基于MATLAB三相異步電動機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計

三相異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計一、設(shè)計任務(wù)1、了解并熟悉雙閉環(huán)三相異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速原理及組成。2、學(xué)習(xí)SIMULINK,熟悉相關(guān)的模塊功能。3、進(jìn)一步理解交流調(diào)壓系統(tǒng)中電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)的作用。二、設(shè)計要求1、利用SIMULINK建立閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)仿真模型。2、調(diào)試完成調(diào)壓模塊仿真、開環(huán)系統(tǒng)仿真、閉環(huán)系統(tǒng)仿真。三、實(shí)驗設(shè)備1、計算機(jī)一臺2、MATLAB仿真軟件四、實(shí)驗原理調(diào)壓調(diào)速即通過調(diào)節(jié)通入異步電動機(jī)的三相交流電壓大小來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的方法。理論依據(jù)來自異步電動機(jī)的機(jī)械特性方程式：其中，p為電機(jī)的極對數(shù)；w1為定子電源角速度;U1為定子電源相電壓；R2'為折算到定子側(cè)的每相轉(zhuǎn)子電阻;R1為每相定子電阻；LH為每相定子漏感；L12為折算到定子側(cè)的每相轉(zhuǎn)子漏感;S為轉(zhuǎn)差率。圖1異步電動機(jī)在不同電壓的機(jī)械特性由電機(jī)原理可知，當(dāng)轉(zhuǎn)差率s基本保持不變時，電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方成正比。因此，改變定子電壓就可以得到不同的人為機(jī)械特性，從而達(dá)到調(diào)節(jié)電動機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。1、調(diào)壓電路改變加在定子上的電壓是通過交流調(diào)壓器實(shí)現(xiàn)的。目前廣泛采用的交流調(diào)壓器由晶閘管等器件組成。它是將三個雙向晶閘管分別接到三相交流電源與三相定子繞組之間通過調(diào)整晶閘管導(dǎo)通角的大小來調(diào)節(jié)加到定子繞組兩端的端電壓。這里采用三相全波星型聯(lián)接的調(diào)壓電路。T1圖2調(diào)壓電路原理圖2、開環(huán)調(diào)壓調(diào)速開環(huán)系統(tǒng)的主電路由觸發(fā)電路、調(diào)壓電路、電機(jī)組成。原理圖如下:

ATAT圖3開環(huán)調(diào)壓系統(tǒng)原理圖AT為觸發(fā)裝置，用于調(diào)節(jié)控制角的大小來控制晶閘管的導(dǎo)通角，控制晶閘管輸出電壓來調(diào)節(jié)加在定子繞組上的電壓大小。五、仿真內(nèi)容1、調(diào)壓電路1）、調(diào)壓電器的仿真模型圖6 （a）利用單個晶閘管元器件搭建的三相交流調(diào)壓器的仿真模型（b）圖的封裝模型2）、調(diào)壓電路的搭建 ——,SvHaRjjCBvannil1 ——,SvHaRjjCBvannil1 -w—_Scopel圖7 調(diào)壓電路模型3）、參數(shù)的設(shè)定Frequencyofsynchronizationvoltages(hz)：同步電壓頻率(赫茲)50HzPulsewidth（degrees）：觸發(fā)脈沖寬度（角度）10Doublepulsing：雙脈沖出發(fā)選擇。RLC負(fù)載的參數(shù)設(shè)定：電阻100。，電感0H,電容的值為infUA：峰值180v,f為50Hz,初相位為0°UB：峰值180v,f為50Hz,初相位為T20°UC：峰值180v,f為50Hz,初相位為-240。4）電阻負(fù)載的仿真圖形

EOOa）觸發(fā)角aEOOa）觸發(fā)角a為45°b）觸發(fā)角a為60°圖8三相交流調(diào)壓器的輸出電壓波形在電阻負(fù)載時三相交流調(diào)壓器的輸出電壓仿真結(jié)果如圖8所示。其中圖8a為a=45°時調(diào)壓器輸出的波形，圖8b所示為a=60°時調(diào)壓器輸出的波形。通過比較a）和b）可以發(fā)現(xiàn)，隨著觸發(fā)角的增加，同時有三個晶閘管導(dǎo)通的區(qū)間逐步減小，到a>=60°時，任何晶閘管都只有兩相晶閘管導(dǎo)通。2、異步電動機(jī)帶風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載開環(huán)調(diào)壓調(diào)速模塊1）參數(shù)設(shè)定由公式Tz=kn2可推出k=Tz/n2電機(jī)參數(shù)額電壓220V頻率為60Hz極對數(shù)為2對容量為2238VA同步轉(zhuǎn)速為1800轉(zhuǎn)/分鐘

可以計算k=0.000003665UA：峰值180v,f為50Hz,初相位為0°UB：峰值180v,f為50Hz,初相位為T20°UC：峰值180v,f為50Hz,初相位為-240。圖9 開環(huán)系統(tǒng)仿真模型1）觸發(fā)角a為60°時得到的轉(zhuǎn)速圖10a=600時電機(jī)轉(zhuǎn)速變化的過程

由圖中可以觀察到當(dāng)觸發(fā)角為60°時，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在1712轉(zhuǎn)/分鐘，轉(zhuǎn)速在0.9s時達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。2）觸發(fā)角a為75°時得到的轉(zhuǎn)速M(fèi)?1GDD140012DD1000SDD6004DD200Q-2DD圖11a=750時電機(jī)轉(zhuǎn)速變化的過程由圖中可以觀察到當(dāng)觸發(fā)角為75°時，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在1660轉(zhuǎn)/分鐘，轉(zhuǎn)速在1.6s時達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。分析:通過比較圖10和圖11的觸發(fā)角a為60°和80°時可以發(fā)現(xiàn)：隨著a的增大，使得輸出電壓降低，使轉(zhuǎn)速下降，從而達(dá)到調(diào)速的目的。3）改變電源電壓，電源電壓為150v,觸發(fā)角a為60°時得到的轉(zhuǎn)速lew1GW14KI--1DKI--眄Gm:aki-?2W1?0--圖12電源電壓為150Va=600時電機(jī)轉(zhuǎn)速變化的過程由圖中可以觀察到當(dāng)觸發(fā)角為60°時，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在1660轉(zhuǎn)/分鐘，轉(zhuǎn)速在1s時達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。六、總結(jié)體會通過一個學(xué)期的學(xué)習(xí)，在此次設(shè)計中，我學(xué)到很多東西，有些表面上看起來比較簡單的東西，實(shí)際做起來的就不像那么簡單了，要考慮諸多參數(shù)的配合。對于整個系統(tǒng)，因為課題要求是調(diào)壓調(diào)速，所以首先從調(diào)壓器開始設(shè)計，使用利用單個晶閘管元器件搭建的三相交流調(diào)壓器的仿真模型，再將該模塊進(jìn)行封裝。先觀察帶電阻負(fù)載時，調(diào)壓器輸