基于MATLAB的異步電機VVVF調(diào)速系統(tǒng)仿真

1、摘要:隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，異步電機以其在變頻調(diào)速方面的優(yōu)點開始顯現(xiàn)出來了，相對于直流電機有更加廣泛的應(yīng)用本論文主要介紹了異步電機的工作原理以及異步電機的調(diào)速方法。通過改變頻率、改變電源電壓、改變極對數(shù)等方法來改變電機的轉(zhuǎn)速，我是通過改變電機頻率來達到改變電機轉(zhuǎn)速的目的，本文還介紹了變頻器的原理和PWM（pulse width modulation）變頻器的工作原理。同時通過運用Matlab/simulink系統(tǒng)對異步電機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)進行了開環(huán)閉環(huán)的仿真。本論文對電機轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速觀察為開環(huán)系統(tǒng)，但是在閉環(huán)系統(tǒng)中通過使用Matlab/simulink對系統(tǒng)閉環(huán)進行設(shè)計仿真，實現(xiàn)了調(diào)速，并觀察到了電機轉(zhuǎn)

2、速、轉(zhuǎn)矩改變的圖像，并且分析了解了異步電機轉(zhuǎn)速改變的原因和仿真過程中的條件等。關(guān)鍵詞Matlab異步電機變頻調(diào)速仿真Abstract:With the development of power electronics, the advantage of the variable frequency speed in asynchronous machine is compared with the DC motor , it is more widely used.The principle of asynchronous machine and its way of speed govern

3、ing is main discussed in this paper. The speed of electrical motor is changed by changing frequency voltage, and numbers of pole-pairs. This paper is based on changing frequency of the electrical motor, the principle of frequency converter and working theory about PWM(pulse width modulation)is also

4、presented. The open-loop and closed-loop simulation of speed governing with asynchronous machine is achieved through the use of Matlab/simulink system.The observation to electrical motor speed and torque in this paper is the open-loop system, in a closed-loop system, Matlab/simulink is used to desig

5、n and similated the closed-loop system speed changing is realized, the changing plot of speed and torque about the electrical motor and observed the changing image of torque and the speed about the electrical motor, is observed. the reason why asynchronous machine speed changes and parameters a sele

6、ction of call the component during the simulation are analyzed.Understanding of the principle of the induction motor and speed control methods, there are three main methods Speed: (1) changing the frequency, (2) change to slip (3) changes the very few. This paper has taken to change the frequency of

7、 the ways to achieve the purpose of speed. At the same time also understand the principle of the inverter, and its scope of application. Key words Matlab asynchronous machine Frequency Control Simulation目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc202186161 第一章 緒 論 PAGEREF _Toc202186161 h 1 HYPERLINK l _Toc2

8、02186162 第一節(jié) 電氣傳動技術(shù)的發(fā)展概況 PAGEREF _Toc202186162 h 1 HYPERLINK l _Toc202186163 第二節(jié) 普通交流異步電動機變頻調(diào)速調(diào)速范圍的問題 PAGEREF _Toc202186163 h 2 HYPERLINK l _Toc202186164 第三節(jié) 交流異步電動機的調(diào)速方式 PAGEREF _Toc202186164 h 3 HYPERLINK l _Toc202186165 一、 轉(zhuǎn)子回路串電阻或阻抗調(diào)速 PAGEREF _Toc202186165 h 3 HYPERLINK l _Toc202186166 二、 定子調(diào)壓調(diào)速

9、 PAGEREF _Toc202186166 h 3 HYPERLINK l _Toc202186167 三、 串級調(diào)速 PAGEREF _Toc202186167 h 4 HYPERLINK l _Toc202186168 四、 變極調(diào)速 PAGEREF _Toc202186168 h 4 HYPERLINK l _Toc202186169 五、 變頻調(diào)速 PAGEREF _Toc202186169 h 4 HYPERLINK l _Toc202186170 第四節(jié) 關(guān)于matlab仿真的相關(guān)內(nèi)容 PAGEREF _Toc202186170 h 5 HYPERLINK l _Toc20218

10、6171 第二章 異步電機運行基本原理及其調(diào)速方法以及變量控制 PAGEREF _Toc202186171 h 6 HYPERLINK l _Toc202186172 第一節(jié) 異步電機運行基本原理 PAGEREF _Toc202186172 h 6 HYPERLINK l _Toc202186173 第二節(jié) 異步電機的電壓方程和等效電路 PAGEREF _Toc202186173 h 6 HYPERLINK l _Toc202186174 第三節(jié) 異步電機的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程 PAGEREF _Toc202186174 h 8 HYPERLINK l _Toc202186175 第四節(jié) 異步電

11、機的調(diào)速方法 PAGEREF _Toc202186175 h 10 HYPERLINK l _Toc202186176 一、 變極調(diào)速 PAGEREF _Toc202186176 h 10 HYPERLINK l _Toc202186177 二、 變頻變壓調(diào)速 PAGEREF _Toc202186177 h 11 HYPERLINK l _Toc202186178 三、 改變轉(zhuǎn)差率來調(diào)速 PAGEREF _Toc202186178 h 12 HYPERLINK l _Toc202186179 第三章 逆變器工作原理和控制及其應(yīng)用 PAGEREF _Toc202186179 h 14 HYPER

12、LINK l _Toc202186180 第一節(jié) 變頻器的工作原理 PAGEREF _Toc202186180 h 14 HYPERLINK l _Toc202186181 第二節(jié) 變頻器控制方式 PAGEREF _Toc202186181 h 14 HYPERLINK l _Toc202186182 一、 正弦脈寬調(diào)制(SPWM)控制方式 PAGEREF _Toc202186182 h 15 HYPERLINK l _Toc202186183 二、 電壓空間矢量(SVPWM)控制方式 PAGEREF _Toc202186183 h 15 HYPERLINK l _Toc202186184 三

13、、 矢量控制(VC)方式 PAGEREF _Toc202186184 h 16 HYPERLINK l _Toc202186185 四、 直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)方式 PAGEREF _Toc202186185 h 16 HYPERLINK l _Toc202186186 五、 矩陣式交交控制方式 PAGEREF _Toc202186186 h 16 HYPERLINK l _Toc202186187 第三節(jié) 簡單的三種變頻器控制方式 PAGEREF _Toc202186187 h 17 HYPERLINK l _Toc202186188 第四節(jié) 變頻器的實際應(yīng)用 PAGEREF _Toc202

