三相交流调压调速系统设计与仿真

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1、武汉理工大学《电力拖动自动控制系统》课程设计说明书目录摘 要21概述31.1电机发展概述31.2交流调速系统的应用领域主要有三个方面：31.3交流调速系统的分类42、异步电动机的机械特性42.1、异步电机固有机械特性42.2、异步电机调压调速的机械特性53、调压调速系统63.1调压电路63.2速度闭环控制的调压调速系统63.3缺相保护84、Matlab仿真94.1调压电路仿真模型94.2参数设置104.3仿真总电路图114.4仿真结果114.5结果分析125、小结13参考文献1414武汉理工大学《电力拖动自动控制系统》课程设

2、计说明书摘 要本课程设计介绍了异步电动机调压调速系统的几大组成部分，并着重讲述了三相异步电动机（M）、测速发电机（TG）、晶闸管交流调压器（TVC）的简单的工作原理。在了解异步电动机调压调速的基本原理的基础上，设计了异步电动机单闭环调压调速系统的结构原理图。还将调压调速与其他的调速方法相比，所具有的优点以及不足之处。 以转速单闭环调压调速系统为例，基于Matlab语言开发仿真软件，并进行仿真实验。 关键词:调压调速；MATLAB；三相异步电动机14武汉理工大学《电力拖动自动控制系统》课程设计说明书1概述 1.1电机发展概述直

3、流电力拖动和交流电力拖动在19世纪先后诞生。在20世纪上半叶的年代里，鉴于直流拖动具有优越的调速性能，高性能可调速拖动都采用直流电机，而约占电力拖动总容量80%以上的不变速拖动系统则采用交流电机，这种分工在一段时期内已成为一种举世公认的格局。交流调速系统的多种方案虽然早已问世，并已获得实际应用，但其性能却始终无法与直流调速系统相匹敌。 直到20世纪60-70年代，随着电力电子技术的发展，使得采用电力电子变换器的交流拖动系统得以实现，特别是大规模集成电路和计算机控制的出现，高性能交流调速系统便应运而生，一直被认为是天经地义的交

4、直流拖动按调速性能分工的格局终于被打破了。 1.2交流调速系统的应用领域主要有三个方面： 1.2.1一般性能的节能调速 在过去大量的所谓“不变速交流拖动”中，风机、水泵等通用机械的容量几乎占工业电力拖动总容量的一半以上，其中有不少场合并不是不需要调速，只是因为过去的交流拖动本身不能调速，不得不依赖挡板和阀门来调节送风和供水的流量，因而把许多电能白白地浪费了。 如果换成交流调速系统，把消耗在挡板和阀门上的能量节省下来，每台风机、水泵平均都可以节约 20-30% 以上的电能，效果是很可观的。 1.2.2高性能的交流调速系统和伺服

5、系统 许多在工艺上需要调速的生产机械过去多用直流拖动，鉴于交流电机比直流电机结构简单、成本低廉、工作可靠、维护方便、惯量小、效率高，如果改成交流拖动，显然能够带来不少的效益。但是，由于交流电机原理上的原因，其电磁转矩难以像直流电机那样通过电枢电流施行灵活的实时控制。 1.2.3特大容量、极高转速的交流调速 直流电机的换向能力限制了它的容量转速积不超过106 kwr/min，超过这一数值时，其设计与制造就非常困难了。 交流电机没有换向器，不受这种限制，因此，特大容量的电力拖动设备，以及极高转14武汉理工大学《电力拖动自动控制系

6、统》课程设计说明书速的拖动，如高速磨头、离心机等，都以采用交流调速为宜。1.3交流调速系统的分类1.3.1转差功率消耗型这种类型的全部转差功率都转换成热能消耗在转子回路中。在三类异步电动机调速系统中，这类系统的效率最低，而且越到低速时效率越低，它是以增加转差功率的消耗来换取转速的降低的（恒转矩负载时）。可是这类系统结构简单，设备成本最低，所以还有一定的应用价值。1.3.2转差功率馈送型在这类系统中，一部分转差功率被消耗掉，大部分则通过变流装置回馈给电网或转化成机械能予以利用，转速越低，能回收的功率越多，这类系统的效率是比较高

7、的，但要增加一些设备。1.3.3转差功率不变型在转差功率中，转子铜损是不可避免的，在这类系统中，无论转速高低，转差功率的转子铜损部分基本不变，因此效率也较高。其中变极对数调速是有级的，应用场合有限。只有变压变频调速应用最广，可以构成高动态性能的交流调速系统，取代直流调速。2、异步电动机的机械特性2.1、异步电机固有机械特性根据电机学原理，在下述三个假定条件下：忽略空间和时间谐波，忽略磁饱和，忽略铁损。交流电机的稳态等效电路示于图2.5。图2.1异步电机稳态等效电路14武汉理工大学《电力拖动自动控制系统》课程设计说明书异步电动

8、机的机械特性方程式：其中，p为电机的极对数；w1为定子电源角速度；U1为定子电源相电压；R2’为折算到定子侧的每相转子电阻；R1为每相定子电阻；L11为每相定子漏感；L12为折算到定子侧的每相转子漏感；S为转差率。当s很小时，忽略分母中含s各项，则当s较大时，忽略分母中s的一次项和零次项，