《計算機仿真及應用B》答卷

1、1 1 / / 1010計算機仿真及應用 B B答卷題目名稱：三相異步電機變頻原理及仿真 班 級：20122012 級電氣工程及其自動化本科一班學 號：2 2 姓 名：周侃指導教師：陳學珍三相異步電動機變頻調速原理及其種類 根據三相異步電動機的轉速公式為個人資料整理，僅供個人學習使用2 2 / / 1010數(shù)，應使電壓和頻率按比例的配合調節(jié)。這時，電動機的電磁轉矩為Tm1pU1一m1p2f1s1【1【8s丄*22兀(f1丿(r 2x2* 2+( X1+ X 2 )+ ( X1十X 2 )ks丿Is J上式對s求導即dT=0，有最大轉矩和臨界轉差率為dsTm_ 1mpU1222二f1r1 ir1

2、2亠X1 x2 $1 m1p2 2二f160fiddn1 -s二n11 -sp式中f1為異步電動機的定子電壓供電頻率；p為異步電動機的極對數(shù)；s為異步電動機的轉差率。所以調節(jié)三相異步電動機的轉速有三種方案。異步電動機的變壓變頻調速系統(tǒng)一般簡稱變頻調速系統(tǒng)，由于調速時轉差功率不變，在各種異步電動機調速系統(tǒng)中效率最高，同時性能最好，是交流調速系統(tǒng)的主要研究和發(fā)展方向。矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴賃軔。變頻調速原理及其機械特性 改變異步電動機定子繞組供電電源的頻率f1，可以改變同步轉速n，從而改變轉速。如果頻率f1連續(xù)可調，則可平滑的調節(jié)轉速，此為變頻調速原理。聞創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴凈禍測。三相異步電動機運行時

3、，忽略定子阻抗壓降時，定子每相電壓為U1：E1= 4.44 f1N1km m式中E1為氣隙磁通在定子每相中的感應電動勢；f1為定子電源頻率；N1為定子每相繞組匝數(shù)；km為基波繞組系數(shù)，-m為每極氣隙磁通量。殘騖樓諍錈瀨濟溆塹籟婭驟。如果改變頻率f1，且保持定子電源電壓U1不變，則氣隙每極磁通m將增大，會引起電動機鐵芯磁路飽和，從而導致過大的勵磁電流， 嚴重時會因繞組過熱而損壞電機， 這是不允許 的。因此，降低電源頻率f1時，必須同時降低電源電壓， 已達到控制磁通m的目的。對此,需要考慮基頻（額定頻率）以下的調速和基頻以上調速兩種情況。 基頻以下變頻調速U1丄為了防止磁路的飽和，當降低定子電源頻

4、率f1時，保持 乂為常數(shù)，使氣每極磁通m為常f1釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐顧葒。彈貿攝爾霽斃攬磚鹵廡詒爾。222二ZUJ2f1個人資料整理，僅供個人學習使用3 3 / / i0i0r2Uism由上式可知：當常數(shù)時，在f1較高時，即接近額定頻率時，Jri2+（xi+ x2jf1riLxiX2，隨著fi的降低，Tm減少的不多；當fi較低時，xi X2較小；ri相對變大，則隨著fi的降低，Tm就減小了。顯然，當f1降低時，最大轉矩Tm不等于常數(shù)。保持謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔點鉍。圖 i i 變頻調速的機械特性Ui（a a）基頻以下調速（常數(shù)） （b b）基頻以上調速（Ui= =常數(shù)）fi基頻以上變頻調速在基頻

5、以上變頻調速時，也按比例身高電源電壓時不允許的，只能保持電壓為Un不變，頻二常數(shù)，降低頻率調速時的機械特征如圖i i 所示。這相當于他勵直流電機的降壓調速。個人資料整理，僅供個人學習使用4 4 / / i0i0率fi越高，磁通m越低，是一種降低磁通升速的方法，這相當于它勵電動機弱磁調速。廈礴懇蹣駢時盡繼價騷巹癩。上式求dT=0，得最大轉矩和臨界轉差率為ds1mi pUi222二firi，門2亠xix22r2由于fi較高，Xi、X2和比ri大的多，則上式變?yōu)镾保持Un= =常數(shù)，升高頻率時，電動機的電磁轉矩為TmSm二個人資料整理，僅供個人學習使用25 5 / / 10101mipUi1Tm :

6、2 2二f1x1x2f1r 2*r21Sm:、X1+x22兀f1(L1+L2)f1因此，頻率越高時，Tm越小，Sm也越小。保持Un為常數(shù)，升高頻率調速時的機械特性如圖 1 1( b b)所示。三相異步電動機變頻調速仿真模型SIMULINKSIMULINK 仿真模型Joltage Measurement個人資料整理，僅供個人學習使用6 6 / / i0i0電機參數(shù)設置這是個簡單的電機調速仿真系統(tǒng)，雖然簡單但是仍然要觀察電機的性能指標，其中比如超 調，調節(jié)時間等。上升時間tr是輸出響應從零開始第一次上升到穩(wěn)態(tài)值所需的時間。tr越小，表示初始響應速度越快。由自動控制原理可知，系統(tǒng)的快，穩(wěn)是相對矛盾的

7、，兩者是沖突的，一般我們都在 尋找一個兩者最佳的平衡點。煢楨廣鰳鯡選塊網羈淚鍍齊。根據參數(shù)設定將，ts分別設定為 40ms40ms，由于初始設定的頻率為 6060H，根據n-60flP可知ni應該為 1800r/min1800r/min。未變頻時仿真結果個人資料整理，僅供個人學習使用7 7 / / 1010示波器讀數(shù)由圖可知，由于沒有負載，所以定子和轉子電流以及電磁轉矩均最終趨于0 0，根據公式60 fi .一 .，.ni可知，轉速最終穩(wěn)定在 1800r/min1800r/min，同時在 40ms40ms 左右，電機的轉速到達標準，與P預定結果差入不大。鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴縈詰。變頻時仿真結果（基頻以下調速）改變電源頻率，將其變?yōu)?050H，由于這是基頻以下調速，所以為了防止