14、186188 h 18 HYPERLINK l _Toc202186189 第五節(jié) 正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)變頻器 PAGEREF _Toc202186189 h 19 HYPERLINK l _Toc202186190 一、 SPWM變頻器的工作原理 PAGEREF _Toc202186190 h 20 HYPERLINK l _Toc202186191 二、 SPWM變頻器的同步調(diào)制和異步調(diào)制 PAGEREF _Toc202186191 h 21 HYPERLINK l _Toc202186192 第四章 MATLAB基于VVVF對異步電機的調(diào)速仿真實現(xiàn) PAGEREF _Toc2021

15、86192 h 24 HYPERLINK l _Toc202186193 第一節(jié) 關(guān)于Matlab軟件的應(yīng)用與操作 PAGEREF _Toc202186193 h 25 HYPERLINK l _Toc202186194 一、 PWM模塊的組成與仿真 PAGEREF _Toc202186194 h 25 HYPERLINK l _Toc202186195 二、 電機模塊的仿真 PAGEREF _Toc202186195 h 27 HYPERLINK l _Toc202186196 三、 輸出觀察模塊的仿真 PAGEREF _Toc202186196 h 29 HYPERLINK l _Toc2

16、02186197 第二節(jié) 開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)仿真 PAGEREF _Toc202186197 h 30 HYPERLINK l _Toc202186198 第三節(jié) 閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)仿真 PAGEREF _Toc202186198 h 35 HYPERLINK l _Toc202186199 一、 閉環(huán)調(diào)速Matlab仿真主模塊 PAGEREF _Toc202186199 h 36 HYPERLINK l _Toc202186200 二、 控制環(huán)節(jié)模塊 PAGEREF _Toc202186200 h 37 HYPERLINK l _Toc202186201 三、 仿真結(jié)果 PAGEREF _Toc2021

17、86201 h 41 HYPERLINK l _Toc202186202 總結(jié)和展望 PAGEREF _Toc202186202 h 46 HYPERLINK l _Toc202186203 參考文獻 PAGEREF _Toc202186203 h 48第一章 緒 論異步電機的工作原理？異步電機調(diào)速又是怎么樣的呢？目前主要引用在那幾個領(lǐng)域呢？以及異步電機的仿真又是什么呢？又是怎么去仿真的呢？對這些問題的初步說明將是這篇論文所要敘述的。隨著工業(yè)的進步,傳統(tǒng)的直流電機由于其結(jié)構(gòu)復雜、不易維護等缺點正逐漸地被具有高可靠性成本低、維護簡便的感應(yīng)式交流異步電動機所取代。交流電機變頻調(diào)速系統(tǒng),在進行動態(tài)數(shù)

18、字仿真時,需要首先推導出三相交流異步電機的數(shù)學模型,它是一個高階強偶合、多變量、非線性的系統(tǒng),與此同時還需要建立電源模型。在進行仿真時,可采用高級語言FORTRAN、C、Visual、C+等進行編程,但采用這些語言開發(fā)周期長,掌握難度較大,而由Math work公司推出的MATLAB,使得為解決這些具體問題而建立數(shù)學模型變得輕松、便捷,為科技工程人員帶來了巨大的便利。MATLAB是一種科學技術(shù)軟件,用戶可根據(jù)MATLAB的控制系統(tǒng)工具箱中的命令來實現(xiàn)所需要的系統(tǒng),也可以根據(jù)混合使用各庫中的模塊來組合成新的系統(tǒng),封裝自己定義的模塊或自己定義模塊庫,以便隨時調(diào)用,從而實現(xiàn)全圖形化仿真。MATLAB

19、集成了大量的工具箱,如控制系統(tǒng)(Control System)、模糊邏輯(Fuzzy Logical)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Neural network)、信號處理(Signal Processing)以及仿真(SIMULINK)等工具箱。作為MATLAB的重要組成部分的SIMULINK具有相對獨立的功能和使用方法。它提供了圖形用戶界面(GUI),模型由模塊組成的框圖來表示,用戶建模通過簡單的單擊和拖動鼠標的動作就能完成,簡化了設(shè)計過程。本文就是利用SIMULINK工具箱,對所推導的三相交流異步電動機及電源進行建模,封裝。還利用MATLAB的M文件結(jié)合具體的調(diào)速控制系統(tǒng)進行仿真異步電機的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)

20、一般簡稱為變頻調(diào)速系統(tǒng)。由于調(diào)速時轉(zhuǎn)差功率不隨轉(zhuǎn)速而變化，調(diào)速范圍寬、無論是高速還是低速時效率都較高，在采取一定的技術(shù)措施后能實現(xiàn)高動態(tài)性能，可與直流調(diào)速系統(tǒng)媲美。因此現(xiàn)在應(yīng)用面很廣。第一節(jié) 電氣傳動技術(shù)的發(fā)展概況電氣傳動是指以各類電動機為動力的傳動裝置與系統(tǒng)。電氣傳動系統(tǒng)通常由電動機、控制裝置和信息裝置幾部分組成。電氣傳動關(guān)系到合理地使用電動機以節(jié)約電能和控制機械的運轉(zhuǎn)狀態(tài)(位置、速度、加速度等)，實現(xiàn)電能、機械能的轉(zhuǎn)換，達到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗的目的。電氣傳動按照電動機的種類劃分，有直流電動機傳動、交流電動機傳動、步進電動機傳動、伺服電動機傳動等。電氣傳動又可分為不可調(diào)速和可調(diào)速兩大類，調(diào)速又

21、分為交流調(diào)速和直流調(diào)速。直流電氣傳動和交流電氣傳動在19世紀后期先后誕生。但在20世紀的大部分年代里，已形成公認的格局:約占電氣傳動的80%不變速傳動系統(tǒng)都采用交流傳動，20%調(diào)速系統(tǒng)一般采用直流調(diào)速雖然直流電機中勵磁電流和電樞電流相互獨立，比交流電機具有更好的控制性能，容易得到滿意的動靜態(tài)性能。而與此相反，交流電機雖然機械結(jié)構(gòu)簡單，但它是一個非線性、強禍合、多變量的控制對象，調(diào)速控制復雜，實現(xiàn)高精度控制較為困難。但是隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，直流電機傳動的薄弱環(huán)節(jié)逐步顯露出來:直流電機由于換向器的存在降低了功率/重量的比值，限制了電機的容量和速度，而且直流電機的大部分功率都是通過換向器流入電樞

