三相异步电动机交流调压调速的仿真研究
三相异步电动机交流调压调速的仿真研究
三相异步电动机的调速方法有多种，其中较为常用的调速手段为调压调速。本文在现有理论的基础上，在Matlab中运用Simulink模型库中的电路、电子、电机、电力电子等模块库，以转速单闭环调压调速系统为例，进行了仿真实验，直观地观察不同的控制方式下对系统的控制。
1 三相异步电动机的调速方法
根据异步电机转速公式：
若要改变三相异步电动机的转速，可以通过控制定子电源相电压，调节定子电源频率，或者是改变异步电动机的极对数三种方法。无论采用三种方法中的哪一种都有其优缺点，本文主要对调压调速加以研究。
2 调压调速的原理
根据异步电动机的机械特性方程：
异步电机的调速控制本质上是调控电机的转矩，对于异步电机来说，其作为电机使用时通过电磁转矩拖动负载，不同的负载对应的电机转速也不同，这是异步电机的主要稳态特性。而通过各种调节方式，包括：改变定子电压、频率等可以得到相应条件下的电机机械特性。
3 转速反馈系统的设计
三相异步电机通过调压进行调速的调控范围很窄。对于要求调速范围要求较大的恒转矩负载，可以采用转速反馈的闭环控制系统。通过速度给定值与速度反馈值进行比较，经ASR得到控制电机，控制导通角调节输出电压，进而改变定子绕组电压，实现调速目的。
转速反馈调速系统结构图
转速反馈调速系统电路原理图如图3所示，当负载增大时→转速n下降→电压Un下降→△U=U*n-Un,因此△U增大→经过ASR调节晶闸管导通角→调高定子电压→转速回升,PID Controller采用PI调节能够实现无静差控制的效果。
转速反馈调速系统电路原理图
4 交流调压调速Simulink仿真
创建交流电动机调压调速Simulink仿真模型，使用示波器查看输出转速和电磁转矩波形。系统的主要组成主要由三相对称电压源、三相调压器、同步六脉冲触发器、交流异步电动机、ASR、速度反馈等部分组成。
4.1 仿真模型的建立和参数设置
三相调压器由6个晶闸管组成，为了简化模型结构，仿真模型如图所示，经多次实践后设置合适的仿真算法和仿真时间，启动仿真，在示波器中观察并分析得到的波形。
总体仿真图
调压器
PI设计
4.2 仿真波形
定子a相电流、转速和转矩波形
参考文献：黄旭,王康,任俊.三相异步电动机交流调压调速的研究[J].科技视界,2018(04):135-136.
本文原文来自CSDN