【正文】 四年的大學(xué)時(shí)光轉(zhuǎn)瞬即逝，在這過(guò)程當(dāng)中，每個(gè)人都在成長(zhǎng)，我們以后的路還很長(zhǎng)很長(zhǎng)，等待我們的還有一個(gè)又一個(gè)的四年，隨著時(shí)間的變化，我們只不過(guò)是換了一個(gè)地方和換了經(jīng)常要遇到的人，對(duì)于我們自己而言，要做的就是堅(jiān)持自己的理想，不停的前進(jìn)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，凝聚著許多人的關(guān)懷和幫助。(2) 仿真實(shí)驗(yàn)在建立模型過(guò)程中忽略了許多非線性因素和次要因素。在按照工程設(shè)計(jì)方法交流電機(jī)SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)的過(guò)程中，由于非線性環(huán)節(jié)線性化處理、近似處理、降階處理、調(diào)節(jié)器的飽和非線性等因素導(dǎo)致了工程設(shè)計(jì)與性能要求有差距。此外，只要改變定子的頻率就可以得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。在1S時(shí)，電機(jī)頻率指令變?yōu)?0Hz，電機(jī)開(kāi)始減速并最終穩(wěn)定于820r/min附近，相對(duì)于30Hz下的同步轉(zhuǎn)速900r/min，轉(zhuǎn)速降落同樣為80r/min，這與前面對(duì)變頻調(diào)速特性的分析一致。、定子a相電流、電機(jī)轉(zhuǎn)速和電機(jī)轉(zhuǎn)矩。電動(dòng)機(jī)采用三相鼠籠式異步電機(jī)。 SPWM變頻控制信號(hào)發(fā)生器仿真模型。 第6章 系統(tǒng)建模與仿真本次系統(tǒng)仿真采用目前比較流行的控制系統(tǒng)仿真軟件MATLAB，以控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)，使用MATLAB的Simulink工具箱和Power System工具箱進(jìn)行調(diào)速系統(tǒng)的建模和仿真。由于MATLAB和SIMULINK的集成在一起的，因此用戶可以在這兩種環(huán)境下對(duì)自己的模型進(jìn)行仿真、分析和修改。菜單方式對(duì)于交互工作非常方便，而命令行方式對(duì)于運(yùn)行一大類仿真非常有用。用戶也可以定制和創(chuàng)建用戶自己的模塊。在SIMULINK環(huán)境中，利用鼠標(biāo)就可以在模型窗口中直觀地“畫”出系統(tǒng)模型，然后直接進(jìn)行仿真。它有先進(jìn)和流行的控制策略工具箱，如魯棒控制、u分析與綜合、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊預(yù)測(cè)控制、非線性控制設(shè)計(jì)、模糊邏輯工具箱等。 有兩種方法取得幫助信息：一是直接在命令窗口輸入help 函數(shù)名；如help imread，會(huì)得到相應(yīng)函數(shù)的有關(guān)幫助信息。有兩種方式運(yùn)行程序文件：一是直接在MATLAB命令窗口輸入文件名，二是選擇FileOpen打開(kāi)m文件，彈出的窗口為MATLAB編輯器。MATLAB啟動(dòng)后顯示的窗口稱為命令窗口，提示符為“”。這里有一點(diǎn)要注意的是，由于不同操作系統(tǒng)設(shè)置，可能會(huì)出現(xiàn)一些意外錯(cuò)誤，而且越高版本的MATLAB對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的要求也越高，最好128M。 (8) 功能強(qiáng)大的工具箱是MATLAB的另一特色。(5) 程序的可移植性很好，基本上不做修改就可以在各種型號(hào)的計(jì)算機(jī)和操作系統(tǒng)上運(yùn)行。MATLAB還具有以下特點(diǎn)：(1) 語(yǔ)言簡(jiǎn)潔緊湊，使用方便靈活，庫(kù)函數(shù)極其豐富。第5章 MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB是一門計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言，取名來(lái)源于Matrix Laboratory，本意是專門以矩陣的方式來(lái)處理計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)，它把數(shù)值計(jì)算和可視化環(huán)境集成到一起，非常直觀，而且提供了大量的函數(shù)，使其越來(lái)越受到人們的喜愛(ài)，工具箱越來(lái)越多，應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛。電容的電壓升高到一定值后，閉合開(kāi)關(guān)SA將限流電阻短路，避免正常運(yùn)行時(shí)的附加損耗。交流電壓小于電容電壓時(shí)，電流為零，這將導(dǎo)致在電網(wǎng)上產(chǎn)生諧波。由于微機(jī)的高度集成化和很強(qiáng)的運(yùn)算功能，用于PWM調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行直接數(shù)字控制，可得到高度的穩(wěn)定性、高度可靠性以及小型化和便于維修、節(jié)能、提高產(chǎn)品質(zhì)量等應(yīng)用效果。 