22、的，轉(zhuǎn)子發(fā)熱多，效率低，磨損大，可靠性差。隨著20世紀70年代計算機和微處理器技術(shù)的迅速發(fā)展，電力電子技術(shù)的日新月異，現(xiàn)代控制理論和智能控制理論的成熟，交流電氣傳動逐漸占據(jù)了主導地位。采用半導體變流技術(shù)、大規(guī)模集成電路和高速處理器等實現(xiàn)的交流調(diào)速控制系統(tǒng)，加之矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制及智能控制等先進控制方法的應(yīng)用，交流調(diào)速控制系統(tǒng)逐步實現(xiàn)了寬的調(diào)速范圍、高的穩(wěn)速精度、快的動態(tài)響應(yīng)等良好性能，在調(diào)速性能方面可與直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美。目前，從幾百瓦的家用電器到幾兆瓦的工業(yè)調(diào)速裝置，都可以采用交流調(diào)速方案。交流調(diào)速系統(tǒng)由最初的只用于風機、水泵的軟啟動和開環(huán)變頻調(diào)速等一般應(yīng)用場合，擴展到各種高精度、快速響

23、應(yīng)的高性能指標的電氣傳動控制領(lǐng)域。目前，電氣傳動系統(tǒng)中新的格局已經(jīng)形成:交流調(diào)速系統(tǒng)上升到主導地位，并將逐步取代直流調(diào)速系統(tǒng)。第二節(jié) 普通交流異步電動機變頻調(diào)速調(diào)速范圍的問題當頻率改變時，會對交流異步電動機產(chǎn)生一系列的影響:損耗增加，效率下降；在工頻以下，以恒轉(zhuǎn)矩方式調(diào)速時，交流異步電動機的過載能力將會下降；在低頻時交流異步電動機的散熱能力變壞，交流異步電動機溫度會過高等。由于交流異步電動機本身就是一個非線性、強禍合、多變量的對象，且更為嚴重的是，由于工作頻率、溫度和飽和效應(yīng)的影響，定轉(zhuǎn)子電阻、電感等參數(shù)在不同工況下變化明顯。例如在某些情況下，轉(zhuǎn)子的電阻值會比其標稱值增加一倍以上。因而其建模非

24、常困難，要從理論上準確的計算出交流異步電動機在不同頻率和負載下的效率、溫升，功率因數(shù)和臨界轉(zhuǎn)矩是十分困難的。所以，長期以來，在設(shè)計變頻調(diào)速系統(tǒng)時，人們只是憑借經(jīng)驗來確定普通交流異步電動機變頻調(diào)速的調(diào)速范圍，而沒有充分的理論依據(jù)。第三節(jié) 交流異步電動機的調(diào)速方式由于異步電動機的轉(zhuǎn)速公式為：） （1-1）從轉(zhuǎn)速公式可以看出，異步電動機的調(diào)速方法可分為變轉(zhuǎn)差率調(diào)速、變極對數(shù)調(diào)速和變頻調(diào)速三種變轉(zhuǎn)差率調(diào)速變轉(zhuǎn)差率的調(diào)速方法，又可以通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電阻、定子電壓、轉(zhuǎn)差電壓等方法實現(xiàn)。一、 轉(zhuǎn)子回路串電阻或阻抗調(diào)速這種方式只適用于繞線型異步電動機，其原理是:當忽略轉(zhuǎn)子回路電感時，電機的轉(zhuǎn)差率為 （1-2）為電

25、動機轉(zhuǎn)子額定電流； 為電動機轉(zhuǎn)子額定電壓；為轉(zhuǎn)子回路電阻據(jù)此，當改變轉(zhuǎn)子回路電阻時，便可改變電機轉(zhuǎn)速。其特點是可靠性高、投資少、維護簡單，但是當轉(zhuǎn)速下調(diào)時效率隨之降低。這種調(diào)速方式包括金屬電阻調(diào)速方式、液體電阻調(diào)速方式、頻敏變阻器起動方式。二、 定子調(diào)壓調(diào)速異步電動機的轉(zhuǎn)矩在一定轉(zhuǎn)差率下，與定子電壓平方成正比，改變定子電壓將改變電動機的機械特性，從而實現(xiàn)電動機的調(diào)速。定子調(diào)壓調(diào)速是一種比較簡便的調(diào)速方式，可以在異步電動機的定子回路中串入飽和電抗器降壓、串入電阻降壓或在定子側(cè)加調(diào)壓變壓器等方式來實現(xiàn)調(diào)壓調(diào)速。在電力電子技術(shù)高速發(fā)展的今天，可以使用“交流開關(guān)”狀態(tài)的雙向晶閘管來實現(xiàn)交流調(diào)壓調(diào)速。定

26、子調(diào)壓調(diào)速的主要優(yōu)點是:方法簡單，調(diào)速平滑，加上閉環(huán)控制時能達到理想的調(diào)速精度。其主要缺點是調(diào)整范圍窄，一般不能低于電動機同步轉(zhuǎn)速的80-85%電動機轉(zhuǎn)子的損耗比較大等。三、 串級調(diào)速在繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子回路引入一附加電勢，使得電動機轉(zhuǎn)子側(cè)通過變流裝置向電網(wǎng)反饋或從電網(wǎng)吸收轉(zhuǎn)差功率，從而實現(xiàn)電動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。串級調(diào)速可分為兩類:一類是直接使用變頻電源；另一類是將不同頻率的轉(zhuǎn)子電壓經(jīng)過整流器整流，變換為與轉(zhuǎn)差成正比的直流，在其直流回路中串入一個極性相反的逆變器來實現(xiàn)調(diào)速。串級調(diào)速的主要優(yōu)點是:可以將滑差能量以電能的形式回饋至電網(wǎng)，在整個調(diào)速范圍內(nèi)系統(tǒng)總效率較高，可達90%以上；調(diào)速平滑；裝置容量

27、與速度調(diào)節(jié)范圍成正比，當要求調(diào)速范圍不大時，所需外加電源容量小，設(shè)備費用較低；可靠性較高，即使附加電源出了問題，系統(tǒng)可甩掉附加電源，切換至轉(zhuǎn)子短接狀態(tài)下運行。串極調(diào)速的主要缺點是:功率因數(shù)低，可能要低于0. 6；晶體管串級調(diào)速裝置有諧波危害；當電網(wǎng)電壓瞬時大幅度降低時，串級調(diào)速裝置有可能停止運行；最大力矩降低約17%左右，電氣制動的特性不夠理想，線路相對較復雜等。四、 變極調(diào)速變極調(diào)速方式就是電動機的同一套繞組經(jīng)控制設(shè)備把各線圈的接法進行變換，改變電動機的極對數(shù)來改變電動機同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方式。這是一種不連續(xù)的調(diào)速方式，適用于極對數(shù)可以改變的多速鼠籠型異步電動機。從電機構(gòu)造上看，定子繞組有單繞組

