基于matlab-simulink的交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的仿真-文庫(kù)吧
2025-06-08 14:01 本頁(yè)面
【正文】 電動(dòng)機(jī)而言，其轉(zhuǎn)速為： （21）從轉(zhuǎn)速公式可知改變電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)，改變定子供電功率以及改變轉(zhuǎn)率都可達(dá)到調(diào)速的目的。對(duì)同步電動(dòng)機(jī)而言，同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為： （22）由于實(shí)際使用中同步電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)是固定的，因此只有采用變壓變頻（VVVF）調(diào)速，即通常說(shuō)的變頻調(diào)速。運(yùn)用到實(shí)際中的交流調(diào)速系統(tǒng)主要有：變級(jí)調(diào)速系統(tǒng)、串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)、調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)、變頻調(diào)速系統(tǒng)[1]。 (1)變極調(diào)速系統(tǒng)：調(diào)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步速度的最簡(jiǎn)單辦法是變極調(diào)速。通過(guò)電動(dòng)機(jī)繞組的改接使電機(jī)從一種極數(shù)變到另一種極數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)的有級(jí)調(diào)速。變極調(diào)速系統(tǒng)所需設(shè)備簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，工作也比較可靠，但它是有級(jí)調(diào)速，一般為兩種速度，三速以上的變極電機(jī)繞組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，應(yīng)用較少。變極調(diào)速電動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵在于繞組設(shè)計(jì)，以最少的線圈改接和引出頭以達(dá)到最好的電機(jī)技術(shù)性能指標(biāo)。(2)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)：繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速是將轉(zhuǎn)差功率加以利用的一種經(jīng)濟(jì)、高效的調(diào)速方法。改變轉(zhuǎn)差率的傳統(tǒng)方法是在轉(zhuǎn)子回路中串入不同電阻以獲得不同斜率的機(jī)械特性，從而實(shí)現(xiàn)速度的調(diào)節(jié)。這種方法簡(jiǎn)單方便，但調(diào)速是有級(jí)的，不平滑，并且轉(zhuǎn)差功率消耗在電阻發(fā)熱上，效率低。自大功率電力電子器件問(wèn)世后，采用在轉(zhuǎn)子回路中串聯(lián)晶閘管功率變換器來(lái)完成饋送轉(zhuǎn)差功率的任務(wù)，這就構(gòu)成了由繞線異步電動(dòng)機(jī)與晶閘管變換器共同組成的晶閘管串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)。轉(zhuǎn)子回路中引入附加電勢(shì)不但可以改變轉(zhuǎn)子回路的有功功率——轉(zhuǎn)差功率的大小，而且還可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電流的無(wú)功分量，即調(diào)節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)。(3)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)：異步電動(dòng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)矩與輸入電壓基波的平方成正比，所以改變電機(jī)端電壓(基波)可以改變異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性以及它和負(fù)載特性的交點(diǎn)，來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速。異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速是一種比較簡(jiǎn)單的調(diào)速方法。在20世紀(jì)50年代以前一般采用串飽和電抗器來(lái)進(jìn)行調(diào)速。近年來(lái)隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，多采用雙向晶閘管來(lái)實(shí)現(xiàn)交流調(diào)壓。用雙向晶閘管調(diào)壓的方法有兩種：一是相控技術(shù)，二是斬波調(diào)壓。采用斬波控制方法可能調(diào)速不夠平滑，所以在異步電機(jī)的調(diào)壓控制中多用相控技術(shù)。但是采用相控技術(shù)在輸出電壓波形中含有較大的諧波，會(huì)引起附加損耗，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)[15]。(4)變頻調(diào)速系統(tǒng)：在各種異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，效率最高、性能最好的系統(tǒng)是變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)。變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)在調(diào)速時(shí)，須同時(shí)調(diào)節(jié)定子電源的電壓和頻率，在這種情況下，機(jī)械特性基本上平行移動(dòng)，轉(zhuǎn)差功率不變，它是當(dāng)前交流調(diào)速的主要方向[16]。