分析生成SPWM波形的實(shí)現(xiàn)方式,模擬控制和數(shù)字控制兩種形式。(2) SPWM的數(shù)字控制數(shù)字控制是SPWM目前常用的控制方法。但是，由于正弦波調(diào)制和三角載波由硬件電路生成，硬件開(kāi)銷大，系統(tǒng)可靠性差。三相對(duì)稱的參考正弦電壓調(diào)制信號(hào)，由參考信號(hào)發(fā)生器提供，其頻率和幅值都是可調(diào)的。具體地說(shuō)，把整個(gè)變頻范圍劃分成若干頻段，在每個(gè)頻段內(nèi)都維持載波比n恒定，而對(duì)不同的頻段取不同的n值，頻率低時(shí)，n值取大些，一般大致按等比級(jí)數(shù)安排。當(dāng)載波比n隨著輸出頻率的降低而連續(xù)變化時(shí)，它不可能總是3的倍數(shù)，勢(shì)必使輸出電壓波形及其相位都發(fā)生變化，難以保持三相輸出的對(duì)稱性，可能引起電動(dòng)機(jī)工作的不平穩(wěn)。顧名思義，異步調(diào)制時(shí)，在變壓變頻器的整個(gè)變頻范圍內(nèi)，載波比n不等于常數(shù)。如果取n等于3的倍數(shù)，則同步調(diào)制能保證輸出波形的正、負(fù)半波始終對(duì)稱，并能嚴(yán)格保證三相輸出波形間具有互差 120176。 T SPWM的輸出波形產(chǎn)生SPWM信號(hào)的方法是用一組等腰三角波(稱為載波)與一個(gè)正弦波(稱為調(diào)制波)進(jìn)行比較，兩波形的交點(diǎn)作為逆變開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通與關(guān)斷時(shí)間。令第i個(gè)矩形脈沖的寬度為，其中心點(diǎn)相位角為，則根據(jù)面積相等的等效原則，可寫成：== （41） 當(dāng)n的數(shù)值較大時(shí)，近似的認(rèn)為sin/(2n)=/(2n)，于是 （42）上式 表 明 第i個(gè)矩形脈沖的寬度與該處正弦波值近幣以成正比。 SPWM變頻器主電路原理圖 SPWM調(diào)制技術(shù)簡(jiǎn)介 SPWM調(diào)制原理SPWM調(diào)制技術(shù)是PWM多脈沖可變脈寬調(diào)制技術(shù)的一種，等效的原則是每一區(qū)間的面積相等。PWM逆變器采用全控型電力電子器件，其輸出諧波減少的程度取決于PWM的開(kāi)關(guān)頻率，而開(kāi)關(guān)則受器件開(kāi)關(guān)時(shí)間的限制。這種變頻器輸入環(huán)節(jié)采用不可控整流器，只整流不調(diào)壓，再增設(shè)斬波器進(jìn)行脈寬調(diào)壓，這樣雖然多了一個(gè)環(huán)節(jié)，但輸入功率因數(shù)提高，（a）中裝置功率因數(shù)低的缺點(diǎn)。（1）用可控整流器調(diào)壓，逆變器調(diào)頻的交直交變頻器，（a）所示。其中，給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分稱為主電路，主電路包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)（又稱平波回路）和逆變器等。V/F控制的SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)的主要部分是SPWM變頻器，下面先對(duì)變頻器做個(gè)介紹。 本章小結(jié)從以上的分析可看出，V/f控制常用于速度精度要求不十分嚴(yán)格或負(fù)載變動(dòng)較小的場(chǎng)合。目前，該技術(shù)已成功應(yīng)用在電力機(jī)車牽引的大功率交流傳動(dòng)上。雖然這一理論的提出是交流傳動(dòng)理論上的一個(gè)飛躍，但是由于它既要確定轉(zhuǎn)子的磁鏈，又要進(jìn)行坐標(biāo)變換，還要考慮轉(zhuǎn)子參數(shù)變動(dòng)帶來(lái)的影響，所以系統(tǒng)非常復(fù)雜。雖然這種方法可以提高調(diào)速精度，但是它需要使用速度傳感器來(lái)求取轉(zhuǎn)差角頻率，還要針對(duì)具體電機(jī)的機(jī)械特性調(diào)整控制參數(shù)，因而此方法的通用性較差。其原因一方面是低速時(shí)定子的電壓和電勢(shì)近似相等條件已不能滿足，所以仍按V/f比恒定控制就不能保持電機(jī)磁通恒定，而電機(jī)磁通的減小勢(shì)必會(huì)造成電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩減小。這是因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)繞組的絕緣強(qiáng)度限制了電源電壓不能超過(guò)電動(dòng)機(jī)的額定電壓，所以，磁通量將隨著頻率的升高反比例下降。這種調(diào)速方式下，轉(zhuǎn)子升高時(shí)轉(zhuǎn)矩降低，屬于恒功率調(diào)速方式。，無(wú)補(bǔ)償?shù)目刂铺匦詣t為a線。因?yàn)槎ㄗ幼杩箟航邓嫉谋壤龃?，使得?shí)際上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)減小，/的比值減小，造成磁通量減小，因而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的臨界轉(zhuǎn)矩的下降。