28、和多繞組兩種，一半多為單繞組，單繞組變極電機不僅出線少，用銅省，而且可以實現(xiàn)雙速、三倍及倍極比、非倍極比的變極調(diào)速。變極調(diào)速是一種傳統(tǒng)的調(diào)速方式，廣泛應(yīng)用于機床等機械的調(diào)速，變極調(diào)速的主要優(yōu)點是:無附加轉(zhuǎn)差損耗，電氣傳動效率高，控制線路簡單，設(shè)備費用低。其主要缺點是:不能連續(xù)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。五、 變頻調(diào)速改變異步電動機定子的電源頻率，就可以改變同步轉(zhuǎn)速，從而改變電動機的轉(zhuǎn)速，這種調(diào)速方式能達到無級調(diào)速，主要用于鼠籠型異步電動機，如風機、水泵、壓風機及空調(diào)等。變頻調(diào)速的主要優(yōu)點:起動電流小，在異步電動機的各種調(diào)速裝置中變頻調(diào)速效率最高。特別是半導體變頻裝置更具有設(shè)備體積小、可靠性高、調(diào)速精度高、特性硬

29、、省電的特點。在交流電動機的以上調(diào)速方式中，變頻調(diào)速因其突出的性能，應(yīng)用最為廣泛，同時也是電動機調(diào)速技術(shù)最為活躍的研究領(lǐng)域。隨著電力電子技術(shù)和控制理論的不斷發(fā)展和完善，變頻調(diào)速的技術(shù)性能不斷提升，變頻調(diào)速技術(shù)已成為我國企業(yè)節(jié)約能源、提高生產(chǎn)過程自動化、提高產(chǎn)品質(zhì)量和改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的主要技術(shù)手段之一。第四節(jié) 關(guān)于matlab仿真的相關(guān)內(nèi)容三相異步電動機變頻器調(diào)速系統(tǒng),它通過變頻器,將頻率固定的交流電變換成頻率連續(xù)可調(diào)交流電源。由于三相異步電動機的同步轉(zhuǎn)速n0=60f/p,當頻率連續(xù)可調(diào)時,電動機的同步轉(zhuǎn)速也連續(xù)可調(diào)；又因為異步電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是比同步轉(zhuǎn)速略低一些,所以當同步轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)時,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)

30、速也連續(xù)可調(diào)。利用變頻器對異步電動機轉(zhuǎn)速的控制,調(diào)速范圍廣,調(diào)速平滑性好,在工作特性方面,不管是靜態(tài)特性,還是動態(tài)特性,都能做到和直流調(diào)速不相上下的程度。對于變頻器的系統(tǒng)設(shè)計,工程師們很少利用仿真軟件對系統(tǒng)進行仿真,設(shè)計者需要進行大量的編程計算,特別是對電機進行仿真實驗更是非常困難,影響了仿真軟件應(yīng)具有的簡單易學的特點。Math Works公司1998年推出的Matlab5. 2版本中,增加了一個電力系統(tǒng)工具箱(Power System Blockset),最新的Matlab5. 3版本又進行了一些改進,特別簡單易學,不需自己編程,它基于Matlab的圖形仿真環(huán)境Simulink,特別適于對電

31、路設(shè)計進行仿真。Simulink中可以使用的電力系統(tǒng)工具箱主要是由加拿大的HydroQuebec和Tecsim International公司共同開發(fā),其功能非常強大,可以用于電路、電力電子系統(tǒng)、電機系統(tǒng)、電力傳輸?shù)冗^程的仿真,它提供了一種類似電路建模的方式進行模型繪制,在仿真前自動將其變化成狀態(tài)方程描述的系統(tǒng)形式,然后才能在Simulink下進行仿真分析。下面就利用Simulink對異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)進行仿真的方法作一介紹。第二章 異步電機運行基本原理及其調(diào)速方法以及變量控制【1】第一節(jié) 異步電機運行基本原理異步電機又稱感應(yīng)電機，它由定子和轉(zhuǎn)子組成。定子由定子鐵心、定子繞組、機座三部分組

32、成。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。感應(yīng)電機是利用電磁感應(yīng)原理，通過定子的三相電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，并與轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩以進行能量轉(zhuǎn)換。旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子之差n之差稱為轉(zhuǎn)差，轉(zhuǎn)差與同步轉(zhuǎn)速的比值稱為轉(zhuǎn)差率用s表示即 （2-1）轉(zhuǎn)差率是表征感應(yīng)電機運行狀態(tài)的一個基本變量。當感應(yīng)電機負載發(fā)生變化時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差率隨之發(fā)生變化，使轉(zhuǎn)子到體重的電動勢、電流和電磁轉(zhuǎn)矩發(fā)生相應(yīng)的變化，以適應(yīng)負載的需要。因此感應(yīng)電機的轉(zhuǎn)速隨負載的變動而變化。按照轉(zhuǎn)差率的正負和大小，感應(yīng)電機可分為電動機、發(fā)電機、和電磁制動三種運行狀態(tài)。當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速時（），轉(zhuǎn)差率。此時電機從電網(wǎng)輸入功率

33、，通過電磁感應(yīng)由轉(zhuǎn)自輸出機械功率，電機處于發(fā)電機狀態(tài)。若電機用原動機驅(qū)動，是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高于旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速（），則轉(zhuǎn)差率。此時轉(zhuǎn)自從原動機輸入機械功率，通過電磁感應(yīng)由定子輸出電功率，電機處于發(fā)電機狀態(tài)。若有機械或其他外因使轉(zhuǎn)子逆著旋轉(zhuǎn)磁場方向旋轉(zhuǎn)（）則轉(zhuǎn)差率。此時電機處于電磁制動狀態(tài)，它一方面從外界輸入機械功率，同時又從電網(wǎng)吸取電功率，兩者都變成電機內(nèi)部的損耗被消耗掉。.第二節(jié) 異步電機的電壓方程和等效電路以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的氣隙旋轉(zhuǎn)磁場（主磁場）將在定子三相繞組內(nèi)感應(yīng)對稱的三相電動勢.根據(jù)基爾霍夫定律，定子每相所加的電源電壓應(yīng)當?shù)扔诟碾妱觿莸呢撝导由隙ㄗ与娏鞫喈a(chǎn)生的漏阻抗壓降。由于三相對稱，故僅需分析

