电机调速制动matlab,鼠笼式三相异步电机：起动、调速、制动（原理与Simulink仿真）...

三种启动方式： Y→?换接启动、自耦变压器减压启动、定子电路串电抗启动；

3种调速方式： 电阻调速、电压调速、变频调速；

三种制动方式： 能耗制动、反接制动、变频器反馈制动。

目录

0 电机参数和负载

以鼠笼式三相异步电机为例，方便解释启动、调速、制动过程。

电机铭牌参数

UN=380 V、IN=30 A、PN=15 kW、nN=1460 r/min、功率因数cos?=0.86、过载能力λT=2.3、效率 η=90.6%

转换为电机轴上的负载转矩

TL1=70.56 N?m

1 起动

在计算启动模式时，主要检查启动扭矩和启动电流是否符合要求。

1.1 Y→?换接起动

首先，验证启动转矩是否符合要求Y→?更换减压启动时，启动电流和启动转矩降至直接启动的1/3，则：

因为Tst'>TL1.可以满足启动转矩。

接下来，验证启动电流，

因此：更换起动能，降低起动电流，满足要求。

1.2 自耦变压器减压启动

与直接启动相比，自耦变压器的电压降低到1/k，启动电流和启动转矩降低到全压启动时的1/k^2。

选用自耦变压器QJ3。QJ3型抽头分别为40%、60%和80%的电源电压。分别检查速度和扭矩：

选择40%抽头：k=2.5

转速符合要求，转矩不符合要求，因此不能选择抽头电压40%的自耦变压器。

选择60%抽头：k=1.667

速度和扭矩都符合要求。抽头电压60%的自耦变压器可选择减压启动。

下面使用matlab模拟电机自耦变压器减压启动：

一开始，用60%的抽头连接变压器breaker模块，在某一时间切除变压器，对应60%电压和全电压。

直接起动

自耦启动变压器

1.3 定子回路串电抗起动

直接在定子电路中串联电阻会导致能量损耗大，容量大的电机可以串联电抗启动。因为在实际的电梯启动中，不想有太大的加速度，这种启动方法可以用来降低加速度，获得更好的速度曲线。

启动时将电抗器接入定子回路，当转速升高到一定数值时，再把开关闭合，切断电抗器，全压运行。从结果可以看出，用这种方法起动时，大大降低了起动加速度，起动转矩和起动电流都降低了，起动转矩能够满足正常起动需求。是一种比较合适的方法。

直接起动

定子电路串电阻启动

2 调速

2.1 电阻调速

鼠笼式三相异步电机不能像绕线异步电机那样调节转子串电阻。

2.2 电压调速

当改变电机的定子电压时，可以获得一组不同的机械特性曲线，从而获得不同的速度。由于电机的扭矩与电压平方成正比，最大扭矩下降了很多，调速范围小，一般不使用。

2.3 变频调速

恒压频率比将负载替换为实用表达式：

解得：s=0.01876

根据三相异步电机的速度表达式：

如果此时要求电机转速为115r/min，则 f1=39 Hz

也就是说，给出所需的运行速度，可以计算调频大小，一般在额定频率范围内使用。现在采用SPWM变频调速的优点是调速范围大，调频时可调压。该方法是计算前面计算的方法 f1设置为3000-50000正弦调制信号的频率Hz等腰三角载波调制，调频SPWM三相桥式逆变器中的波形控制IGBT在逆变器输出端获得具有一定振幅和频率的交流电压。由于整流输出后通过滤波器，滤波效果不是特别完美，因此转速基本准确，转速波动。

调速到1150 r/min

3 制动

3.1 能耗制动

制动时，KM1 断开，电机同时脱离电网KM2 闭合，直流励磁电流进入定子绕组，直流励磁电流产生恒定磁场。由于惯性继续旋转的转子切割恒定磁场，感应电势和电流在转子中感应。感应电流和磁场产生的电磁扭矩为制动性质，速度迅速下降。当转速为零时，感应电势和电流为零。制动过程结束时，转子的动能转化为电能消耗在转子电路的电阻上。

从制动到n=切断电源或制动钳抱闸，及时停车，否则会在位能负载的拖动下反转。

3.2 反接制动

鼠笼异步电机可定子两相反制动；

绕线异步电机可以反向制动转速。

3.3 变频器反馈制动

通过逐步降低频率，可以实现电机的降速和停车。在频率下降的瞬间，电机的同步速度下降。由于机械惯性，电机的转子速度没有变化，其转速变化有一定的时间滞后。此时，实际转速将大于给定转速，导致电机反电势e高于变频器直流端电压u，即e>u。此时，电机处于发电状态；电机轴上的扭矩变成制动扭矩，使电机转速迅速下降，电机处于再生制动状态。

在matlab变频器原始频率32Hz，拖动位能负载，0.3s时刻降为5Hz，当制动速度为0时，切断锁闸，完成制动。从结果可以看出，在0.3s随着时间的推移，变频器频率突然降低，出现负制动扭矩，电机轴制动符合理论分析。但是，制动器的加速度很大。如果为变频器设置降频曲线，可以平稳降低频率，控制加速度。

参考资料

[1] 卢健康.电机和电力拖动简明教程[M].西北工业大学出版社：西安，2012.3

[2] 洪乃刚.电力电子和电力拖动控制系统MATLAB仿真[M].机械工业出版社：北京，2006.1

来源：oschina

链接：https://my.oschina.net/u/4418004/blog/4527104