青岛科技大学 运动控制系统 第7章 绕线转子异步电机双馈调速系统
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异步电机双馈调速工作原理首先,异步电机双馈调速的基本工作原理是通过降低转子电压的频率来调整转子的转速。
根据电机的转子电压等于输入电压减去转子电流的电压降,通过降低转子电压的频率,可以实现转子转速的调整。
具体来说,通过改变额外绕组的电压和频率,调整电机的转子电压和转速。
当降低转子电压的频率时,转子电流的幅值减小,转子电力降低,转子的转速也随之降低。
反之,当增加转子电压的频率时,转子电流的幅值增加,转子电力增加,转子的转速也随之增加。
其次,异步电机双馈调速还包括电流均分控制。
电流均分控制是指通过调整额外绕组的电压和频率,使额外绕组的电流分布均匀,使得转子的各个绕组受到的转矩相等。
通常情况下,额外绕组的电流分布不均匀,可能导致转子产生额定转矩以下的转矩。
电流均分控制可以通过调整额外绕组的电压和频率,使得额外绕组的电流分布均匀,从而实现转矩均分,提高电机的工作效率。
最后,异步电机双馈调速还涉及到转矩控制。
转矩控制是指在转速调整的同时,实现对电机输出转矩的控制。
通过改变额外绕组的电压和频率,可以调整转子的电磁转矩大小。
一般来说,转子电压越大,额外绕组电压越大,电磁转矩也越大。
通过控制额外绕组的电压和频率,可以实现对电机输出转矩的控制,使电机能够适应不同负载条件下的需要。
需要注意的是,异步电机双馈调速需要额外安装绕组和调速装置,相比于普通的异步电机,成本和复杂度都会有相应的增加。
但由于其实现了转速和转矩的调控,使得电机能够适应不同负载条件和工作需求,广泛应用于风力发电、轨道交通等领域,成为现代工业中常见的调速技术之一综上所述,异步电机双馈调速的工作原理包括转子电压降频调整、电流均分控制和转矩控制三个方面。
通过调整额外绕组的电压和频率,可以实现电机的转速和转矩的调节,从而适应不同工况和需求。
这项技术的应用在现代工业中具有重要的意义,可以提高电机的工作效率和稳定性,减少能源的消耗。
运动控制系统课程设计题目:绕线式异步电动机双馈调速系统专业班级:学号:姓名:指导教师:成绩:摘要本文主要围绕双馈调速交直交变频器样机系统进行了相关研究:首先,根据双馈调速系统的结构特点,将其分为网侧变换器和转子侧变换器。
针对网侧 PWM 变换器的拓扑结构、原理,通过坐标变换给出了不同参考坐标系下三相电压型PWM 变换器的数学模型,提出采用电压定向矢量控制的策略。
阐述了电网侧变换器的双闭环控制原理和单位功率因数的实现方法,得到了内环电流控制器和外环电压控制器的工程设计和参数的选取方法,并由此建立了基于 SVPWM 控制的Matlab 仿真。
最后,搭建了基于 TMS320F2812 数字信号处理器(DSP)为控制单元的系统样机实验平台,编写了网侧 PWM 变换器的控制程序,通过实验验证了控制策略的正确性。
关键词:交直交变换器;空间矢量控制;双馈调速AbstractThis paper processes the related researches focusing on doubly-fed speed regulation model machine system with AC-DC-AC converter control. First of all, the system is divided into nets side converter and rotor side converter by its characteristics. According to the net side of PWM converter’s topology structure and principle, it gives mathematical model of three-phase voltage source PWM converter in different reference through the coordinate transformation and the strategy of voltage directional vector control. What’s more, a detailed explanation is provided with the double closed loop control principle and unit power factor method of realization for grid side of the converter obtained engineering design and parameter method of choosing in the inner loop current controller and the outer ring voltage controller. The Matlab simulation is established based on SVPWM control,Finally, experimental circuit based on TMS320F2812 digital signal processor (DSP) to control unit system experimental platform is put up. Nets side of PWM converter control procedures is programming to verify the validity of the control strategy through the experimental results.Keywords: AC-DC-AC converter, Space vector pulse-width modulation control, Double-fed speed regulation目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 任务要求 (1)2 引言 (1)3 系统结构 (3)3.1 控制器 (4)3.2信号检测 (4)3.3 转速检测电路 (5)3.4 滤波电路 (7)3.5 变频器模块 (7)3.6驱动保护电路 (8)4 控制系统软件设计 (10)5 总结 (12)参考资料 (13)1 任务要求系统硬件结构及软件设计方法(结合典型数字化双馈调速系统的硬件结构原理图,阐明其组成原理及其软件设计方法)2 引言交流电动机调速方式有三种:1、变频调速;2、变级调速;3转子回路串电阻调速。
运动控制系统专题报告说明书题目:绕线式异步电动机双馈调速系统专业班级:电气自动化03班学号:姓名:指导教师:成绩:2014年6月16日至6月30日一.双馈调速原理双馈调速理论是从串级调速理论发展而来,针对串级调速系统不能实现能量的双向流动和功率因素低的缺点进行了改进。
两者所使用的原理是相同的,即利用在电机转子上附加电势实现电机的速度调节。
只不过串级调速系统只能实现与电机感应电势反方向的附加电势,而双馈调速系统要实现附加电势的频率、幅值、相位的完全控制。
