基于matlab三相异步电动机调压调速系统设计

基于matlab设计三相异步电机调压调速系统

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、了解并熟悉双闭环三相异步电机调压调速原理及组成。 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 、、 调压调速的实验原理是调节通入异步电机的三相交流电压 转子速度的方法。异步电机的机械特性方程： 其中，p电机极对数；w 1 定子电源角速度；U 1 定子电源相电压； R 2 将每相转子电阻转换为定子侧； R 1 每相定子电阻； L 11 每相定子漏感； L 12 将定子侧的每相转子泄漏感转换为； 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，当转差率s基本保持不变时，电机的电磁 扭矩与定子电压的平方成正比。因此，不需要改变定子电压 同样的人为机械特性，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增加在定子上的电压的变化。目前广泛采 交流调压器由晶闸管等设备组成。它将三个双向晶闸管分开 通过调整晶闸管导相定子绕组三相交流电源和三相定子绕组 调整定子绕组两端的端电压。这里使用三相全波星连接 调压电路。 Ua Ub Uc T2 T3 T5 T4 T6 R R R N 图2 调压电路原理图 T12.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为了控制晶闸管的导管，用于调节控制角的大小 通过控制晶闸管的输出电压来调定子绕组上的电压。 3.闭环调压调速 速度负反馈闭环调压调速系统的工作原理给定速度和速度 比较度反馈值后，通过速度调节器控制电压，然后控制 制电压输入到触发装置，由触发装置输出来控制晶闸管的导通角， 为了控制晶闸管的输出电压，调整定子绕组上的电压 的大小。因此，改变速度给定值会改变电机的速度。由于采 利用负速反馈实现平稳平滑的无级调速。同时当负载发 当生变化时，电机定子绕组可以通过负速反馈自动调整 电压大小。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，从而增加速度 度回升，接近给定值。 调节器 晶闸管 调压装置 异步 电动机 转速反馈装置 给定 ? n U n U - ct U 1 U n 图5-9 调压调速系统静态结构框图 图4 闭环调速结构图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)图的封装模 型 2) 、施工调压电路 图7 调压电路模型 3) 、参数的设定 Frequency of synchronization voltages(Hz)：同步电压频率(赫 兹)50HzPulse 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 在电阻负载时三相交流调压器的输出电压仿真结果如图8所 示。其中图8a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。其中图8a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)可以而来 随着触发角的增加，三个晶闸管导通的范围逐渐减小，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 开环系统模拟模型1)触发角α为60°速度 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/ 分钟，转速在0.9s保持稳定。 2)触发角α为75°转速图11 α=75°时 电机转速变化过程 当触发角为75°转速稳定在1660转/分钟， 转速在1.6s保持稳定。 分析： 通过比较图10和图11的触发角α为60°和80°时可以发 现：随着α增加降低输出电压和速度 调速的目的。 3)电源电压变化为150v, 触发角α为60°时得到的 转速 图12 电源电压为150v α=60°时 电机转速变化过程 当触发角为60°时，转速稳定在1660转/分钟， 转速在1s保持稳定。 分析:通过比较图11和图13，可以发现不同触发角的电在相同的触发角 源电压下，电源电压的降低会使转速下降。 分析:通过比较图11和图13，可以发现不同触发角的电在相同的触发角 在源电压下，电源电压的降低会降低速度。同时也可以通过 改变电源电压的大小，实现调速的可行性。 3.闭环调压图13 闭环调压调速系统仿真模型模型 闭环调压调速系统异步电机速度负反馈的模拟模型如下所示， 将速度给定值(1200)与速度反馈值进行比较 由触发装置输入控制电压 为了控制晶闸管的输出电压，出来控制晶闸管的导角，从而调 将电压添加到定子绕组上。因此，速度给定值的变化发生了变化 电机转速。因此，速度给定值的变化发生了变化 电机转速。由于负速反馈，实现了平稳平滑的无级调 速。同时，当负载发生变化时，定子可以通过负速反馈制动调整 绕组上的电压由速度调节器输出的控制电压触发晶闸管 脉冲迁移是调压器输出电压的增加，导致电机输出转矩的增加， 从而使速度回升，接近给定值。 PI设置:比例环4，电流环0.1.输出限幅[60，-60]。 控制角调节范围0~120. 图14 闭环转速特性 图14是电压为180v，转速给定为1420，从图中可以发现转速 速度为1420，速度为0.5s当速度保持在1420时， 可以得出转速跟随给定的变化。 以下是1350的给定.4S转速、控制角、负载扭矩为60阶跃。图14 转速 从图15可以发现转速为0.45s稳定，0.45s到1.4s时转