基于MATLAB三相异步电动机调压调速系统设计

三相异步电机调压调速系统设计一、设计任务1、了解并熟悉双闭环三相异步电机调压调速原理及组成。2、学习SIMULINK,熟悉相关的模块功能。3、进一步理解交流调压系统中电流环和转速环的作用。二、设计要求1、利用SIMULINK建立闭环调速系统仿真模型。2、调试完成调压模块仿真、开环系统仿真、闭环系统仿真。三、实验设备1、计算机一台2、MATLAB仿真软件四、实验原理调压调速即通过调节通入异步电动机的三相交流电压大小来调节转子转速的方法。理论依据来自异步电动机的机械特性方程式：其中，p为电机的极对数；w1为定子电源角速度;U1为定子电源相电压；R2'为折算到定子侧的每相转子电阻;R1为每相定子电阻；LH为每相定子漏感；L12为折算到定子侧的每相转子漏感;S为转差率。图1异步电动机在不同电压的机械特性由电机原理可知，当转差率s基本保持不变时，电动机的电磁转矩与定子电压的平方成正比。因此，改变定子电压就可以得到不同的人为机械特性，从而达到调节电动机转速的目的。1、调压电路改变加在定子上的电压是通过交流调压器实现的。目前广泛采用的交流调压器由晶闸管等器件组成。它是将三个双向晶闸管分别接到三相交流电源与三相定子绕组之间通过调整晶闸管导通角的大小来调节加到定子绕组两端的端电压。这里采用三相全波星型联接的调压电路。T1图2调压电路原理图2、开环调压调速开环系统的主电路由触发电路、调压电路、电机组成。原理图如下:

ATAT图3开环调压系统原理图AT为触发装置，用于调节控制角的大小来控制晶闸管的导通角，控制晶闸管输出电压来调节加在定子绕组上的电压大小。五、仿真内容1、调压电路1）、调压电器的仿真模型图6 （a）利用单个晶闸管元器件搭建的三相交流调压器的仿真模型（b）图的封装模型2）、调压电路的搭建 ——,SvHaRjjCBvannil1 ——,SvHaRjjCBvannil1 -w—_Scopel图7 调压电路模型3）、参数的设定Frequencyofsynchronizationvoltages(hz)：同步电压频率(赫兹)50HzPulsewidth（degrees）：触发脉冲宽度（角度）10Doublepulsing：双脉冲出发选择。RLC负载的参数设定：电阻100。，电感0H,电容的值为infUA：峰值180v,f为50Hz,初相位为0°UB：峰值180v,f为50Hz,初相位为T20°UC：峰值180v,f为50Hz,初相位为-240。4）电阻负载的仿真图形

EOOa）触发角aEOOa）触发角a为45°b）触发角a为60°图8三相交流调压器的输出电压波形在电阻负载时三相交流调压器的输出电压仿真结果如图8所示。其中图8a为a=45°时调压器输出的波形，图8b所示为a=60°时调压器输出的波形。通过比较a）和b）可以发现，随着触发角的增加，同时有三个晶闸管导通的区间逐步减小，到a>=60°时，任何晶闸管都只有两相晶闸管导通。2、异步电动机带风机泵类负载开环调压调速模块1）参数设定由公式Tz=kn2可推出k=Tz/n2电机参数额电压220V频率为60Hz极对数为2对容量为2238VA同步转速为1800转/分钟

可以计算k=0.000003665UA：峰值180v,f为50Hz,初相位为0°UB：峰值180v,f为50Hz,初相位为T20°UC：峰值180v,f为50Hz,初相位为-240。图9 开环系统仿真模型1）触发角a为60°时得到的转速图10a=600时电机转速变化的过程

由图中可以观察到当触发角为60°时，转速稳定在1712转/分钟，转速在0.9s时达到稳定状态。2）触发角a为75°时得到的转速M⑪1GDD140012DD1000SDD6004DD200Q-2DD图11a=750时电机转速变化的过程由图中可以观察到当触发角为75°时，转速稳定在1660转/分钟，转速在1.6s时达到稳定状态。分析:通过比较图10和图11的触发角a为60°和80°时可以发现：随着a的增大，使得输出电压降低，使转速下降，从而达到调速的目的。3）改变电源电压，电源电压为150v,触发角a为60°时得到的转速lew1GW14KI--1DKI--眄Gm:aki-।2W1।0--图12电源电压为150Va=600时电机转速变化的过程由图中可以观察到当触发角为60°时，转速稳定在1660转/分钟，转速在1s时达到稳定状态。六、总结体会通过一个学期的学习，在此次设计中，我学到很多东西，有些表面上看起来比较简单的东西，实际做起来的就不像那么简单了，要考虑诸多参数的配合。对于整个系统，因为课题要求是调压调速，所以首先从调压器开始设计，使用利用单个晶闸管元器件搭建的三相交流调压器的仿真模型，再将该模块进行封装。先观察带电阻负载时，调压器输