1.1附加电势的种类根据异步电动机的特性,从转予电流表达式:可以看出,在转子电流,,基本不变的情况下,改变转子侧外加电压玑,可以改变转差率S 。
这就是为什么附加电势能够调节电机转速的原因,因此对电机转速的控制问题就变成了对外加电压U ,的控制问题。
异步电动机的外加电压矢量U ,有三种典型方向可以使用 (1)U 2与转子感应电势E 20s 同相 (2)U 2与转子感应电势E 20s 反相 (3U 2超前转子感应电势姬,E 20s 90度其中,与转子感应电势E 20s 同相和反相的外加电压U2的作用是使电机转速升高和降低,超前转子感应电势 E 20s 90度的外加电压U2的作用是改善电机定子侧功率因数。
在实际控制时,外加电压的相位可以是以上两种典型方向的矢量合成,但必须保证外加电压与转子感应电势频率相同。
下面用图示的方法说明各种附加电势对系统的影响:(1)异步电动机正常运行时的矢量关系如图1.1(a)所示。
其中忽略异步电动机的定子阻抗z 1后有.1U ≈-.1E =.2sE 电机定子电流.m .2.1I I I -+=电机定子、转子的功率因数角分别为α,β。
(2)附加电势与转U2与转子感应电势E 20s 同相时的矢量关系如图1.1(b)所示。
由于电网电压没有变化,迫使电机转子合成电势的折算值.2sE保持不变,即满足.2..22.ESUsE+=随着附加电势折算值U2的增大,系统新的转差率S会随之减小,即电机转速升高。
摘要目前,双馈电机最大的优点在于可以将转差功率馈送至电网中,或者是由电网馈入。
双馈电动机调速系统由于具有可靠性高、成本低等优点,并且能够通过调节转子侧变频器的幅值、相位以及频率来调节双馈电动机定子侧无功功率,因此被广泛应用于交流电机调速领域。
本文主要研究双馈电动机调速系统控制策略及其仿真。
本文首先简单地介绍了双馈电动机调速系统的基本工作原理,分析、讨论了双馈电动机在不同工况下运行时的功率流动关系,接着详细地推导出双馈电动机在三相静止坐标系上的数学模型。
然后采用定子磁链定向,推导出双馈电动机在同步旋转坐标系MT上的数学模型。
本文采用双馈电动机转速与定子侧无功功率作为外环控制目标、转子电流在M、T轴上的分量作为内环控制目标的双闭控制系统。
该控制策略能够独立地调节双馈电动机转速与定子侧无功功率,且能够实现双馈电动机在次同步、超同步状态下运行。
然后在 MATLAB 中的 simulink 环境下搭建了双馈电动机调速系统的仿真模型并进行仿真分析,验证了所用控制策略的可行性。
关键词:双馈电动机,矢量控制,仿真AbstractAt present, the biggest advantage of doubly-fed electric machine is that it can make the slip power feed to the grid, or eed it from grid. The double-fed electric machine speed control system has high reliability and low cost advantages, and it can change the double-fed electric machine stator side reactive power by adjusting the amplitude, phase and frequency of the rotor side converter, so it is widely used in the field of motor control.This paper mainly studies the control strategy of double-fed electric machine speed control system and its paper first briefly describes the basic working principle of the double-fed electric machine speed control system, analyzes and discusses the power flow of the doubly-fed electric machine in the run-time under different conditions ,then deduces the mathematical model of the doubly-fed electric machine in three-phase stationary coordinate system in uses the double-loop control system of using the speed of the double-fed electric machine and reactive power of the stator-side s control targets in the outer ring and the component of rotor current in the M, T-axis as inner control objectives. And this control method can independently adjust the motor speed and the reactive power of the stator side of double-fed electric machine ,and double-fed electric machine can achieve running in the sub-synchronous and super-synchronous state.Then it builds a double-fed electric machine speed control system simulation model in MATLAB simulink environment, simulation results are analyzed to verify the feasibility of the control strategy used.Key Words: doubly-fedelectric machine, field oriented control,simulation目录1绪论 0 0 (1) (2)2双馈电机的数学模型及其功率流程分析 (3) (3)变频器 (4) (5)三相异步电动机的多变量非线性数学模型 (6) (10)3双馈电机的矢量控制技术 (13) (13) (15)基于定子磁链定向的双馈电机的控制策略 (18)双馈电机整个系统的控制策略 (20)4双馈电机调速系统的仿真 (22)Simulink下仿真模型的搭建 (22) (24)5总结 (28)致谢 (29)参考文献 (30)1绪论目前,随着电力电子技术、控制理论的发展,交流电机调速在电力电子与电气传动领域得到了广泛的应用,从而逐步取代了直流电机调速的地位。