畢業(yè)設(shè)計(jì)-三相異步電動機(jī)變頻調(diào)速的原理及其仿真-閱讀頁
2024-12-21 19:26本頁面
【正文】 ? ?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。 2 三相異步電動機(jī)變頻調(diào)速仿真模型 問題 提出及 分析 這是篇驗(yàn)證性的論文，所以我并沒有將調(diào)速放到實(shí)際的環(huán)境中，只是通過仿真將參數(shù)變化引起的轉(zhuǎn)速及其他數(shù)據(jù)的變化作為問題來驗(yàn)證，然后分析這些變化的優(yōu)缺點(diǎn)，從而來講述它們所適應(yīng)的環(huán)境。 SIMULINK 仿真模型 建立 三相異步電動機(jī)的變頻調(diào)速仿真模型，可以采用 simulink 提供的仿真模塊，如交流電源，電壓測量，異步電機(jī)，電機(jī)測量等。 電壓表位于【 Power System】的 Measurement 中， 異步電機(jī)模塊位于【 Power System】庫的 Machines 中 ， 雙擊電機(jī)模型，設(shè)置 其參數(shù) ， 設(shè)置如圖（ a）所示， 設(shè)置增益 K的值為（ 30/） 其仿真圖形如實(shí)例圖（ b）所示。 上升 時間 rt 是輸出響應(yīng)從零開始第一次上升到穩(wěn)態(tài)值所需的時間。由自動控制原理可知，系統(tǒng)的快，穩(wěn)是相對矛盾的，兩者是沖 突的，一般我們都在尋找一個兩者最佳的平衡點(diǎn)。 8 未變頻時仿真結(jié)果 （ c）示波器讀數(shù) 由圖可知， 由于沒有負(fù)載，所以 定子和轉(zhuǎn)子電流以及電磁轉(zhuǎn)矩均 最終趨于 0，根據(jù)公式 11 60fn p? 可知，轉(zhuǎn)速最終穩(wěn)定在 1800r/min， 同時在 40ms 左右，電機(jī)的轉(zhuǎn)速到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)，與預(yù)定結(jié)果差入不大。 [2][4] 9 （ d）示波器讀數(shù) 由示波器讀數(shù)可知，當(dāng)頻率變?yōu)?50zH后， 根據(jù)公式 11 60fn p? 可知，轉(zhuǎn)速最終穩(wěn)定在1500r/min， 同時由圖可知頻率改變后，相應(yīng)的反應(yīng)時間也變短了，也就是說反應(yīng)更快了。 由圖可知，轉(zhuǎn)速約為 2100r/min，滿足 11 60fn p? 這個公式的理論計(jì)算結(jié)果，不過電機(jī)的響應(yīng)時間與基頻以上調(diào)整時的響應(yīng)時間要大的多，同時，如果將頻率進(jìn)行更細(xì)微的調(diào)整，轉(zhuǎn)速也會有相應(yīng)細(xì)微的變化。利用這樣的方法調(diào)整，定子繞組需要有特殊的繞法個接法，應(yīng)使繞組的 的極對數(shù)能依外部接法的改變而改變。現(xiàn)在的變極電機(jī)不僅有倍極比如 2/4， 4/8 等，還有非倍極比，如 4/6， 6/8 極，以及三速，四速變極電機(jī)。 變極電機(jī)定子繞組的繞制方法有：一是雙繞組變極，定子上有兩套對數(shù)不同，相對獨(dú)立的繞組，每次運(yùn)行只用其中一套，這種雙繞組設(shè)計(jì)較方便，但是材料 利用率差，較少使用； 二是單繞組變極，定子上只有一套繞組，通過線圈間的不同接法，構(gòu)成不同的極對數(shù)，這種繞組的材料利用率較高，但欲使不同極對數(shù)時電機(jī)均有較好的性能，繞組設(shè)計(jì)難度大，我國大多數(shù)變極電機(jī)采用這種方法。為了避免轉(zhuǎn)子繞組換接，變極電機(jī)基本采用籠型轉(zhuǎn)子，它可以隨著定子極對數(shù)的改變而自動改變極對數(shù)。 其電機(jī)的參數(shù)如圖所示 ，將電機(jī)的極數(shù)設(shè)置成 ，系統(tǒng)將無法正常仿真。不過 變 極調(diào)速是一種比較經(jīng)濟(jì)，它不要需要逆變器 ， 它是高效的調(diào)速方法，控制設(shè)備簡單，只需要加轉(zhuǎn)換開關(guān)，使用維護(hù)方便。 調(diào)壓調(diào)速 當(dāng)外施電源電壓改變時 ,最大轉(zhuǎn)矩將隨 1U 的平方而變化 ,但最大轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)的轉(zhuǎn)差率ms 保持不變 .改變電源電壓的有效值 ,將其設(shè)置成如圖 (f)的數(shù)據(jù) ,而其他的參數(shù)不變 ,重新運(yùn)行仿真模型 ,得到示波器的讀數(shù)如圖 (g)所示 . 圖 (f) 12 圖 (g) 由示波器的讀數(shù)可知 ,調(diào)壓調(diào)速是改變機(jī)械特性 ,而當(dāng)電機(jī)空載或者輕載時 ,轉(zhuǎn)速基本不變 .調(diào)壓調(diào)速目前廣泛采用交流調(diào)壓器 ,由晶閘管等器件組成 ,通過調(diào)整晶閘管的導(dǎo)通角大小來調(diào)節(jié)加到定子繞組上的端電壓 .結(jié)構(gòu)比較簡便 ,控制電 路價格較低 .但是低速時轉(zhuǎn)子銅耗較大 ,效率較低 .對于風(fēng)機(jī)類負(fù)載 ,負(fù)載功率近似與轉(zhuǎn)速的三次方成正比 ,雖然轉(zhuǎn)速下降不多 ,但是輸入功率下降的較多 ,節(jié)能效果明顯 ,所以比較適合風(fēng)機(jī)類負(fù)載的調(diào)速 . 關(guān)于變頻調(diào)速的總結(jié) 該仿真只是從原理上揭示了變頻調(diào)速的機(jī)制，與通常的變頻調(diào)速系統(tǒng)不是同一回事，該變頻調(diào)速主要是從公式 11 60fn p? 入手，通過改變電源頻率來改變電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速隨之變化。但隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，變頻器向著簡單可靠、性能優(yōu)異、價格便宜、操作方便等趨勢發(fā)展 。 （ 4）可以證明：變頻調(diào)速時，基頻下的調(diào)速為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式；基頻調(diào)速以上時，近似為恒功率調(diào)速方式 。 但是變頻調(diào)速同樣也有些問題，變頻器輸出的交流電壓、電流波形通常不是完全的正弦波，除了基波分量外，還有高頻諧波分量，這將對電機(jī)運(yùn)行性能產(chǎn)生不良影響。而且針對超調(diào)，響應(yīng)時間的問題，這些都是要解決的問題。論文從選題到完成的整個過程中，都得到了謝老師的熱情幫助和精心點(diǎn)撥。 感謝輔導(dǎo)員程湘云老師、班主任曹菊英老師等所有老師，在大學(xué)四年的學(xué)習(xí)生活中，他們對本篇論文的順利完成發(fā)揮了巨大的作用。 感謝我的室友和兄弟們，從遙遠(yuǎn)的家來到這個陌生的郴州，是你們和我共同維系著彼此之間兄弟般的感情，維系著寢室那份家的融洽。四年里，我們打過球，喝過酒，一起哭，一起笑。 感謝我的媽媽姐姐，焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無以回報(bào)，你們永遠(yuǎn)健康快樂是我最
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