【电机控制】恒压频比控制原理与仿真分析

【电机控制】恒压频比控制原理与仿真分析

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/2401_84610415/article/details/143867035

恒压频比控制（V/F控制）是一种适用于异步电机的简化控制策略，通过在调节电源频率的同时，保持定子电压与频率的比值恒定，以确保气隙磁通基本保持不变，从而实现电机的平稳运行。本文将详细介绍恒压频比控制的原理、V/F开环控制的特点，并通过Matlab/Simulink仿真验证其在电机调速中的有效性和稳定性。

恒压频比控制原理

恒压频比控制是一种适用于异步电机的简化控制策略，通过在调节电源频率的同时，保持定子电压与频率的比值恒定，以确保气隙磁通基本保持不变，从而实现电机的平稳运行。

基本公式：

特点：

• 控制简单，成本低；
• 适用于变频器驱动的异步电机调速系统；
• 在开环运行下稳定性较好，但动态性能有限。

V/F 开环控制

V/F控制的开环结构直接调节变频器输出频率和电压，不需要电机状态反馈信息，主要适用于负载变化不大的应用场景。

实验结果

通过Matlab/Simulink对异步电机的V/F控制进行了仿真，得到以下实验结果：

• 启动过程分析： 图1显示了电机启动过程中的转速、电流和转矩波形，可以看到启动过程中电流较大，但迅速趋于稳定。

• 稳态运行： 图2展示了在负载稳定情况下，电机的相电流波形基本稳定，验证了系统的稳态性能。

• 动态响应： 图3显示了负载突变情况下，系统能迅速调整并重新稳定，说明控制系统具有一定的动态适应性。

• 仿真模型： 图4为Simulink仿真模型示意图，包含电源、逆变器、异步电机及信号监控模块。

部分代码

% 定义参数
f_base = 50; % 基准频率 50Hz
U_base = 400; % 基准电压 400V
f_min = 5; % 最小频率
f_max = 50; % 最大频率

% 恒压频比控制函数
function [U1, f] = V_F_Control(f_command)
    U_base = 400; % 定子电压
    f_base = 50; % 基准频率
    f = max(f_min, min(f_max, f_command)); % 频率限制
    U1 = (f / f_base) * U_base; % 恒压频比计算
end

% 仿真参数设置
f_command = 0:0.1:50; % 频率命令
U1 = zeros(size(f_command)); % 初始化电压数组

% 模拟恒压频比调节
for i = 1:length(f_command)
    [U1(i), ~] = V_F_Control(f_command(i));
end

% 绘制结果
figure;
plot(f_command, U1);
xlabel('Frequency (Hz)');
ylabel('Voltage (V)');
title('V/F 控制下的电压-频率关系');

参考文献

1. Bose, B. K. (2002). Modern Power Electronics and AC Drives. Prentice Hall.
2. Krause, P. C., Wasynczuk, O., & Sudhoff, S. D. (2013). Analysis of Electric Machinery and Drive Systems. John Wiley & Sons.
3. Leonhard, W. (2001). Control of Electrical Drives. Springer Science & Business Media.
4. Holtz, J. (1992). Pulsewidth Modulation—A Survey. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 39(5), 410-420.

（文章内容仅供参考，具体效果以图片为准）