三相異步電動機調(diào)速系統(tǒng)仿真

1、實驗報告課程名稱： 數(shù)字調(diào)速 實驗項目： 三相異步電機恒壓頻比調(diào)速系統(tǒng)仿真 專業(yè)班級： 自動化1303班 姓 名： 任永健 學(xué) 號： 130302307 實驗室號： 實驗組號： 實驗時間： 批閱時間： 指導(dǎo)教師： 成 績： 沈陽工業(yè)大學(xué)實驗報告（適用計算機程序設(shè)計類）專業(yè)班級： 自動化1303班 學(xué)號： 130302307 姓名： 任永健 實驗名稱：三相異步電機恒壓頻比調(diào)速系統(tǒng)仿真1.實驗?zāi)康模菏煜IMULINK環(huán)境。建立三相異步電機恒壓頻比調(diào)速系統(tǒng)模型并仿真分析。2.實驗內(nèi)容：設(shè)計并在simulinnk下搭建三相異步電機恒壓頻比環(huán)調(diào)速系統(tǒng)3. 實驗方案（程序設(shè)計說明）異步電機的調(diào)速有多種方

2、法，轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制是交流電動機變頻調(diào)速最基本的一種控制轉(zhuǎn)速方式，在一般的變頻調(diào)速裝置里面都嵌入有這項功能，工作方式為恒壓頻比的調(diào)速方式能滿足大多數(shù)場合交流電動機調(diào)速控制的要求，使用起來也相對方便，是通用變頻器的基本模式。但在低壓時候需要一定的補償電壓，采用恒壓頻比控制，在基頻以下的調(diào)速過程中的轉(zhuǎn)差率會保持不變，電動機的所以會機械特性會相對較硬，電動機有較好的調(diào)速性能。正選脈沖寬度調(diào)制三相逆變電路，是一種以三角波做載波的應(yīng)用沖量等效原理而獲得理想交流電源的電路裝置，在調(diào)制比與載波比一定的條件下，通過調(diào)節(jié)外加直流電源的大小就可以獲得在額定頻率下產(chǎn)生額定電壓的正選電壓波，通過調(diào)節(jié)正弦波的頻率就

3、可以得到理想的電壓頻率波，而且調(diào)節(jié)輸入正弦波的頻率能得到線性的輸出電壓幅值。MATLAB在電氣領(lǐng)域中的運用隨處可見，在這里可以運用MATLAB里的Simulink仿真出具體的模型，通過示波器來觀察具體的波形，從而進行進一步的分析。4. 實驗原理（系統(tǒng)的實現(xiàn)方案分析）首先采用三相雙極性SPWM逆變電路產(chǎn)生三相交流電源，全控型器件可以選用IGBT，這樣通過調(diào)節(jié)外加直流電源的大小便可獲的理想的輸出交流電壓源幅值，然后通過改變給定的頻率信號來改變異步電機的轉(zhuǎn)速，基本模型如下圖所示低頻電壓補償f+給定頻率升降速時間設(shè)定SPWM調(diào)制和驅(qū)動電壓型逆變電路UUftf*GIU/f曲線圖 1 模型圖恒壓頻比變頻調(diào)

4、速系統(tǒng)基本原理結(jié)構(gòu)如圖2.7所示，系統(tǒng)由升降速時間設(shè)定環(huán)節(jié)，UF曲線，SPWM調(diào)制和驅(qū)動等環(huán)節(jié)組成。其中升降速時間設(shè)定環(huán)節(jié)G1用來限制電動機的升頻速度，避免頻率上升過快而造成電流和轉(zhuǎn)矩的沖擊，起到軟啟動控制的作用。UF曲線用于根據(jù)頻率確定相應(yīng)的電壓，該曲線不經(jīng)過原點，以保持U/F不變，并在低頻時進行適當?shù)碾妷貉a償。SPWM和驅(qū)動環(huán)節(jié)將根據(jù)頻率和電壓要求產(chǎn)生按正弦脈寬調(diào)制的驅(qū)動信號，控制控制逆變器以實現(xiàn)電動機的變壓變頻調(diào)速?；镜姆抡婺K圖如下所示圖 2 MATLAB仿真圖5.系統(tǒng)仿真結(jié)果的輸出及結(jié)果分析圖3 out輸出波形該圖為Out示波器的仿真波形，有圖形可以看出，當輸入頻率選擇為50HZ時

5、，前5s的時間里輸出波形從0到50線性變化，有仿真模塊可以計算出由于飽和上線為10，后面存在積分環(huán)節(jié)，輸入信號為50 ，可知t=5s 。圖4 V示波器圖像該圖為V示波器的仿真結(jié)果，由于取整函數(shù)的存在以及V-F的函數(shù)關(guān)系可以得知仿真結(jié)果與分析結(jié)果一致。 圖5 sinA波形以上圖是sinA的仿真結(jié)果，仿真結(jié)果與分析結(jié)果一致。圖6 轉(zhuǎn)速波形上圖為異步電機轉(zhuǎn)速仿真圖形，有圖形可以看出，轉(zhuǎn)速的上升曲線可以近似為一條直線，5s時的穩(wěn)定速度為1500左右。圖7 電磁轉(zhuǎn)矩波形該圖為電磁轉(zhuǎn)矩的仿真圖，由于異步電機沒有負載的存在所以電磁轉(zhuǎn)矩近似為0圖8 Uab 波形該圖為Uab的有效值波形，由該圖可知，隨著時間的

6、增加，頻率的上升，Uab有效值也隨之上升，這樣才能保證U/F的值保持恒定，仿真結(jié)果與分析結(jié)果相同。圖9 Uab實際輸出波形該圖為Uab實際輸出波形，符合雙極性SPWM輸出波形的規(guī)律。當輸入頻率為40HZ時，轉(zhuǎn)速輸出波形為下圖所示圖10 40HZ轉(zhuǎn)速波形當輸入頻率為30HZ時，轉(zhuǎn)速輸出波形為下圖所示：圖11 30HZ轉(zhuǎn)速波形當輸入頻率為20HZ時的轉(zhuǎn)速波形如下圖所示：圖12 20HZ轉(zhuǎn)速波形：6實驗總結(jié)從上圖仿真的波形可以看的出，實際波形非常接近于理論分析的波形，根據(jù)三相調(diào)制信號，PWM 發(fā)生器產(chǎn)生逆變器驅(qū)動脈沖，經(jīng)逆變器得到頻率跟幅值可調(diào)的三相電壓，使交流電動機按給定的要求起動和運行。在給定頻率為50Hz ，起動時間為5s 的情況下，仿真結(jié)果如以上各圖所示，由波形可以得到，在頻率變化的邊界上，正玄調(diào)制的信號和轉(zhuǎn)速波形都發(fā)生了不同程度的畸變，這是因為頻率變化的時刻不一定發(fā)生在一個調(diào)制信號的周期末尾，在周期信號還未結(jié)束的時候，頻率就已經(jīng)發(fā)生了跳變，就可能使得下一個信號的前半個周期變得寬或者窄，是相應(yīng)的一周期頻率變小或者變大，觀察圖形可知系統(tǒng)比較穩(wěn)定，并且可以通過電壓頻率協(xié)調(diào)控制調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，符合設(shè)計要求。 交流變頻調(diào)速系統(tǒng)是恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，但交流變頻調(diào)速調(diào)速范圍比較大，調(diào)速性能比較好，效率也更高。交流調(diào)頻調(diào)速屬于轉(zhuǎn)差不變型調(diào)速系統(tǒng)，無論轉(zhuǎn)速高低，轉(zhuǎn)差功率的消耗基