已经完全释放都是通过电源指示ＨＬ显示。另外，　

切断电源后变频电路停止丁作，但是电容器内还有　

残留电荷需要释放，而电容器电路中没有放电回　路，所以其放电的时间要比较长一些。　２．２制动电阻和制动单元　

１）制动电阻ＪＲ　。电动机在工作频率下降过程　中．将处于再生制动状态，拖动系统动能将反馈到　

电流电路中，使直流电压　不断上升，甚至可能　达到危险地步。因此，必须将在深到直流电路的能　

量消耗掉，使　保持在允许范围内。　２）制动单元　。制动单元由ＧＴＲ或ＩＧＢＴ及　其驱动电路构成。其功能是为放电电流　流经　。　

提供回路。　２．３电流电压检测及保护　

在主电路设计的同时还考虑到电流及电压的检　

测，笔者应用霍尔电流、电压传感器。霍尔电流传　感器需要外接ｌ５　Ｖ稳压直流电源．Ｍ端外接取样　电阻（阻值由传感器量程决定，一般为１０　ｎ）。霍　

尔电流传感器外壳印有表示原边被测电流正方向的　箭头。当原边被测电流按箭头方向流动时，传感器　Ｍ端输出正电压，反之输出负电　（见图２）。　

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图２交直交变频器电路　

３控制电路方案设计　

差频信号听可从转速调节器ＡＳＲ的输出获得。　两者相加后便可获得钉子频率给定信号，这是转差　频率控制系统的重要标志之一。为兼顾改善系统抗　

负载扰动的静差与动态稳定性，系统采用近似ＰＩ　调节器（见图３）。　

系统中采用了转速徽分负反馈技术，而这一功　能仍利用ＡＳＲ来完成。带ｄｎ／ｄｔ负反馈的ＡＳＲ电　图３　ＡＳＲ电路图　路，改变微分反馈环节参数ＣｄｘＲｄ便可按要求抑　制突加给定启动时转速的超调量．经调试微分时间　

异步电动机变频调速系统的设计与仿真

1. 异步电动机概述

交流电动机，主要指笼式异步电动机和同步电动机。它主要用于不需要变速的电力传动系统中，其原因是:1)不论是异步电动机还是同步电动机，唯有改变定子供电频率调速最为方便，而且可以获得优异的调速特性。而大容量的变频电源却在长时期内没有得到很好的解决。(2)异步电动机和直流电动机不同，它只有一个供电回路定子绕组，致使其速度控制比较困难，不像直流电动机那样通过控制电枢电压或控制励磁电流均可方便地控制电动机的转速。

然而，自20世纪50年代末开始，电气传动领域中进行着一场重要的技术革命一将原来只用于恒速传动的交流电动机实现速度控制，以取代制造复杂、价格昂贵和维护麻烦的直流电动机。随着电力电子器件及微电子技术的不断进步以及现代控制理论向交流电气传动领域的渗透，现在从数百瓦的伺服系统到数万千瓦的特大功率高速传动系统;从一般要求的小范围调速传动到高精度、快响应和大范围的调速传动;从单机传动到多机协调运转，几乎都可采用交流调速传动。交流调速传动的客观发展趋势己表明，它完全可以直流传动相媲美、相抗衡，并有取代的趋势。

异步电机可以采用调压调速、改变极对数调速、串电阻调速、变频调速等。在交流调速诸多方式中，变频调速是最有发展前途的一种交流调速方式，也是交流调速的基础和主干内容。变频装置有交一直一交系统和交一交系统两大类。交一直一交系统在传统电压型和电流型变频器的基础上正向着脉宽调制(PWM)型变频器和多重化技术方向发展，而交一交变频器应用于低速大容量可逆系统有上升趋势现代电力电子、微电子技术和计算机技术的飞速发展，以及控制理论的完善、各种工具的日渐成熟，尤其是专用集成电路、DSP和FPGA近年来令人瞩目的发展，促进了交流调速的不断发展。目前异步电机变频调速控制己经成为一门集电机、电力电子、自动化、计算机控制和数字仿真为一体的新兴学科。

2. 异步电机数学模型

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精彩文档

天津职业技术师范大学

课 程 设 计 说 明 书

题目：三相异步电动机变频调速系统设计及仿真

指导老师：

班 级： 机 检1112班

组 员

实用标准文案

精彩文档 天津工程师范学院

课 程 设 计 任 务 书

机械工程 学院 机检1112 班 学生

课程设计课题：

三相异步电动机变频调速系统设计及仿真

一、课程设计工作日自 2015 年 1 月 12 日至 2015 年 1 月 23

日

二、同组学生：

三、课程设计任务要求（包括课题来源、类型、目的和意义、基本要求、完成时间、主要参考资料等）：

1、目的和意义

交流调速是一门重要的专业必修课，它具有很强的实践性。为了加深对所学课程（模拟电子技术、数字电子技术、电机与拖动、电力电子变流技术等）的理解以及灵活应用所学知识去解决实际问题，培养学生设计实际系统的能力，特开设为期一周的课程设计。

2、具体内容

写出设计说明书，内容包括：

（1）各主要环节的工作原理；

（2）整个系统的工作原理（包括启动、制动以及逻辑切换过程）；

（3）调节器参数的计算过程。

2．画出一张详细的电气原理图；

3．采用Matlab中的Simulink软件对整个调速系统进行仿真研究，对计算得到的调节器参数进行校正，验证设计结果的正确性。将Simulink仿真模型，以及启动过程中的电流、转速波形图附在设计说明书中。

4、考核方式

1．周五采用口试方式进行考核（以小组为单位），成绩按百分制评定。其中小组分数占60%，个人成绩占40%（包括口试情况和上交材料内容）；