交流异步电动机变频调速系统.doc

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。 交流调速系统 异步电动机MATLAB..... 目 录 摘? 要 1 第一章 前言 3 1.1 设计的目的和意义 3 1.2变频器调速运行的节能原理 3 第二章 交流异步电动机 4 2.1交流异步电动机变频调速基本原理 4 2.2 变频变压（VVVF）调速时电动机的机械特性 5 2.3变压变频运行时机械特性分折 6 第三章 变频技术简介和控制方法 10 3.1 变频调速技术简介 10 3.2变频器工作原理及分类 11 3.3 交流调速的基本控制方法 17 3.4脉冲宽度调制（PWM）技术 20 第四章 异步电动机变频调速系统设计的仿真和实现 23 4.1 MATLAB的编程环境 23 4.2仿真结果 27 结论 28 致 谢 29 参考文献 30 第一章 绪论 1.1 设计的目的和意义 近年来，随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，交流传动与控制技术成为目前发展最为迅速的技术之一，电气传动技术面临着一场历史革命，即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。电机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速和起制动性能，高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。深入了解交流传动与控制技术的走向，具有十分积极的意义． 采用PWM控制方式的电机转速受到上限转速的限制。如对压缩机来讲，一般不超过7000r／rain。而采用PAM控制方式的压缩机转速可提高1．5倍左右，这样大大提高了快速增速和减速能力。同时，由于PAM在调整电压时具有对电流波形的整形作用，因而可以获得比PWM更高的效率。此外，在抗干扰方面也有着PWM无法比拟的优越性，可抑制高次谐波的生成，减小对电网的污染。采用该控制方式的变频调速技术后，电机定子电流下降64％ ，电源频率降低30％ ，出胶压力降低57％ 。由电机理论可知，异步电机的转速可表示为：n=60·f 8（1—8）／p 2.1交流异步电动机变频调速基本原理 　　从电机及电力拖动中可知，三相交流异步电动机的机械特性可分成两种：①异步电动机的固有机械特性是指异步电动机工作在额定电压UN和额定频率fN下，按规定的接线方式接线，定子、转子及外接电阻均为0时，讨论转速n与电磁转矩Tem的关系：n=f（Tem）（见图1）。②异步电动机的人为机械特性是指人为地改变电动机参数或电源参数而得的机械特性。电动机参数又可分为三类： 1．异步电动机的结构参数 2．异步电动机的运行参数 3．异步电动机的输入参数U1和f 1。 异步电动机调速调节转子电阻、定子端电压、磁极对数时的机械特性见图（2） 。 图2.1 交流异步电机机械特性曲线 交流异步电动机变频调速时电动机的转速为： 式中：f1为电源频率；P为磁极对数；S为转差率。交流异步电动机定子绕组上的感应电动势： 式中：N1为定子绕组匝数；k1为绕组系数；φm为气隙合成磁通。 图2.2 异步电动机S、U、P机械特性曲线 忽略电动机定子绕组的阻抗压降，交流异步电动机的端电压： 交流异步电动机的电磁转矩： 式中：C′T为电动机的转矩常数；I′2 cosφ转子电流有功分量。 从电磁转距公式可知，连续不断地改变送入异步电动机定子端的的供电电源频率f1，则可连续地改变异步电动机的同步转速： 。但是若U1不变，则f 1上升将会导致的φm下降增加，这样会出现电动机的转子电流有功分量I′2cosφ的变化；电动机效率η会下降及电动机最大转距Tm会变化等问题，严重的时候会出现电动机的堵转。或者由于f1 的减低会使φm增大，导致电机磁路饱和使I0增大，即电动机的铜耗PCu、和铁耗PFe增大。 因此在电梯电气控制系统中，要求变频的同时，必须同时改变电动机定子端输入的端电压，从而保持气隙合成磁通φm 近似不变。 2.2 变频变压（VVVF）调速时电动机的机械特性 根据端电压和频率不同的比例关系，将会有几种不同的变频调速方式。 2.2.1．比例控制方式： 　　 根据电压公式 ，在忽略异步电动机定子绕组的阻抗压降后可近似的得到： ，要维持φm 不变的情况下，只要U1和f 1成比例的变化即可，从最大转矩公式中可研得知： 在低频段时，由于定子绕组中的Xm，Xδ1，X′δ2以及Lδ1，L′δ2不可忽