三相异步电动机变频调速

1、精品好资料学习推荐 一、三相异步电动机变频调速原理 由于电机转速与旋转磁场转速川接近，磁场转速/改变后，电机转速”也 就随之变化，由公式小=斗可知，改变电源频率八，可以调节磁场旋转，从 而改变电机转速，这种方諾务;为变频调速。 根据三相异步电动机的转速公式为 n = - (1-5)= hi(1-51 P 式中八为异步电动机的定子电压供电频率；为异步电动机的极对数；$为 异步电动机的转差率。 所以调节三相异步电动机的转速有三种方案。异步电动机的变压变频调速系 统一般简称变频调速系统，由于调速时转差功率不变，在各种异步电动机调速系 统中效率最高，同时性能最好，是交流调速系统的主要研究和发展方向。

2、改变异步电动机定子绕组供电电源的频率八，可以改变同步转速，从而 改变转速。如果频率门连续可调，则可平滑的调节转速，此为变频调速原理。 三相异步电动机运行时，忽略定子阻抗压降时，定子每相电压为 Uc Ei= 4.44/ Nkm(/hw 式中E为气隙磁通在定子每相中的感应电动势；八为定子电源频率；M为 定子每相绕组匝数；也为基波绕组系数，加为每极气隙磁通量。 如果改变频率八，且保持定子电源电压S不变，则气隙每极磁通加将增大，会 引起电动机铁芯磁路饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热而损 坏电机，这是不允许的。因此，降低电源频率八时，必须同时降低电源电压， 已达到控制磁通加的LI的。 1

3、、基频以下变频调速 为了防止磁路的饱和，当降低定子电源频率八时，保持午为常数，使气每 极磁通加为常数，应使电压和频率按比例的配合调节。这时，电动机的电磁转 矩为 6 / 6 上式对S求导，即沪。，有最大转矩和临界转差率为 血= =i 由上式可知：当匕=常数时，在。较高时，即接近额 灰+（小+心）2 定频率时，门幺（X1+/2）,随着的降低，T,n减少的不多：肖/1较低时,（XI + X2） 较小；八相对变大，则随着八的降低，几就减小了。显然，当八降低时，最大 转矩几不等于常数。保持汁常数, 降低频率调速时的机械特征如图1所示。 这相当于他励直流电机的降压调速。 图1变频调速的机械特性 （a）基

4、频以下调速（# =常数） （b）基频以上调速（UG常数） （a） 2基频以上变频调速 在基频以上变频调速时，也按比例身高电源电圧时不允许的，只能保持电 压为5不变，频率八越高，磁通加越低，是一种降低磁通升速的方法，这相当 于它励电动机弱磁调速。 上式求计得最大转矩和临界转差率为 保持S二常数，升高频率时，电动机的电磁转矩为丁 = 由于门较高，“、#2和匕比八大的多，则上式变为 S 1 impUx11 1 m *C 2 2/(xi+/2) f rifrri1 Sm =X xi + xf2 27rfL+Lf2)f 因此，频率越高时，几越小，弘也越小。保持S为常数，升高频率调速时 的机械特性如图1

5、(b)所示。 二、SIMULINK仿真模型 建立三相异步电动机的变频调速仿真模型，可以采用simulink提供的仿真 模块，如交流电源，电压测量，异步电机，电机测量等。其中，三相交流电源位 于Power System的Power Electronics中，将三相交流电源的频率设置成 60 H：,电压值设置的与电机的电压相同。电压表位于【Power System 的 Measurement中，异步电机模块位于Power System库的Machines中，双击 电机模型，设置其参数，设置如图(a)所示，设置增益K的值为(30/3. 14)其 仿真图形如实例图(b)所示。 (a)变频调速仿真模型

6、1 Block Parameters: Asynchronous Machine SI Units Asynchrcncus Xechine =jask) Llink) laplezienta c three-phase asynchronous machine (toand 工讥6工 ox squirrel ca*e) Dodelea m a selectable dQ reference frszie (rotor, stator, or synchronous). Stater and rotor w:ndinsz arc eonneetad in xsyc to an internal

7、 noutral point. Xcainal povorj voltage (line-line), and frcQucncr Pn(VA). Vn(V*as)j fn(Kz.: ConficurationParameters Advanced (b)异步电动机参数设置 三、结果集分析 这是个简单的电机调速仿真系统，虽然简单但是仍然要观察电机的性能指 标，其中比如超调，调节时间等。 上升时间是输出响应从零开始第一次上升到稳态值所需的时间。越小, 表示初始响应速度越快。山自动控制原理可知，系统的快，稳是相对矛盾的，两 者是冲突的，一般我们都在寻找一个两者最佳的平衡点。 根据参数设定将，A分别

8、设定为40ms,曲于初始设定的频率为60/：,根据 可知川应该为1800r/mino (D未变频时仿真结果 山图可知，山于没有负载，所以定子和转子电流以及电磁转矩均最终趋于0, 根据公式川=6 可知，转速最终稳定在1800i7mim同时在40ms左右，电机 P 的转速到达标准，与预定结果差入不大。 （2）变频时仿真结果（基频以下调速） 改变电源频率，将其变为50H：,由于这是基频以下调速，所以为了防止磁路 的饱和，当降低定子电源频率门时，保持匕=常数，因此电压要相应的改变成 183. 3v,重新运行仿真模型，得到仿真结果如图（d） 示波器读数 由示波器读数可知，当频率变为50从后，根据公式小=他可知，转速最 P 终稳定在1500r/min,同时山图可知频率改变后，相应的反应时间也变短了，也 就是说反应更快了。 (3)变频时仿真结果(基频以上调速) 改变电源频率，将其变成为70/：,曲前面的理论知识可知，基频以上调速