34、其中的一相。于是定子的電壓方程式是： （2-2）或 （2-3）式中， 為定子每相所加的電源電壓； 為氣隙主磁通在定子一相繞組中所感應(yīng)的電動勢；為定子相電流；、為定子每相的電阻和漏抗。而感應(yīng)電動勢等于 （2-4）氣隙主磁通除在定子繞組內(nèi)感應(yīng)出頻率為的電動勢外,還在轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)感應(yīng)出頻率為（轉(zhuǎn)差頻率）的電動勢。定子每項電動勢的有效值為 （2-5）當轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時（）時，轉(zhuǎn)子每相的感應(yīng)電動勢為， （2-6）從上可以看出 在數(shù)值上 即轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電動勢與轉(zhuǎn)差率成正比，越大，主磁場“切割”轉(zhuǎn)子繞組的相對速度就越大，轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電動勢亦越大。與定子繞組一樣，轉(zhuǎn)子每相繞組亦有電阻和漏抗。由于轉(zhuǎn)子頻率，而漏抗正比于頻率

35、，故轉(zhuǎn)子繞組的漏抗為 （2-7）式中，為轉(zhuǎn)子頻率等于時的漏抗，即轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)（）時的漏抗。感應(yīng)電機的轉(zhuǎn)子繞組通常為短接，即端電壓，此時根據(jù)基爾霍夫第二定律，可寫出轉(zhuǎn)子繞組一相的電壓方程為 （2-8）或 （2-9）式中為轉(zhuǎn)子電流；為轉(zhuǎn)子每相電阻。經(jīng)過歸算，感應(yīng)電動機的電壓方程就變?yōu)椋?（2-10）根據(jù)上式即可畫出感應(yīng)電動機的T型等效電路，如下圖所示：T型等效和向量圖圖2-1感應(yīng)電動機T型等效電路圖2-2感應(yīng)電動機相量圖第三節(jié) 異步電機的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程從等效電路可見，感應(yīng)電動機從電源輸入的電功率，其中的一小部分將消耗于定子繞組的電阻而變成銅耗，一小部分將消耗于定子鐵心變?yōu)殍F耗，余下的大部分功率將借

36、助于氣旋旋轉(zhuǎn)磁場的作用，從定子通過氣隙傳送到轉(zhuǎn)子，這部分功率稱為電磁功率，用表示。寫成方程式時有： （2-11）式中： （2-12）其中，和為定子繞組的相電壓和相電流，為定子的功率因數(shù)，從等效電路可知，電磁功率為： （2-13）其中，為轉(zhuǎn)自內(nèi)功率因數(shù)，。感應(yīng)電動機正常運行時轉(zhuǎn)差率很小，轉(zhuǎn)子中磁通的變化頻率很低，通常僅13Hz，所以轉(zhuǎn)子鐵耗一般可略去不計。因此，從傳送到轉(zhuǎn)子的電磁功率中扣除轉(zhuǎn)子銅耗后，可得轉(zhuǎn)換為機械能的總機械功率（即轉(zhuǎn)換功率），即 （2-14） （2-15）用電磁功率表示時，上式亦可改寫成 （2-16） （2-17）式中說明：在感應(yīng)電動機中轉(zhuǎn)換功率和電磁功率是不同的；傳送到轉(zhuǎn)子的

37、電磁功率中，部分變?yōu)檗D(zhuǎn)子銅耗，部分轉(zhuǎn)換為機械功率，由于轉(zhuǎn)子銅耗等于，所以他又稱為轉(zhuǎn)差功率由式是感應(yīng)電動機轉(zhuǎn)子的輸出功率方程，將此式除以機械角速度，可得轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩方程，即 （2-18）式中，為電磁轉(zhuǎn)矩；為與機械損耗和雜散損耗所對應(yīng)的阻力轉(zhuǎn)矩；如忽略雜散損耗，它就是空載轉(zhuǎn)矩；為電動機的輸出轉(zhuǎn)矩。由于機械功率，轉(zhuǎn)子的機械角速度，所以電磁轉(zhuǎn)矩亦可寫成： （2-19）考慮到電磁功率，把這些關(guān)系帶入式中，可得： （2-20）式中：。上式說明，感應(yīng)電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與氣隙合成磁場的磁通量和轉(zhuǎn)子電流的有功分量成正比；增加轉(zhuǎn)子電流的有功分量，就可以使電磁轉(zhuǎn)矩增大。第四節(jié) 異步電機的調(diào)速方法作為一種接近于恒速的驅(qū)動

38、裝置，異步電動機是一種性能良好的電機。但是在許多實際場合，要求電動機具有幾種轉(zhuǎn)速，或者在一定范圍內(nèi)可以連續(xù)地進行調(diào)速。因此，異步電動機的調(diào)速問題長期以來一直是電工接關(guān)心和研究的問題之一。由于異步電動機的轉(zhuǎn)速： （2-21）所以可以從以下三個方面來調(diào)節(jié)異步電動機的轉(zhuǎn)速：（1）改變定子繞組的極對數(shù)；（2）改變電動機的轉(zhuǎn)差率；（3）改變電源頻率。下面分別討論這三種調(diào)速方法：一、 變極調(diào)速在恒定的頻率下，改變電動機定子繞組的極對數(shù)，就可以改變旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。通常利用改變繞組接法，使一套定子繞組具備兩種極對數(shù)而得到兩個同步轉(zhuǎn)速，稱為單繞組雙速電機；也可以在定子內(nèi)安放兩套獨立的繞組，從而做成三速或四

39、速電機。變極調(diào)速只能一級一級地調(diào)速，而不能平滑的調(diào)速。二、 變頻變壓調(diào)速在普通交流異步電動機的各種調(diào)速方式中，變頻調(diào)速因其突出的性能，應(yīng)用最為廣泛，同時也是交流電動機調(diào)速技術(shù)最為活躍的研究領(lǐng)域。隨著電力電子技術(shù)和控制理論的不斷發(fā)展和完善，變頻調(diào)速技術(shù)的性能還在不斷提升，變頻調(diào)速技術(shù)已成為我國企業(yè)節(jié)約能源、提高生產(chǎn)過程自動化、提高產(chǎn)品質(zhì)量和改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的主要技術(shù)手段之一。變頻調(diào)速是通過改變異步電動機定子的電源頻率，以改變其同步轉(zhuǎn)速，從而達到調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速的目的。但是，當電源頻率改變時，會對交流異步電動機產(chǎn)生一系列的影響:損耗增加，效率下降:在工頻以下，以恒轉(zhuǎn)矩方式調(diào)速時，電動機的過載能力將會卞降

