异步机调速课设异步电动机转差频率控制变频调速.doc

摘 要 本设计是利用MATLAB对异步电动机转差频率控制调速系统进行仿真研究。首先分析了异步电动机转差频率控制技术的主要控制方法、基本组成与工作原理。其次，完成对异步机转差频率控制的变压变频调速系统进行主电路的设计，主要器件的参数选择及选型。最后，通过对仿真结果进行分析，归纳出如下结论：开环的转差频率控制带载能力差，闭环设计的转差频率控制的变频调速系统有助于改善调速范围，并减小转速的超调量。 关键词 异步电动机 转差频率 调速 目 录 1.转差频率控制系统基本原理 1 1.1转差频率控制的基本概念 1 1.2基于异步电动机稳态模型控制的转差频率控制规律 2 1.2.1基本规律之一 2 1.2.2基本规律之二 3 2.转差频率控制系统设计 3 2.1控制系统原理图 3 2.2转速调节器ASR参数计算 4 3.MATLAB仿真 4 3.1 转速开环变压变频系统仿真 4 3.2转速闭环转差频率控制调速系统仿真 5 3.2.1转速闭环转差频率控制调速系统仿真 5 3.2.2转速闭环转差频率控制调速系统改进 6 3.3仿真结果分析 8 心得体会 9 参考文献 10 异步电动机转差频率控制变频调速 调速系统基本原理 1.1转差频率控制的基本概念 已知电力拖动的基本方程式: （1-1） 由式（1-1）克制运动控制系统的根本问题是转矩控制。 异步电动机的稳态等效电路如图1-1所示 图1-1 异步电动机稳态模型 已知异步电动机恒气隙磁通的电磁转矩公式如下所示： （1-2） 电机气隙电动势公式如下 （1-3) 将式（1-3）带入式（1-2）得 (1-4) 式（1-4）中，，是电动机的结构常数。 定义转差角频率，则 （1-5） 当电动机稳态运行时，转差率较小，因而也较小，则可做一个近似，表示为 （1-6） 由此可知，当能够保持气隙磁通不变，且在s值较小的稳态运行范围内，可以通过控制转差角频率来孔子转矩，此为转差频率控制的基本思想。 由式（1-5）可得转矩特性如图1-2所示 图1-2 按恒Φm值控制的Te=ｆ(ωs)特性 1.2转差频率控制的基本规律 1.2.1基本规律之一 前文中已有提到，要实现转差频率控制，是要保证在气隙磁通不变的前提。 按恒控制时可保持气隙磁通恒定，由异步电动机等效可得定子电压为 (1-7) 可见要实现恒控制,必须采用定子电压补偿控制，以补偿定子电阻和漏抗的压降。但为了降低控制系统的复杂性，忽略电流相量相位变化的影响，仅采用幅值补偿，则电压频率特性为 （1-8) 特性图如图1-3所示。 图1-3 恒压频比控制的电压-频率特性 1.2.2基本规律之二 由图1-2可见，当较小时处于稳定运行段，转矩与转差频率成正比，当达到最大值时，达到。要保证系统稳定运行，必须使ωsm。 对于式（1-5），取，可得最大转差角频率 （1-9） 在转差频率控制系统中，只要给定限幅，使其限幅值小于338.6，则可保持Te与ωs的正比关系，也就可以用转差频率来控制转矩。 转差频率控制系统设计 2.1控制系统原理图 转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统结构原理图如图2-1所示，系统共有两个转速反馈控制。 图2-1转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统结构原理图 转速外环为负反馈，ASR为转速调节器，一般选为PI调节器，转速调节器ASR的输出转差频率给定相当于电磁转矩给定。内环为正反馈，将转速调节器ASR的输出信号转差频率给定与实际转速相加，得到定子频率给定信号，实际转速由速度传感器FBS测得。然后根据式（1-8）所给出的电压-频率特性函数，求得定子电压给定信号，用定子电压给定和定子频率给定控制PWM变频器，即可得要不电动机调速所需的定子电压和频率。 2.2转速调节器ASR参数计算 首先，写出系统各个环节相应的传递函数。 （1）设转速调节器ASR为PI调节，其传递函数表达式为 （2-1) （2）令PWM变换器的开关频率为8kHz，放大系数为40，则其传递函数表达式为 （2-2） （3）异步电动机的传递函数：由于异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统，为了使计算更简单，令其传递函为 其中，。 由已