臨界轉(zhuǎn)矩下降的原因可以如下解釋：為了使電動(dòng)機(jī)定子的磁通量保持恒定，調(diào)速時(shí)就要求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電源頻率的比值不變，為了使控制容易實(shí)現(xiàn)，采用電源電壓≈來(lái)近似代替，這是以忽略定子阻抗壓降作為代價(jià)，當(dāng)然存在一定的誤差。由于V/f比恒定調(diào)速是從基頻向下調(diào)速，所以當(dāng)頻率較低時(shí)，與都變小，定子漏阻抗壓降(主要是定子電阻壓降)不能再忽略。由式(34)可知，要保持不變，當(dāng)頻率從額定值向下調(diào)節(jié)時(shí)，必須同時(shí)降低,使/=常值只要保持/為常數(shù)，就可以達(dá)到維持磁通恒定的目的。由式(34)推斷，若不變，當(dāng)定子電源頻率增加，將引起氣隙磁通減?。欢墒?35)可知，減小又引起電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩減小，這就出現(xiàn)了頻率增加，而負(fù)載能力下降的情況。在變頻調(diào)速的過(guò)程中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)電源的頻率發(fā)生變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)的阻抗將隨之變化，從而引起勵(lì)磁電流的變化，使電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)勵(lì)磁不足或勵(lì)磁過(guò)強(qiáng)。 變頻調(diào)速的控制方式及選定 V/f比恒定控制V/f比恒定控制是異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速中最基本的控制方式。電機(jī)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速，用表示： （31）式中：為三相交流電源頻率，一般是50Hz；為磁極對(duì)數(shù)。交流異步電動(dòng)機(jī)是電氣傳動(dòng)中使用最為廣泛的電動(dòng)機(jī)類型。本方法適用于要求精度高、調(diào)速性能較好場(chǎng)合。大部分轉(zhuǎn)差功率被串入的附加電勢(shì)所吸收，再利用產(chǎn)生附加的裝置，把吸收的轉(zhuǎn)差功率返回電網(wǎng)或轉(zhuǎn)換能量加以利用。 調(diào)壓調(diào)速的主要裝置是一個(gè)能提供電壓變化的電源，目前常用的調(diào)壓方式有串聯(lián)飽和電抗器、自耦變壓器以及晶閘管調(diào)壓等幾種。（3）定子調(diào)壓調(diào)速方法當(dāng)改變電動(dòng)機(jī)的定子電壓時(shí)，可以得到一組不同的機(jī)械特性曲線，從而獲得不同轉(zhuǎn)速。串入的電阻越大，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越低。因此在調(diào)速過(guò)程中，、的變化規(guī)律常常是關(guān)注的重點(diǎn)。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在Ｋ點(diǎn)時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩為臨界轉(zhuǎn)矩，它表示了電動(dòng)機(jī)所有能產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩，此時(shí)的轉(zhuǎn)差率叫臨界轉(zhuǎn)差率，用表示?！?，在起動(dòng)點(diǎn)上，電動(dòng)機(jī)已接通電源，但尚未起動(dòng)。機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，其轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，即=，它可由（23）所決定的曲線變換而來(lái)。 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩（1）電磁轉(zhuǎn)矩的表達(dá)式 （22）式中的單位為KW；的單位是r/min；Ｔ的單位是V由于定子、轉(zhuǎn)子回路的頻率、繞組、匝數(shù)不同，故必須進(jìn)行折算。、轉(zhuǎn)子圖：——定子的相電壓；——定子的相電流； ——定子每相繞組的電阻和漏抗；、分別是轉(zhuǎn)子電路產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)、電流、漏電抗；——每相定子繞組反電動(dòng)勢(shì)，它是定子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)而產(chǎn)生的。而且還有可能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的動(dòng)力。使交流調(diào)速系統(tǒng)成為當(dāng)前發(fā)展和研究的重點(diǎn)。1999年歐洲電機(jī)和電力電子制造商協(xié)會(huì)制定了effeffeff3三個(gè)等級(jí)的效率標(biāo)準(zhǔn)，并決定到2003年削減50％低于eff3標(biāo)準(zhǔn)水平的電機(jī)生產(chǎn)，2006年以后不再生產(chǎn)。該系列產(chǎn)品顯著降低了空載噪聲，有效抑制了負(fù)載噪