基于PSCAD的异步电机变频调速控制.pptx

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1、指导教师：王敏基于PSCAD的异步电机变频调速控制班级：12级电气5班学生：朱天昊学号：1205020524目录第一章绪论第二章研究内容第三章仿真分析第四章总结与展望第一节我们知道电机分为直流电机和交流电动机两类。在过去，直流电机的调速性能比交流电机好很多，因为直流调速方法相对比较简单，它的转矩也更容易控制。但是另一方面，直流电机制造成本高，而且运行费用贵，在现代工业化的进程中难以大规模被使用，所以逐渐被淘汰。取而代之的是交流电动机，而交流电动机的调速性能在过去被研究的比较少。因此，研究交流电动机的调速问题就变得十分重要，因为交流电机调速在节约能源方面有着重大的意义。研究背景国内外电机控

2、制策略研究现状1.基于稳态模型的控制策略（1）转速开环，恒压频比控制（2）转速闭环，转差频率控制2.基于动态模型的控制策略（1）矢量控制（2）直接转矩控制（3）反馈线性化解耦控制3.现代控制策略（1）滑模变结构控制（2）自适应控制（3）模糊控制（4）神经网络控制调速方法研究现状交流异步电动机调速方法有降电压调速、转差离合器调速、转子串电阻调速、串级调速和双馈电动机调速、变极对数调速和变压变频调速等，其中只有变压变频调速能够做到调速范围宽、效率高、动态性能好，因此得到了广泛的应用。调速的根本在于对电磁转矩的控制，早期调速系统基于异步电机T型稳态等效电路建立电磁转矩的稳态数学模型，结构简单，

3、再不需要高动态性能的场合如风机和水泵中得到广泛应用。目录第一章绪论第二章研究内容第三章仿真分析第四章总结与展望第二节本论文采用的控制策略：恒压频比控制本论文采用的调速方法：变频调速请在此输入您的副标题研究内容异步电动机的数学模型假设三相异步电动机的三相绕组对称，空间相差电角度，所产生的磁动势沿气隙圆周正弦分布，绕组的自感和互感都是线性的，那么异步电动机的三相定子电压方程为（9）当电机转速较大时，定子绕组压降可以忽略，则式（9）近似为：（10）即（11）其中U和分别为和的模，因此有（12）异步电动机的数学模型从异步电机数学模型的角度来看，恒压频比控制就是保持电压频率比为一常数，则磁链也为一

4、常数，从而使交流电机得到类似于直流电机一样的调速性能。当定子磁通保持恒定时，由公式其中——转差率——定子每相电阻和折合到定子侧的转子每相电阻——定子每相漏感和折合到定子侧的转子每相漏感在电机稳定运行时远小于1，这时其中为转差频率，因此，在恒压频比控制下，通过调整转差频率可以控制电机的转矩和速度。恒压频比控制原理在电机额定运行情况下，这时只要使为一常数，就能保持磁通恒定。然而当电机低速运行时，即小于时，定子绕组的电压降和很接近，所以此时定子绕组的电压降不能被忽略。如果此时仍要保持磁通恒定，必须对定子电压进行补偿，适当提高定子的电压。随着频率的增大，电机的电压U也增大，当U增大到大于额定电压

5、时，为防止电机绝缘被击穿，电机定子电压不能大于额定电压，而保持在额定电压，这时恒压频比控制不再适用，U-f关系如下图：恒压频比调速系统结构采用恒压频比控制，在基频以下的调速过程中可以保持电动机气隙磁通基本恒定，在相同转矩条件下电动机的转差率基本不变，所以电动机有较硬的机械特性，使电动机有较好的调速性能。但是如果频率较低，定子阻抗压降所占比重较大，电动机难以保持气隙磁通不变，电动机的最大转矩将随频率的下降而减小。为了使电动机在低频低速时仍有较大的转矩，需要进行低频电压补偿，在低频时适当提高定子电压，使电动机仍有较大的转矩。恒压频比变频调速系统的基本原理结构如下图所示，系统由升降速时间设定、

6、U/f曲线、SPWM调制和驱动等环节组成。其中升降速时间设定用来限制电动机的升频速度，避免转速上升过快而造成电流和转矩的冲击，起软启动控制的作用。U/f曲线用于根据频率确定相应的电压，以保持压频比不变，并在低频时进行适当的电压补偿。SPWM调制和驱动环节将根据频率和电压要求产生按正弦脉宽调制的驱动信号，控制逆变器以实现电动机的变压变频调速。变频器选择在变频调速技术中，向电动机提供频率可变的电源并控制电动机的转速是由变频器完成的，变频器、电源和电动机之间的连接关系如下图所示。变频器是把固定电压、固定频率的交流电变换成可调电压、可调频率的交流电的变换器。交流电动机用的变频器可以按照变换环节、

7、电压的调制方式、滤波方式、输入电源的相数、控制方式、用途以及供电电压的高低来分类。本文采用如下图所示的SPWM交直交变频器。目录第一章绪论第二章研究内容第三章仿真分析第四章总结与展望第三节PSCAD建模PWM变频器PWM变频器控制电路U/F曲线生成电路输入电压波形PWM正弦脉宽调制后的电压波形异步电机的转速目录第一章绪论第二章研究内容第三章仿真分析第四章总结与展望第三节总结（1）建立了一个异步电机数学模型，并将这个异步电机数学模型在