三相永磁电机变频调速控制系统的设计

摘要随着变频调速异步电动机在国内外市场上日益扩大应用，自90年代中期以来，我国有众多电动机生产企业设计、研制和生产适用于不同应用的各种系列变频调速三相异步电动机，例如:通用变频调速电动机系列、起重冶金变频调速电动机系列、隔爆变频调速电动机系列、电梯变频调速电动机系列、辊道变频调速电动机系列、牵引变频调速电动机系列等。

从目前情况看，这些系列电动机能基本满足国内市场的需求原理是当定子三绕组通三相对称电流后，定转子产生旋转磁场，根据右手定则，转子绕组产生感应电动势，由于绕组是闭合的，所以产生感应电流，根据左手定则，转子绕组相当于空间绕组，进而产生电磁转距，合成磁转距大于阻转距时，电机起动，重点是三相异步电动机变频调速，一方面当f1＜fN时，为恒转矩调速，转矩不变，额定转速降低，增大起动转矩Tst，另一方面当f1＞fN时，为恒功率调速，调速前后功率不变，额定转速升高，减小启动转矩Tst。

变频调速可以实现宽范围内的平滑调速，变频调速电机以简单的结构、优良的调速性能、较高的调速比，应用越来越广泛。

本论文的主要就是利用三菱变频器，对三相异步电动机进行变频的调速。

关键词：三相异步电动机；三菱变频器；变频调速AbstractWith the increasing application of VVVF asynchronous motors in the domestic and foreign markets, since the middle of 90's, China's motor manufacturers design, development and production is suitable for various series of Variable-Frequency Adjustable-Speed Three-Phase Asynchronous Motor, different applications such as: General VVVF motor series, crane and metallurgical VVVF motor series, flameproof inverter motor series, VVVF elevator motor series, roller VVVF motor series, inverter-fed motor series. Judging from the current situation, these series motors can basically meet the needs of the domestic market is the principle when the stator winding through three symmetrical three-phase current, stator and rotor rotating magnetic field is generated, according to the right-hand rule, the rotor winding induced electromotive force, the winding is closed, so generate induction current, according to the left, the rotor winding is equivalent to space winding, and electromagnetic torque, starting motor magnetic torque is greater than the resistance of synthesis of torque,, the focus is variable frequency speed control of three-phase asynchronous motor, hand when F1 < fN, for constant torque speed, torque is not changed, the rated speed is reduced, increase the starting torque of Tst, on the other hand, when F1 > fN, for constant power speed, speed regulation and constant power, rated speed increased, reduce the starting torque Tst. VVVF can achieve smooth speed wide range, frequency conversion motor with simple structure, good performance of speed regulation, high speed adjustment, more and more extensive application. The main of this paper is to utilize Mitsubishi inverter frequency, speed control of three-phase asynchronous motor.Key words: threephase asynchronous motor ；Mitsubishi inverter ；frequency control目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (V)1 绪论 (1)1.1本课题的研究内容和意义 (1)1.2国内外的发展概况 (2)1.3本课题应达到的要求 (3)2 三相异步电动机的研究 (4)2.1三相异步电动机的结构 (4)2.2三相异步电动机的转动原理 (5)2.3异步电机的等效电路 (6)2.4异步电动机的调速原理及方法 (7)2.5电动机和电源的连接 (8)3 三菱变频器 (9)3.1三菱变频器的结构 (9)3.2三菱变频器的操作面板 (10)3.3三菱变频器的安装 (11)3.4三菱变频器的接线 (12)4 三菱变频器的变频系统设计 (17)4.1三菱变频器的操作系统 (17)4.2频率系统的设定 (19)4.3三菱变频器系统的调速设定 (22)4.4加减速时间设定 (24)4.5保护系统的设计 (26)4.6调速系统的软件设计 (26)4.7变频器出错对策 (27)4.7.1 电机保持不转 (27)4.7.2 电机旋转方向相反 (27)4.7.3 速度与设定值相差很大 (27)4.7.4 加减速不平稳 (27)4.7.5 速度不能增加 (28)5 结论与展望 (29)5.1结论 (29)5.2展望 (29)致谢 (30)参考文献 (31)1 绪论1.1 本课题的研究内容和意义近年来，电动机作为主要的动力设备被广泛的应用于工农业生产、国防科技、日常生活等各个方面，其负荷约占总发电量的60%-70%，成为用电量最多的电气设备，根据采用的控制方式不同，电动机分为直流电动机和交流电动机两大类。

目录第一章概述 2 第二章电压空间矢量脉宽调制技术的原理 42.1 矢量控制原理 42.2 电压空间矢量 52.3 电压空间矢量合成82.4 电压空间矢量所在扇区的判断92.5 开关向量作用时间的计算10 第三章SVPWM仿真实现143.1 MATLAB总体仿真图143.2 各模块MATLAB仿真图153.3 MATLAB各模块仿真结果分析17 第四章总结与体会19 参考文献20第一章概述1.空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation)SVPWM的主要思想是:以三相对称正弦波电压供电时三相对称电动机定子理想磁链圆为参考标准，以三相逆变器不同开关模式作适当的切换，从而形成PWM波，以所形成的实际磁链矢量来追踪其准确磁链圆。

