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首页Matlab仿真实现异步电机恒压频比变频调速与PI闭环控制
在本研究中,"三相异步电动机恒压频比闭环调速仿真"主要探讨的是利用MATLAB软件构建的电动机控制模型。该模型的核心是通过精确控制脉冲宽度调制(PWM)信号的幅值和频率,来实现对三相异步电动机输入电压的精细调控,进而达到恒压频比变频调速的目的。这种方法旨在保持电机在不同频率下的磁通量基本恒定,以优化电机效率并防止过度励磁导致的问题。 恒压频比变频调速是一种实用的调速策略,它在变频器输出的正弦波电压中保持电压幅值不变,而只改变频率。通过保持电动势与频率的比例恒定,可以确保磁通的稳定,这对于电机运行的稳定性和效率至关重要。在实际应用中,特别是在频率低于额定值的情况下,可能需要对电压进行适当的补偿,以抵消定子阻抗压降的影响。 研究中采用了PI调节器作为闭环控制策略,这是一种常用的控制器结构,其目的是根据设定的性能指标调整控制器参数,以实现在负载转矩扰动下电机转速的稳定控制。通过调整PI控制器参数,研究人员能够优化系统的动态响应和控制精度。 在MATLAB/Simulink环境下,仿真模型被创建并进行测试,通过给电机负载施加转矩扰动,观察转速曲线的变化,从而验证理论分析和控制器设计的有效性。这种仿真方法提供了对实际系统行为的深入了解,有助于改进电机控制策略,提升系统的稳定性和响应速度。 这项研究结合了电力电子技术和控制理论,展示了MATLAB在异步电机控制领域的应用潜力,对于变频调速技术的实际工程应用具有重要的参考价值。通过深入理解和优化恒压频比闭环控制,可以提高电机在不同工作条件下的性能和可靠性。
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三相异步电动机恒压频比闭环变频调速仿真
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(,陕西 西安 710054 )
摘要:利用 Matlab 建立异步电动机恒压频比变频调速仿真模型,通过控制 PWM
调制波的幅值和频率,达到控制电机输入端电压幅值、频率的目的,并利用 PI
调节器构建转速闭环控制,调整 PI 控制器参数,最终得到系统的闭环控制模型,
给电机负载转矩以扰动,观察转速曲线得出结论。
关键词:恒压频比 变频调速 PWM 闭环控制
0 引言
电力电子器件的飞速发展促使了变频
技术的革新,这一技术广泛应用于电机调
速领域,可以使变频器输出各种频率的正
弦电压波形,使频率的实时控制变成了可
能。
而高速开关器件问世,更是让 PWM
技术得以硬件实现,利用 DSP 芯片可以实
现对开关器件的高频控制,同时实现对变
频器输出波形的频率和幅值进行控制,电
机调速进入了一个崭新的时代。
变频调速方式中以恒压频比调速最为
简单实用,本文利用 matlab/simulink 工
具对恒压频比变频调速进行仿真分析,验
证相关结论。
1 变频调速
三相异步电动机调速时,保持磁通量
为额定值不变,磁通太弱则电机利用
效率低,若磁通过大,又会导致铁心饱和
励磁电流过大,严重时会因绕组过热而损
坏电机。
在交流感应电机中,磁通是定子和转
子磁势合成产生的,而三相异步电机定子
每相电动势的有效值是:
1-1
式中 ——气隙磁通和定子每相中感
应电动势有效值,单位为 V;
——定子频率,单位为 Hz;
——定子每相绕组内联匝数;
——基波绕组系数;
——每极气隙磁通量,单位为
Wb
由式(1-1)可知,只要保持 和
的比值恒定,即可保持磁通 恒定。
变频调速即对输入三项交流电的频率
进行调节改变,一般分为额定频率以下和
额定频率以上两种情况其中恒压频比调速
属于额定频率以下调速方式
由式(1-1)可知,要保持 不变,
当频率 从额定值 向下调节时,必须同
时降低 ,使 常值,即采用恒定的
电动势频率比的控制方式。
然而,绕组中的感应电动势是难以直
接控制的,当电动势值较高时,可以忽略
定子绕组的漏磁阻抗压降,而认定定子相
电压 则得: 常值,即恒压
频比的控制方式。
低频时, 和 都较小,定子阻抗压
降所占的份量就比较显著,不再能忽略。
这时,可以人为地把电压 抬高一些,以
便近似地补偿定子压降,带定子压降补偿
的恒压频比控制特性见图 1。
图 1 恒压频比控制特性
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