异步机转差频率控制的变压变频调速系统的设计.doc

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1、.....目录摘要I1.全文概述11.1转差频率控制的基本概念11.2基于异步电动机稳态模型控制的转差频率控制规律21.3基于异步电动机动态态模型控制的转差频率矢量控制规律52.异步电动机转差频率间接矢量控制交流调速系统72.1异步电机的特点72.2三相异步电动机的多变量非线性数学模型72.2.1电压方程92.2.2磁链方程92.2.3转矩方程112.2.4电力拖动系统运动方程122.3矢量控制技术思想142.3.1坐标变换151）坐标变换的基本思想和原则152）三相-两相变换（3s/2s变换）172.3.2交流异步电机在两相任意

2、旋转坐标系上的数学模型212.3.3异步电机在两相静止坐标系（坐标系）上的数学模型232.3.4异步电机在两相同步旋转系上的数学模型232.3.5三相异步电动机在两相坐标系上的状态方程242.4基于转差频率矢量控制调速系统的组成262.4.1基于转差频率间接矢量控制调速系统的工作原理262.4.2异步电动机转差频率间接矢量控制公式推导273.主电路与控制电路283.1SPWM逆变电路293.2控制电路的设计303.2.1转速PI调节器的设计303.2.2函数运算模块的设计32.资料........4转差频率间接矢量控制的matla

3、b仿真344.1仿真模型的搭建及参数设置344.1.1主电路模型354.1.2控制电路的模型搭建364.2仿真结果与分析384.2.1仿真波形图384.2.2仿真结果分析405.心得体会416.参考文献42.资料........摘要本文基于MATLAB对异步电动机转差频率控制调速系统进行仿真研究。首先分析了异步电动机转差频率控制技术的主要控制方法、基本组成与工作原理。之后对异步电机的动态模型做了分析，进一步介绍了异步电机的坐标变换，对异步电机转差频率矢量控制系统的基本原理进行了阐述，通过仿真工作，证明了其可行性。最后，通过对仿真结

4、果进行分析，归纳出如下结论：单纯的转差频率控制带载能力差，应用转差频率矢量控制可增强电机对转矩的调节能力且无需电压补偿。关键词：转差频率，矢量控制，异步电动机.资料........异步机转差频率控制的变压变频调速系统的设计1.全文概述1.1转差频率控制的基本概念本文主要介绍异步电动机的转差频率控制方式，在该基础上进一步介绍转差频率间接矢量控制方式。由电力拖动的基本方程式:（1-1）根据基本运动方程式，控制电磁转矩就能控制。因此，归根结底，控制调速系统的动态性能就是控制转矩的能力。图1.1异步电动机稳态等效电路和感应电动势电磁转矩关

5、系式：（1-2）由图1.1异步电动机稳态等效电路图可知：（1-3）.资料........将（1-3）代入（1-2）中得：（1-4）将电机气隙电动势代入式（1-4）得（1-5）令并定义为转差频率，其中为电机的结构常数，则式（1-5）可化为（1-6）当电机稳定运行时，值很小，可以认为，则转矩可近似表示为（1-7）上式表明，在很小的稳定运行围，如果能够保持气隙磁通不变，则有，从而控制了转差频率就相当于控制了转矩。1.2基于异步电动机稳态模型控制的转差频率控制规律当较大时，采用式（1-4）的精确转矩公式，其转矩特性如图1.2所示，当较小时

6、处于稳定运行段，转矩与转差频率成正比，当达到最大值时，达到。图1.2按恒值控制的特性.资料........对于式（1-4），取，可得，（1-8）（1-9）1）在转差频率控制系统中，只要给定限幅，使其限幅值为（1-10）则可保持与的正比关系，从而可以用转差频率控制来代替转矩控制。2）保持恒定的条件：由异步电机等效电路图1.1，可知（1-11）可见该控制需要在实现恒控制的基础上再提高电压以补偿定子电压降。如果忽略电流相量相位变化的影响，不同定子电流时恒控制所需的电压-频率特性如图1.3所示。图1.3不同定子电流时恒压频比控制所需的电压

7、-频率特性上述关系表明，只要和及的关系符合上图所示特性，就能保持恒定，也就是保持恒定。这是转差频率控制的基本规律之二。总结起来，转差频率控制的规律是：（1）在的围，转矩基本上与成正比，条件是气隙磁通不变。.资料........（2）在不同的定子电流值时，按上图的函数关系控制定子电压和频率，就能保持气隙磁通恒定。由以上工作情况可以看出，转差频率控制系统的突出优点在于频率控制环节的输入是转差信号，而频率信号是由转差信号与实际转速信号相加得到的。这样，在转速变化过程中，定子频率随着实际转速同步上升或下降。与转速开环系统中按电压成正比地直

8、接产生频率给定信号相比，加、减速更为平滑，且容易使系统稳定。稳态工作时可以实现无差调节，在急剧的动态过程中，可维持电机转矩接近于最大值。在一定程度上类似于直流双闭环系统，因此属于高性能的控制系统。本文所设计的变频调速系统即采用转差频率控制方式。.资