基于MATLAB三相异步电动机调压调速系统方案.doc

基于MATLAB三相异步电机调压调速系统方案

华侨大学

电气工程及其自动化课程设计

题 目： 异步电机调压调速MATLAB仿真

班 级： 电气C班

学 号： 0915331063

学生姓名： 朱少斌

指导教师： 黄老师

2013年5月4号

设计任务

1.了解和熟悉双闭环三相异步电机调压调速的原理和组成。

2、学习 SIMULINK，熟悉相关模块功能。

3.进一步了解电流环和转速环在交流调压系统中的作用。

设计要求

1、利用SIMULINK建立闭环调速系统模拟模型。

2.调试完成调压模块模拟、开环系统模拟、闭环系统模拟。

实验设备

一台电脑

2、MATLAB仿真软件

实验原理

调压调速是通过调节通入异步电机的三相交流电压来调节转子转速的方法。根据异步电机的机械特性方程：

其中，p电机极对数；

w一是定子电源角速度；

U一是定子电源相电压；

R2’转换为定子侧的每相转子电阻；

R一是每相定子电阻；

L每相定子漏感为11；

L12转换为定子侧的每相转子泄漏感；

S为转差率。

图1 异步电机在不同电压下的机械特性

根据电机原理，当转差s基本保持不变时，电机的电磁转矩与定子电压的平方成正比。因此，改变定子电压可以获得不同的人工机械特性，从而达到调节电机转速的目的。

1、调压电路

通过交流调压器实现了添加到定子上的电压的变化。目前，交流调压器由晶闸管等设备组成。通过调整晶闸管导角的大小，将三个双向晶闸管连接到三相交流电源和三相定子绕组之间，以调整添加到定子绕组两端的端电压。这里使用三相全波星连接的调压电路。

T1Ua

T1

Ua

Ub

Uc

T2

T3

T5

T4

T6

R

R

R

N

图2 调压电路原理图

2.开环调压调速

开环系统的主电路由触发电路、调压电路和电机组成。原理图如下：

图3 开环调压系统原理图

AT为了调节控制角的大小，控制晶闸管的导角，控制晶闸管的输出电压，调节定子绕组上添加的电压。

3.闭环调压调速

速度负反馈闭环压力调节系统的工作原理：将速度给定值与速度反馈值进行比较，通过速度调节器获得控制电压，然后将控制电压输入触发装置，通过触发装置输出控制晶闸管的导角，以控制晶闸管的输出电压，从而调整定子绕组上的电压。因此，改变速度给定值会改变电机的速度。采用速度负反馈实现平稳平滑的无级调速。同时，当负载发生变化时，电机定子绕组上的电压大小可以通过负速反馈自动调整。速度调节器输出的控制电压使晶闸管触发脉冲向前移动，增加调压器的输出电压，增加电机的输出扭矩，从而提高速度，接近给定值。

图4 闭环调速结构图

图5 闭环调速系统原理图

五、 仿真内容

1、调压电路

1)调压电器的模拟模型

图6 (a)三相交流调压器模拟模型采用单个晶闸管元件构建 (b)图纸封装模型

2)建设调压电路

图7 调压电路模型

3)设置参数

Frequency of synchronization voltages(Hz)：50同步电压频率(赫兹)Hz

Pulse width(degrees)：触发脉冲宽度(角度)10

Double pulsing：双脉冲选择。

RLC负载参数设置：电阻100Ω，电感0H，电容的值为0F

UA：峰值220v,f为50Hz,初相位为0°

UB：峰值220v,f为50Hz,初相位为-120°

UC：峰值220v,f为50Hz,初相位为 120°

4)电阻负载模拟图形

a) 触发角α为45° b)触发角α为60°

图8 三相交流调压器输出电压波形

三相交流调压器的输出电压模拟结果如图8所示。a为α=45°调压器输出的波形图8b所示为α=60°调压器输出的波形。通过比较a)和b)可以发现，随着触发角的增加，三个晶闸管的导通范围逐渐减小，直到α>=60°任何晶闸管都只有两相晶闸管。

2.异步电机带风机泵负载开环调压调速模块

1)参数设定

由公式Tz=kn 2可推出k=Tz/n 2

电机参数额电压22v 频率为50Hz 极对数2对

容量为2238VA 同步速度为1800转/分钟

可以计算k=0.000003665

UA：峰值180v,f为60Hz,初相位为0°

UB：峰值180v,f为60Hz,初相位为-120°

UC：峰值180v,f为60Hz,初相位为 120°

图9 模拟模型的开环系统

1)触发角α为60°时得到的转速

图10 α=60°时 电机转速变化过程

当触发角为60°转速稳定在1712转/分