恒压频比控制下交流异步电机调速系统仿真

专业文档

标准文档

电力拖动自动控制系统

——运动控制系统

仿真作业

班 姓 学

级：电气 名：金

坤

12-6

号： 1205030207

指导老师：任老师

实用文案

WORD格式可编辑

专业文档

标准文档

变压变频调速下交流异步电机的系统仿真

——转速开环与闭环对比分析

一、

异步电动机的恒压恒频调速原理分析

异步电动机的变频调速系统基本控制方式是变压变频， 在基频以下采用恒压频比带定子压降补偿的控制方式， 基本上要保持磁通在各级转速上都为恒值。 基频以下，磁通恒定，属于“恒转矩调速” ；基频以上，迫于定子电压不能超过额定电压，磁通与频率成反比下降， 转速升高，转矩下降，近似属于“恒功率调速”。

当定子电压 U 1 和角频率 1 都为恒定值时，异步电动机的机械特性方程可以改写为

2 U 1

Te 3np

s 1 R2 2 2 2

2 L 'l 2

（1—1）

（1—2）

（1—3）

L

1sR1 R '2 s 1 l1

当 s 很小的时候，可忽略分母中含 s 各项，则：

2

U 1 s 1

s Te 3np

1 R '2

当 s 很小的时候，转矩近似与 s 成正比，机械特性 Te =f（s）是一段直线；

当 s 接近 1 时。可忽略（ 1— 2）式分母中的 R ' 2

2 U 1

Te 3np

1

s R2 1

R

1 2

2 2 L L' 1 l1 l2

，则：

1 s

即 s 接近 1 时，转矩近似与 s 成反比，这时 Te =f（s）是对称于原点的一段双曲线； 当 s 为以上两段的中间数值时， 机械特性从直线过度到双曲线。 如下图 1-1. 由式（ 1-1），对于同一负载要求， 即以一定的转速 nA 在一定的负载转矩 下运行时，电压和频率可以有多种组合，其中恒压频比（

U 1 / 1

TlA

恒值）最容易

实现的。它的变频机械特性基本上是平行下移， 硬度也较好， 能满足一般的调速要求。但是

低速带载能力还较差，需对定子压降实行补偿

为了近似的保持气隙磁通不便， 以便充分利用电机铁心， 发挥电机产生转矩的能力，

在基频以下采用恒压频比控制， 实行恒压频比控制时， 同步转速自然也随着频率变化：

实用文案

WORD格式可编辑

专业文档

标准文档

图 1-1 ： 恒压频比控制下的机械特性

n0

2 n p

， （1—5）

带负载时的转速降落为 n sn0

60

60 w1

（1—4）

s 1

它们和直流他激电机调速时特性变化情况近似，

可见，当 U1 /

2 np

在式（ 1—2）中所表示的机械 特性近似直线段上。可以导出

R '2 Te

s 1

U1 3np

1 2

（1—6）

1 为恒值时，对同一转矩 T ， s 1 是基本不变的，因而 n 也是

基本不变的。即：在恒压频比条件下改变频率时， 机械特性基本上是平行下移的，

所不同的是，当转矩达到最大值

以后，转速再降低，特性就折回来了。而且频率越低的时候转矩越小。

对前式整理可得出 U1 /

T emax

3 n

U 1 p 2 1

2

1 为恒值时最大转矩 Te max 随角频率 1 的变化关系为

R1 1

R1 1

1 2

L

2

l1 L 'l 2

（1—7）

Te max 太小将限制调速

可见， Temax 是随着 1 的降低而减小的，频率很低时，

系统的带载能力，采用定子压降补偿，适当提高电压 二、 恒压频比变频调速开环系统仿真原理

2.1 恒压频比变频调速系统原理图

U 1 可以增强带载能力。

f *

频率 给定

G1 U/f U

f

低频电压 补偿

f

U SPWM调制

和驱动

电压源型 逆变器

M 3～

升降速时 间设定

WORD格式可编辑

专业文档

由图，系统由升降速时间设定 G1（可由 simulink 中 Rate Limiter 模块代替），

实用文案

WORD格式可编辑