40、；在低頻時電動機的散熱能力變壞，電動機溫度會過高等。由于電動機本身就是一個非線性、強藕合、多變量的對象，且更為嚴重的是由于工作頻率、溫度和飽和效應(yīng)的影響，定轉(zhuǎn)子電阻、電感等參數(shù)在不同情況下變化明顯。因而其動態(tài)建模非常困難，要從理論上準確的計算出電動機在不同頻率和負載下的效率、溫升、功率因數(shù)和臨界轉(zhuǎn)矩是十分困難的。所以，長期以來，在設(shè)計變頻調(diào)速系統(tǒng)時，人們只是憑借經(jīng)驗來確定普通交流異步電動機變頻調(diào)速的調(diào)速范圍，而沒有充分的理論依據(jù)。變頻變壓調(diào)速使異步電動機實現(xiàn)了寬的速度范圍內(nèi)的無級調(diào)速，結(jié)合先進的控制方式，使得異步電動機可以達到直流電機的調(diào)速性能，這是電機調(diào)速史上的一大突破。由于VVVF，調(diào)速電

41、機相對于一般電機而言，面臨著諸多的不同，如:其供電電源存在著許多高次諧波；調(diào)速控制中頻率需要更寬且連續(xù)的變化；較高的電壓峰值對電機絕緣存在強烈的沖擊等。這些因素的存在，將會給電機的運行帶來嚴重的不良影響，必須在設(shè)計中予以考慮。本文從VVVF調(diào)速機理出發(fā)，剖析了轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率、最大轉(zhuǎn)矩與發(fā)生最大轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)差率、恒定磁通與恒定壓頻比、恒功率調(diào)速特性與恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速特性等問題的內(nèi)在聯(lián)系與客觀規(guī)律，并揭示了開發(fā)設(shè)計這類電機所存在的特殊問題，從而提出了解決這些問題的對策和方法。變頻變壓調(diào)速機理剖析由電機學原理我們知道，在忽略定子電阻的情況下分析異步電機的等值電路，電機轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)差率、電源頻率、磁通及電勢之間存在下

42、列關(guān)系(l) 正比于，且是的函數(shù)；(2) 反比于，且是電阻、電感的函數(shù)；(3) 正比于。聯(lián)合(1)、(3)兩點可知維持幾不變可保持磁通不變，并在保持電流不變的情況下轉(zhuǎn)矩也可不變。這表明不論E與怎樣改變，只須維持 (通常稱為壓頻比)不變，即可使異步電機在電流保持額定時的輸出轉(zhuǎn)矩不變，這就是變頻異步電機實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩輸出的依據(jù)所在。另一方面，由(2)可知，改變即改變了轉(zhuǎn)差率，也相當于改變了電機的轉(zhuǎn)速。以上分析表明，變頻又變壓且壓頻比不變，則可保持轉(zhuǎn)矩不變而轉(zhuǎn)速可變，因此電機實行恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速的機理客觀上成立。特別當取時，則有為。當選值適當，使接近于1(即接近堵轉(zhuǎn))時電機就可能在極低頗率和極低電壓下以最大轉(zhuǎn)

43、矩起動，這一事實正是VVVF調(diào)速異步電機實現(xiàn)“軟起動”的條件。注意到上述分析中的是電機的內(nèi)勢，而實際使用中變頻器則以電源輸出電壓替代進行控制，且上述分析是在忽略了定子電阻的等值電路上得出的結(jié)論，而實際上由于低頻時定子電阻壓降較整個阻抗的比重已不能忽略，因而在實際應(yīng)用中需要通過適當提高，之比值來補償增大使得下降的情況。但是增值必須適當，否則增值太大會造成輕載時的過勵，由此造成磁路飽和、激磁電流大幅增加。上述分析表明，盡管與有所區(qū)別，但經(jīng)適當增值(即低頻補償)后，使用變頻器輸出電壓完全可以替代內(nèi)電勢，達到變頻變壓調(diào)速以及軟起動的目的。上述情況是基頻以下的情況。在基頻以上時，由于一般變頻器的輸出電壓

44、在頻率達到基頻的同時也達到傾定值，且它不再隨著頻率的上升而增加，因此當調(diào)速系統(tǒng)的輸出頻率繼續(xù)上升時，電壓開始保持額定輸出不變，而這時的磁通及轉(zhuǎn)矩將隨著的升高而減小，同時電機轉(zhuǎn)速隨升高而上升，由于輸出功率正比于與的乘積，由此可維持保持不變，這種關(guān)系正好可以實現(xiàn)異步電機“弱磁”升速，此時電機進人恒功率調(diào)速的狀態(tài)。綜合上述分析可見，異步電機依賴變頻器降頻降壓、恒定壓頻比以及升頻恒壓三種方式控制完全可以實現(xiàn)基頗下的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速、無沖擊電流的軟起動以及基頻以上的恒功率調(diào)速。三、 改變轉(zhuǎn)差率來調(diào)速改變電動機的端電壓來調(diào)速。在一定的轉(zhuǎn)差率下，電動機的電磁轉(zhuǎn)矩和端電壓的平方成正比，因此改變電動機的端電壓就可以改

45、變曲線中轉(zhuǎn)矩的大小，并達到調(diào)速的目的。轉(zhuǎn)子加電阻調(diào)速。這種方法只適用于繞線型感應(yīng)電動機。這種方法的優(yōu)點是方法簡單、調(diào)速范圍廣缺點是調(diào)速電阻中要消耗一定的能量。由于轉(zhuǎn)子回路的銅耗，故轉(zhuǎn)速調(diào)的越低轉(zhuǎn)差率越大，銅耗就越多，效率就越低。第三章 逆變器工作原理和控制及其應(yīng)用近年來,隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)及大規(guī)模集成電路的發(fā)展,生產(chǎn)工藝的改進及功率半導體器件價格的降低,變頻調(diào)速越來越被工業(yè)上所采用。如何選擇性能好的變頻其應(yīng)用到工業(yè)控制中,是我們專業(yè)技術(shù)人員共同追求的目標。下面談?wù)勛冾l器的工作原理和控制方式。第一節(jié) 變頻器的工作原理【4】我們知道,交流電動機的同步轉(zhuǎn)速表達式為: （3-1）式中：為異步

46、電動機的轉(zhuǎn)速； 為異步電動機的頻率；為電動機轉(zhuǎn)差率；為電動機極對數(shù)。由上式可知,轉(zhuǎn)速與頻率成正比,只要改變頻率即可改變電動機的轉(zhuǎn)速,當頻率在050Hz的范圍內(nèi)變化時,電動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的,是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段。第二節(jié) 變頻器控制方式【3】低壓通用變頻輸出電壓為380650V,輸出功率為0.75400kW,工作頻率為0400Hz,它的主電路都采用交直交電路。根據(jù)直流部分的電流、電壓的不同形式,又分為電壓型與電流型兩種。如下圖所示:圖3-1 電壓型三相橋式逆變電路圖3-2 電流型三相橋式逆變電路區(qū)別在于直流接入部分是大功率的電抗器

