【文章內容簡介】 直流調速等調速系統(tǒng)，越來越廣泛的應用于冶金、紡織、印染、煙機生產線及樓宇、供水空調等領域。 三相異步電動機變頻調速原理及其種類 三相異步電動機的調速開始于上世紀 50 年代末 。在電氣傳動領域中，原來只用于恒速傳動的交流電動機實現了調速控制，以取代制造復雜，價格昂貴，維護麻煩的直流電動機。以后，隨著電力電子技術和微型計算機的發(fā)展，再加上現代控制理論向電氣傳動領域的滲透，使得交流調速技術得到了迅速發(fā)展，其設備容量不斷擴大，性能指標及可靠性不斷提高，高性能交流調速系統(tǒng)應用的比例逐年上升，在 各工業(yè)部門中，使得交流調速系統(tǒng)逐步取代直流調速系統(tǒng)，以達到節(jié)能 ，縮 小體積、降低成本的目的。 根據三相異步電動機的轉速公式為 ? ? ? ?1 160 11fn s n sp? ? ? ? 式中 1f 為異步電動機的定子電壓供電頻率； p 為異步電動機的極對數； s 為異步電動機的轉差率。 所以調節(jié)三相異步電動機的轉速有三種方案 。 異步電動機的變壓變頻調速系統(tǒng)一般簡稱變頻調速系統(tǒng)，由于調速時轉差功率不變，在各種異步電動機調速系統(tǒng)中效率最高，同時性能最好，是交流調速系統(tǒng) 的主要研究和發(fā)展方向。 變頻調速原理及其機械特性 改變異步電動機定子繞組供電電源的頻率 1f ，可以改變同步轉速 n ，從而改變轉速。如果頻率 1f 連續(xù)可調，則可平滑的調節(jié)轉速，此為變頻調速原理。 三相異步電動機運行時，忽略定子阻抗壓降時，定子每相電壓為 1 1 1 1 m4 .4 4 mU E f N k ??? 式中 1E 為氣隙磁通在定子每相中的感應電動勢； 1f 為定子電源頻率； 1N 為定子每相繞組匝數； mk 為基波繞組系數， m? 為每極氣隙磁通量。 如果改變頻率 1f ，且保持定子電源電 壓 1U 不變，則氣隙每極磁通 m? 將增大，會引起電動機鐵芯磁路飽和，從而導致過大的勵磁電流，嚴重時會因繞組過熱而損壞電機，這是不允許的。因此，降低電源頻率 1f 時，必須同時降低電源電壓，已達到控制磁通 m?的目的。對此，需要考慮基頻（額定頻率）以下的調速和基頻以上調速兩種情況。 4 為 了防止 磁路的飽和，當降低定子電源頻率 1f 時，保持 11Uf 為常數 ， 使氣每極磁通m? 為常數，應使電壓和頻率按比例的配合調節(jié)。這時，電動機的電磁 轉 矩為 ? ? ? ?222 21 1 111 1212 2 221 1 1 2 1 1 222prrm p U fmUssTf rrf r x x r x xss?? ?????????????????????? ?? ?????? ? ? ?? ? ????? 上式對 s 求導，即 0dTds?， 有 最 大 轉 矩 和 臨 界 轉 差 率 為? ?? ? ? ?2 21 1 1 1 122 22 11 1 1 1 21 1 1 1 2112 2 22mm p U m p U fTff r r x xf r r x x ?????? ???? ?? ? ? ?? ? ? ? ?2 221 1 2m rs r x x?? ???由上式可知：當 11Uf ? 常數時，在 1f 較高時，即接近額 定頻率時， ? ?1 1 2r x x?? ，隨著 1f 的降低， mT 減少的不多；當 1f 較低時 ， ? ?12xx?? 較小； 1r 相對變大，則隨著 1f 的降低， mT 就減小了。顯然，當 1f 降低時，最大轉矩 mT 不等于常數。保持 11Uf ? 常數，降低頻率調速時的機械特征如圖 1 所 示。這相當于他勵直流電機的降 壓調速。 圖 1 變頻調速的機械特性 [1][8] 5 （ a） 基頻以下調速（ 11Uf ? 常數） （ b）基頻以上調速（ 1U =常數） 在基頻以上變頻調速時，也按比例身高電源電壓時不允許的，只能 保持電壓為 nU 不變，頻率 1f 越高，磁通 m? 越低，是一種降低磁通升速的方法，這相當于它勵電動機弱磁調速。 保持 nU =常數 ,升高頻率時，電動機的電磁轉矩為? ?22211221 1 1 22rm p UsTrf r x xs??????????????? ??? ? ? 上式求 0dTds? ，得最大轉矩和臨界轉差率為 ? ?? ?211221 1 1 1 212 2mm p UTf r r x x?? ?? ? ? ? ?2 221 1 2m rs r x x?? ??? 由于 1f 較高， 1x 、 2x? 和 2rs? 比 1r 大的多，則上式變?yōu)? ? ?? ?2111 1 2 1221 2 1 1 2 1112212mmm p UTf x x frrsx x f L L f????????? ? ????? 因此，頻率越高時， mT 越小， ms 也越小。保持 nU 為常數，升高頻率調速時的機械特性如圖 1（ b） 所示。 2 三相異步電動機變頻調速仿真模型 問題 提出及 分析 這是篇驗證性的論文，所以我并沒有將調速放到實際的環(huán)境中，只是通過仿真將參數變化引起的轉速及其他數據的變化作為問題來驗證，然后分析這些變化的優(yōu)缺點，從而來講述它們所適應的環(huán)境。 由于電機轉速 n 與旋轉磁場轉速 1n 接近，磁場轉速 1n 改變 6 后，電機轉速 n 也就隨之變化，由公式 11 60fn p? 可知，改變電源頻率 1f ，可以調節(jié)磁場 旋轉，從而改變電機轉速，這種方法稱為變頻調速。 SIMULINK 仿真模型 建立 三