三相异步电动机变频调速

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1、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接近，磁场转速改变后，电机转速也就随之变化，由公式可知，改变电源频率，可以调节磁场旋转，从而改变电机转速，这种方法称为变频调速。根据三相异步电动机的转速公式为式中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。改变异步电

2、动机定子绕组供电电源的频率，可以改变同步转速，从而改变转速。如果频率连续可调，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，定子每相电压为式中为气隙磁通在定子每相中的感应电动势；为定子电源频率；为定子每相绕组匝数；为基波绕组系数，为每极气隙磁通量。如果改变频率，且保持定子电源电压不变，则气隙每极磁通将增大，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，降低电源频率时，必须同时降低电源电压，已达到控制磁通的目的。.

3、1、基频以下变频调速[1][8]为了防止磁路的饱和，当降低定子电源频率时，保持为常数，使气每极磁通为常数，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上式对求导，即，有最大转矩和临界转差率为由上式可知：当常数时，在较高时，即接近额定频率时，，随着的降低，减少的不多；当较低时，较小；相对变大，则随着的降低，就减小了。显然，当降低时，最大转矩不等于常数。保持常数，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）基频以下调速（常数）  （b）基频

4、以上调速（=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压时不允许的，只能保持电压为不变，频率越高，磁通越低，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。保持=常数,升高频率时，电动机的电磁转矩为上式求，得最大转矩和临界转差率为由于较高，、和比大的多，则上式变为因此，频率越高时，越小，也越小。保持为常数，升高频率调速时的机械特性如图1（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，

5、电压测量，异步电机，电机测量等。其中，三相交流电源位于【PowerSystem】的PowerElectronics中，将三相交流电源的频率设置成60，电压值设置的与电机的电压相同。电压表位于【PowerSystem】的Measurement中，异步电机模块位于【PowerSystem】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（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

6、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。由自动控制原理可知，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，分别设定为40ms，由于初始设定的频率为60，根据可知应该为1800r/min。（1）未变频时仿真结果（c）示波器读数由图可知，由于没有负载，所以定子和转子电流以及电磁转矩均最终趋于0，根据公式可知，转速最终稳定在1800r/min，同

7、时在40ms左右，电机的转速到达标准，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50，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时，保持常数，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）（d）示波器读数由示波器读数可知，当频率变为50后，根据公式可知，转速最终稳定在1500r/min，同时由图可知频率改变后，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

8、70，由前面的理论知识可知，基频以上调速时电源电压是不变的，重新运行仿真模型，得到仿真图形如图（e）所示。（e）示波器读数由图可知，转速约为2100r/min，满足这个公式的理论计算结果，不过电机的响应时间与基频以上调整时的响应时间要大的多，同时，如果将频率进行更细微的调整，转速也会有相应细微的变化。