47、(電流型)或電容器(電壓型)。電壓型變頻器的主要優(yōu)點是運行幾乎不受負載的功率因數(shù)或換流的影響；缺點是當負載出現(xiàn)短路或在變頻器運行狀態(tài)下投入負載,都易出現(xiàn)過電流,必須在極短的時間內(nèi)施加保護措施。電流型逆變器由于電流的可控制性較好,可以限制因逆變裝置換流失敗或負載短路等引起的過電流,保護的可靠性極高,所以多用于要求頻繁加減速或要求四象限運行的場合。其控制方式經(jīng)歷了以下四代。一、 正弦脈寬調(diào)制(SPWM)控制方式正弦脈寬調(diào)制(SPWM)控制方式其特點是控制電路結(jié)構(gòu)簡單、成本較低,機械特性硬度也較好,能夠滿足一般傳動的平滑調(diào)速要求,已在產(chǎn)業(yè)的各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是,這種控制方式在低頻時,由于輸出電

48、壓較低,轉(zhuǎn)矩受定子電阻壓降的影響比較顯著,使輸出最大轉(zhuǎn)矩減小。另外,其機械特性終究沒有直流電動機硬,動態(tài)轉(zhuǎn)矩能力和靜態(tài)調(diào)速性能都還不盡如人意,且系統(tǒng)性能不高、控制曲線會隨負載的變化而變化,轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢、電機轉(zhuǎn)矩利用率不高,低速時因定子電阻和逆變器死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降,穩(wěn)定性變差等。因此人們又研究出矢量控制變頻調(diào)速。二、 電壓空間矢量(SVPWM)控制方式它是以三相波形整體生成效果為前提,以逼近電機氣隙的理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場軌跡為目的,一次生成三相調(diào)制波形,以內(nèi)切多邊形逼近圓的方式進行控制的。經(jīng)實踐使用后又有所改進,即引入頻率補償,能消除速度控制的誤差；通過反饋估算磁鏈幅值,消除低速時定子電阻的影

49、響；將輸出電壓、電流閉環(huán),以提高動態(tài)的精度和穩(wěn)定度。但控制電路環(huán)節(jié)較多,且沒有引入轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié),所以系統(tǒng)性能沒有得到根本改善。三、 矢量控制(VC)方式矢量控制變頻調(diào)速的做法是將異步電動機在三相坐標系下的定子電流、通過三相二相變換,等效成兩相靜止坐標系下的交流電流,再通過按轉(zhuǎn)子磁場定向旋轉(zhuǎn)變換,等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的直流電流、 (相當于直流電動機的勵磁電流； 相當于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流),然后模仿直流電動機的控制方法,求得直流電動機的控制量,經(jīng)過相應(yīng)的坐標反變換,實現(xiàn)對異步電動機的控制。其實質(zhì)是將交流電動機等效為直流電動機,分別對速度,磁場兩個分量進行獨立控制。通過控制轉(zhuǎn)子磁鏈,然后分解定子

50、電流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場兩個分量,經(jīng)坐標變換,實現(xiàn)正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有劃時代的意義。然而在實際應(yīng)用中,由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準確觀測,系統(tǒng)特性受電動機參數(shù)的影響較大,且在等效直流電動機控制過程中所用矢量旋轉(zhuǎn)變換較復雜,使得實際的控制效果難以達到理想分析的結(jié)果。四、 直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)方式1985年,德國魯爾大學的DePenbrock教授首次提出了直接轉(zhuǎn)矩控制變頻技術(shù)。該技術(shù)在很大程度上解決了上述矢量控制的不足,并以新穎的控制思想、簡潔明了的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的動靜態(tài)性能得到了迅速發(fā)展。目前,該技術(shù)已成功地應(yīng)用在電力機車牽引的大功率交流傳動上。直接轉(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標系下分析交流電動機

51、的數(shù)學模型,控制電動機的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。它不需要將交流電動機等效為直流電動機,因而省去了矢量旋轉(zhuǎn)變換中的許多復雜計算；它不需要模仿直流電動機的控制,也不需要為解耦而簡化交流電動機的數(shù)學模型。五、 矩陣式交交控制方式VVVF變頻、矢量控制變頻、直接轉(zhuǎn)矩控制變頻都是交直交變頻中的一種。其共同缺點是輸入功率因數(shù)低,諧波電流大,直流電路需要大的儲能電容,再生能量又不能反饋回電網(wǎng),即不能進行四象限運行。為此,矩陣式交交變頻應(yīng)運而生。由于矩陣式交交變頻省去了中間直流環(huán)節(jié),從而省去了體積大、價格貴的電解電容。它能實現(xiàn)功率因數(shù)為l,輸入電流為正弦且能四象限運行,系統(tǒng)的功率密度大。該技術(shù)目前雖尚未成熟,但仍吸引著眾

52、多的學者深入研究。其實質(zhì)不是間接的控制電流、磁鏈等量,而是把轉(zhuǎn)矩直接作為被控制量來實現(xiàn)的。具體方法是:控制定子磁鏈引入定子磁鏈觀測器,實現(xiàn)無速度傳感器方式；自動識別(ID)依靠精確的電機數(shù)學模型,對電機參數(shù)自動識別；算出實際值對應(yīng)定子阻抗、互感、磁飽和因素、慣量等算出實際的轉(zhuǎn)矩、定子磁鏈、轉(zhuǎn)子速度進行實時控制；實現(xiàn)BandBand控制，按磁鏈和轉(zhuǎn)矩的BandBand控制產(chǎn)生PWM信號,對逆變器開關(guān)狀態(tài)進行控制。矩陣式交交變頻具有快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)(2ms),很高的速度精度(2,無反饋)高轉(zhuǎn)矩精度(=55 Us=230；endif f=10,f=60 fc=21*f； end if and(f=45

53、,f=32,f=22,f=15,f=10,f15) fc=147*f； end if f10 fc=201*f； endend該程序的作用為對輸入模塊的頻率進行分段同步調(diào)制得出載波的頻率具體如圖4-18所示：圖4-18 分段同步調(diào)制程序模擬圖由圖4-18可以看出為了防止載波頻率在切換點附近來回波動，在各頻率切換點采用了滯后切換的方法。同步調(diào)制后的頻率變大，然后對其進行歸一化處理后對其進行采樣，形成鋸齒波，而后讓鋸齒波與同步調(diào)制后的頻率相乘，通過轉(zhuǎn)換就得到三角波基波。3. PWM發(fā)生器原理模塊圖模塊如圖4-19所示：該模塊作用為使三角波和三個正弦波進行比較后產(chǎn)生三個脈沖分別取反后形成我們所需要的