調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是線路簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，使用維修方便，本文主要針對(duì)交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行MATLAB仿真。下面對(duì)交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的原理及機(jī)械特性進(jìn)行介紹。 交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng) 三相交流調(diào)壓電路 交流調(diào)壓調(diào)速需要三相交流調(diào)壓電路，晶閘管三相交流調(diào)壓電路的接線方式很多，工業(yè)上常用的是三相全波星形連接的調(diào)壓電路。這種電路的接法特點(diǎn)是負(fù)載輸出諧波分量低，適用于低電壓大電流的場(chǎng)合[11]。 三相全波星形連接的調(diào)壓電路要使得該電路正常工作，必須滿足下列條件：(1)在三相電路中至少有一相的正向晶閘管與另一相得反相晶閘管同時(shí)導(dǎo)通。(2)要求采用脈沖或者窄脈沖觸發(fā)電路。(3)為了保證輸出電壓三相對(duì)稱并且有一定的調(diào)節(jié)范圍，要求晶閘管的觸發(fā)信號(hào)除了必須與相應(yīng)的交流電源有一致的相序外，各個(gè)觸發(fā)信號(hào)之間還必須嚴(yán)格的保持一定的相位關(guān)系。即要求U、V、W三相電路中正向晶閘管（即在交流電源為正半周時(shí)工作的晶閘管）的觸發(fā)信號(hào)相位互差120176。，三相電路中的反向晶閘管的觸發(fā)信號(hào)相位互差120176。；在同一相中反并聯(lián)的兩個(gè)正、反向晶閘管的觸發(fā)脈沖相位應(yīng)互差180176。由上面結(jié)論，可得三相調(diào)壓電路中各晶閘管觸發(fā)的次序?yàn)閂TVTVTVTVTVTVT1以此類推。相鄰兩個(gè)晶閘管的觸發(fā)信號(hào)相位差60176。在晶閘管交流調(diào)壓中，晶閘管可借助于負(fù)載電流過(guò)零而自行關(guān)斷，不需要另加換流裝置，故線路簡(jiǎn)單、調(diào)試容易、維修方便、成本低廉，從而得到廣泛的應(yīng)用。 調(diào)壓調(diào)速原理根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程式 （23）其中 ——電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)、——電動(dòng)機(jī)定子相電壓和供電角頻率——轉(zhuǎn)差率、——定子每相電阻和折算到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子每相電阻、——定子每漏感和折算到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子每相漏感可見(jiàn)，當(dāng)轉(zhuǎn)差率一定時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方成正比。改變定子電壓可得到一組不同的人為機(jī)械特性。在帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，可以得到不同的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，如圖中的A，B，C點(diǎn)，其調(diào)速范圍較小，而帶風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載時(shí)，可得到較大的調(diào)速范圍，E，F(xiàn)點(diǎn)。 異步電動(dòng)機(jī)在不同定子電壓時(shí)的機(jī)械特性所謂調(diào)壓調(diào)速，就是通過(guò)改變定子外加電壓來(lái)改變電磁轉(zhuǎn)矩，可得到較大的調(diào)速范圍，從而在一定的輸出轉(zhuǎn)矩下達(dá)到改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的[13]。為了能在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下擴(kuò)大調(diào)壓調(diào)速范圍，使電機(jī)在較低速下穩(wěn)定運(yùn)行又不致過(guò)熱，可采用電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組有較高電阻值時(shí)的機(jī)械特性。在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下的交流力矩電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。，而且在堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩下工作也不致燒毀電動(dòng)機(jī)[1][4]?！〗涣髁仉姍C(jī)在不同定子電壓時(shí)的機(jī)械特性 閉環(huán)控制的調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng) 系統(tǒng)的組成及其靜特性異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速時(shí)，采用普通電機(jī)的調(diào)速范圍很窄；并且在低速運(yùn)行時(shí)候穩(wěn)定性很差，在電網(wǎng)電壓、負(fù)載有擾動(dòng)時(shí)候會(huì)引起較大的轉(zhuǎn)速變化。解決這些矛盾的根本方法是采用帶轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的閉環(huán)控制，以達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)
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