传统的SPWM 方法从电源的角度出发，以生成一个可调频调压的正弦波电源，而SVPWM 方法将逆变系统和异步电机看作一个整体来考虑，模型比较简单，也便于微处理器的实时控制。

普通的三相全桥是由六个开关器件构成的三个半桥. 这六个开关器件组合起来（同一个桥臂的上下半桥的信号相反）共有8种安全的开关状态. 其中000、111（这里是表示三个上桥臂的开关状态）这两种开关状态在电机驱动中都不会产生有效的电流。

因此称其为零矢量。

另外6种开关状态分别是六个有效矢量。

它们将360度的电压空间分为60度一个扇区，共六个扇区。

利用这六个基本有效矢量和两个零量。

可以合成360度内的任何矢量。

当要合成某一矢量时先将这一矢量分解到离它最近的两个基本矢量。

而后用这两个基本矢量矢量去表示。

而每个基本矢量的作用大小就利用作用时间长短去代表。

在变频电机驱动时，矢量方向是连续变化的，因此我们需要不断的计算矢量作用时间。

为了计算机处理的方便，在合成时一般时定时去计算（如每0.1ms计算一次）。

这样我们只要算出在0.1ms内两个基本矢量作用的时间就可以了。

由于计算出的两个时间的总合可能并不是0.1ms(比这小)，而那剩下的时间就按情况插入合适零矢量。

三相异步电动机变频调速系统设计开题报告【开题报告】三相异步电动机广泛应用于电力系统和工业自动化领域中，其特点是结构简单、可靠性高、成本低。

然而，传统的三相异步电动机调速系统存在调速范围窄、效率低、工作不稳定的问题。

因此，采用变频调速技术，可以有效地解决这些问题，提高电动机的调速性能和工作效率。

二、研究目的和意义本课题旨在研究三相异步电动机变频调速系统的设计及其应用，实现对电机的精确调速和工作稳定性的提升。

具体目标包括：1.分析三相异步电动机变频调速系统的原理和特点，掌握关键技术和理论知识；2.设计电机驱动电路，实现对电机的变频调速；3.确定系统的控制策略，提高电动机的工作效率和稳定性；4.进行性能测试和实验验证，评估系统的效果。

此研究对于提高电动机的调速性能和工作效率，降低系统能耗，节约能源，具有重要的意义和深远的影响。

三、研究内容和关键技术本课题的研究内容主要包括以下几个方面：1.三相异步电动机的特性分析：研究三相异步电动机的工作原理、特点和性能参数，为后续的系统设计提供基础；2.变频器的选型和设计：根据电机的参数和要求，选择合适的变频器，并设计相应的驱动电路，实现对电机的精确调速；3.系统控制策略的设计：确定合理的控制策略，通过PID控制算法对电机的速度进行闭环控制，提高电机的工作稳定性；4.系统性能测试和实验验证：通过实验测试，测试系统的调速性能、工作效率和稳定性，验证系统设计的可行性和有效性。

关键技术包括三相异步电动机的控制原理与方法、变频调速技术、PID控制算法等。

四、研究方法和预期结果从理论分析到实验验证，本研究将采用综合的方法进行。

具体方法包括：文献调研、理论分析、系统设计、软硬件开发、实验测试等。

预期结果包括：1.成功设计出三相异步电动机变频调速系统；2.实现对电机的精确调速和工作稳定性的提升；3.通过实验测试验证系统的性能和效果。

五、进度安排本课题计划的进度安排如下：1.第一阶段：文献调研和理论分析，预计耗时2周；2.第二阶段：系统设计和软硬件开发，预计耗时4周；3.第三阶段：系统调试和实验测试，预计耗时2周；4.第四阶段：数据分析和报告撰写，预计耗时2周。

基于Plc控制电机调速实验报告电控学院电气0904班李文涛0906060427—、实验名称：基于PLC实现的三相异步电动机变频调速控制二、实验目的：通过综合实验，使学生对所学过的可编程控制器在电动机变频调速控制中的应用有一个系统的认识，并运用自己学过的知识，自己设计变频调速控制系统。

要求用PLC控制变频器，通过光电编码器反馈速度信号达到电动机调速的精确控制，自己设计，自己编程，最后进行硬件、软件联机的综合调试，实现自己的设计思想。

三、实验器材：220V PLC实验台一套、380V变频器实验台一套、万用表一个、导线若干三、实验各部分原理：1．实验主要器件原理1)光电编码器：COM01030002040CH光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。

这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。

光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。

由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号；通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。

2）变频器：I原理概述变频调速能够应用在大部分的电机拖动场合，由于它能提供精确的速度控制，因此可以方便地控制机械传动的上升、下降和变速运行。

变频应用可以大大地提高工艺的高效性(变速不依赖于机械部分)，同时可以比原来的定速运行电机更加节能，变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容;电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波石电感。

矢量控制：U/f控制方式建立于电机的静态数学模型，因此，动态性能指标不高。

对于对动态性能要求较高的应用，可以采用矢量控制方式。

矢量控制的基本思想是将异步电动机的定子电流分解为产生磁场的电流分量(励磁电流)和与其相垂直的产生转矩的电流分量(转矩电流)，并分别加以控制。