54、6個脈沖。圖4-19 PWM發(fā)生器內(nèi)部原理三、 仿真結(jié)果轉(zhuǎn)速如圖4-19啟動時轉(zhuǎn)速增加達到穩(wěn)定時轉(zhuǎn)速為1400轉(zhuǎn)，隨后持續(xù)越0.4秒，在0.5秒的時候由于給定的角頻率變?yōu)?100使得反饋的頻率變小，使得電壓變小即調(diào)速開始。2秒后轉(zhuǎn)速開始平穩(wěn)2秒后達到1350左右完成調(diào)速過程。在閉環(huán)仿真中可以觀察到的圖形如下：圖4-20轉(zhuǎn)速調(diào)速過程圖電磁轉(zhuǎn)矩如圖4-19所示：在0.5秒的時候電磁轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化，為了使轉(zhuǎn)速下降所以轉(zhuǎn)矩變?yōu)樨撧D(zhuǎn)矩，同時開始調(diào)速大約經(jīng)過1秒的時間后恢復，即調(diào)速結(jié)束。圖4-21 調(diào)速過程中電磁轉(zhuǎn)矩圖PI環(huán)節(jié)調(diào)節(jié)后的角速度：圖4-22 PI環(huán)節(jié)調(diào)節(jié)后的角速度與電機輸出角速度相加后的角速度：

55、圖4-23 與給定相加后的角頻率在控制環(huán)節(jié)仿真過程中可以觀測到的圖形：同步調(diào)制后的頻率圖4-24 同步調(diào)制后的頻率歸一化等處理后的鋸齒波形圖4-25 歸一處理后的鋸齒波在仿真過程中PWM模塊中可以觀察到的波形圖4-26 輸入PWM模塊的兩種波形下圖為PWM模塊輸出的6個脈沖圖4-27 PWM輸出的6個脈沖總結(jié)和展望 本論文在鼠籠型交流異步電動機T型等效電路的基礎(chǔ)上，對鼠籠型交流異步電動機變頻調(diào)速的原理及其方法進行了仿真，通過理論研究和仿真實驗，主要得出了以下的結(jié)論:1、異步電機的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差率、極對數(shù)、電源頻率的關(guān)系。2、對異步電機在開環(huán)和閉環(huán)狀態(tài)下的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等進行了觀察。3、對PWM產(chǎn)生的波

56、形進行了觀察。 4、本論文的異步電機調(diào)速采用的是改變轉(zhuǎn)差率的方法，設(shè)計并實現(xiàn)轉(zhuǎn)差率改變電機轉(zhuǎn)速的Matlab仿真模塊圖，同時直觀的觀察了轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩的改變。問題與展望在本論文中雖然對鼠籠型異步電機進行了開環(huán)和閉環(huán)的調(diào)速仿真，但是并不代表所有的電機都適用，同時在進行設(shè)計的過程中遇到了一些問題，就像不同的仿真軟件版本對于仿真模塊的實現(xiàn)要求不一樣，還有就是在選取模塊時一字之差可能使得模塊的功能改變。致謝 本論文是在導師張蕊萍老師的精心指導下完成的，一個多月以來，張老師在學習和生活各方面都給予了我無微不至的關(guān)懷幫助，導師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度使我在求學的過程中受益匪淺，在此特向?qū)煴硎咀钫\摯的感謝。我也要感謝自動

57、化學院的老師和同學們，正是這個充滿朝氣，團結(jié)向上的集體給予我?guī)椭凸膭?，為我?chuàng)造了良好的學習環(huán)境。最后，我要感謝我的父母及家人，他們的支持和理解是我能夠順利完成學業(yè)的重要保證，是激勵我積極向上的動力源泉。參考文獻1.湯蘊繆 史乃 編著 電機學M 機械工業(yè)出版社2002年8月第一版2.范正翹 主編 電力傳動與自動控制系統(tǒng)M 北京航空航天大學出版社2003年8月第一版3.王兆安 黃俊 編著 電力電子技術(shù)M 機械工業(yè)出版社2004年2月第四版4.陳伯時 主編 電力拖動自動控制系統(tǒng)M 機械工業(yè)出版社2007年7月第三版5.趙文峰 主編 Matlab控制系統(tǒng)設(shè)計與仿真M 西安電子技大學出版社2002年6

58、薛定宇 陳陽泉 編著基于Matlab/Simulink的系統(tǒng)仿技術(shù)與應(yīng)用M 清華大學出版社2002附錄資料：不需要的可以自行刪除 C語言圖形模式速成第一節(jié) 圖形模式的初始化Turbo C 提供了非常豐富的圖形函數(shù)，所有圖形函數(shù)的原型均在graphics. h 中，本節(jié)主要介紹圖形模式的初始化、獨立圖形程序的建立、基本圖形功能、圖形窗口以及圖形模式下的文本輸出等函數(shù)。另外，使用圖形函數(shù)時要確保有顯示器圖形驅(qū)動程序*.BGI，同時將集成開發(fā)環(huán)境options/Linker中的Graphics lib選為on，只有這樣才能保證正確使用圖形函數(shù)。 不同的顯示器適配器有不同的圖形分辨率。即是同一顯示器適

59、配器，在不同模式下也有不同分辨率。因此，在屏幕作圖之前，必須根據(jù)顯示器適配器種類將顯示器設(shè)置成為某種圖形模式，在未設(shè)置圖形模式之前，微機系統(tǒng)默認屏幕為文本模式(80列，25行字符模式)，此時所有圖形函數(shù)均不能工作。設(shè)置屏幕為圖形模式，可用下列圖形初始化函數(shù)：void far initgraph(int far *gdriver, int far *gmode,char *path);其中g(shù)driver和gmode分別表示圖形驅(qū)動器和模式，path是指圖形驅(qū)動程序所在的目錄路徑。有關(guān)圖形驅(qū)動器、圖形模式的符號常數(shù)及對應(yīng)的分辨率見graphics. h。圖形驅(qū)動程序由Turbo C出版商提供，文件

60、擴展名為.BGI。 根據(jù)不同的圖形適配器有不同的圖形驅(qū)動程序。例如對于EGA、 VGA 圖形適配器就調(diào)用驅(qū)動程序EGAVGA.BGI。#include stdio.h#include graphics.hint main()int gdriver, gmode;gdriver=VGA;gmode=VGAHI;initgraph(&gdriver, &gmode, C:TC2.0BGI);bar3d(100, 100, 300, 250, 50, 1); /*畫一長方體*/getch();closegraph();return 0;有時編程者并不知道所用的圖形顯示器適配器種類，或者需要將編寫的程