Matlab有转矩环的交流电机调速系统设计(2)
4.1 电动机模型 20
4.1.1 三相逆变器 20
4.1.3 交流电机测量模块 21
4.1.4 闭环调节器仿真模型 21
4.2 仿真波形 21
4.2.1 系统仿真模型 21
4.2.2 转速响应 24
4.2.3三相电流波形 24
4.2.4 电动机输出转矩 25
4.2.5 经2r/3s 变换的三相电流给定波形 25
4.2.6 定子磁链轨迹 25
4.3 实验分析 27
致谢 28
参考文献 29
1.绪论
1.1交流电机发展简介
交流电机特别是鼠笼异步电机，由于结构简单、制造方便、价格低廉，而且坚固耐用、惯量小、运行可靠、很少需要文护，在工农业生产中得到了广泛的应用。但是交流电机调速比较困难，早起的应用是调压调速，电磁转差离合器调速，绕线式异步电机转子串电阻调速，30年代提出了绕线式异步电机串级调速的方法。另一类调速方法是调节电机旋转磁场的同步速度，这是一种高效的调速方法，可以通过变级或变频来实现，其中变极调速只能是有极调速，应用场合有限。
交流电机高效调速方法的典型是变频调速，它既适用于异步电机。也适用于同步电机。交流电机采用变频调速不但能实现无极调速，而且根据负载的特性不同，通过适当调节电压和频率之间的关系，可使电机始终运行在高效区，并保证良好的动态特性。交流变频调速系统在调速时和直流电机变压调速系统相似，机械特性基本上平行上下移动，而转差功率不变。同时交流电机采用变频起动更能显著改善交流电机的起动性能，大幅度降低了电机的起动电流，增加起动转矩，所以变频调速是一种理想的交流电机调速方法。
1.2 交流电机调速系统
交流调速系统可以归纳出三类调速方法：变极对数p的调速、变转差率s的调速及变电源频率f1的调速。原始的分类方法有：1）变极调速；2）变s调速：调压调速、绕线式异步电机电动机转子串电阻调速、绕线式异步电动机串级调速、电磁转差离合器调速；3）变频调速。
交流调速系统在工业上的四大应用：1）以节能为目的，改恒速为调速的交流控制系统，如由交流电动机拖动的水泵、风机、压缩机、等其用电量占工业总用电量50%以上。通过调速来改变风量或流量，节能效果是非常可观的。且风机、水泵对调速性能的要求不高，容易实现。2）高性能交流调速系统：20世纪80年代中后期，随着矢量控制技术的实用化，是交流调速产品的性能达到了直流调速的水平。从此交流调速便步入了高性能传动领域，如用于数控机床、机器人及轧钢机等。3）特大容量、极高转速的交流调速系统：直流电动机受换向器的限制，其容量转速积不超过10000000kw•r/min。而交流电机不受此限制，其转速可达钟几万转。交流调速在高速电梯上也有很好的应用实例。4）取代热机、液力、气动控制的交流调速系统：世界石油资源的衰竭，环境污染促使交流电动机车辆、电力机车牵引的发展。
1.3 交流电机的发展趋势
据统计，电机类的耗电量占企业总用电量的70%以上，因此电机节能对国家经济具有重要的意义，电气传动及其自动化技术是电气技术的重要组成，电力传动的技术发展水平也体现了国家科技水平的重要方面。应用变频调速技术对电机进行节能技术改造，可以有效的节约电量，取得很好的经济效益。20世纪60年代以前的调速系统以直流机组及晶闸管构成的直流V-M系统为主。随着80年代IGBT等新型电力电子器件及微机控制技术的发展，及以矢量控制为代表的各种交流调速理论的发展，也伴随着人们为解决能源危机的巨大科研投入，交流调速技术得到迅速发展。交流调速系统其结构简单、功率大、坚固耐用、惯量小、矢量控制等高性能控制动态响应好、效率高、性价比高、高精度等特点，是目前应用最广泛且 最有发展前途的调速方式，在传动系统上占据了主导地位，在工业应用中远远超过了直流电机调速系统的应用，并有逐渐取代直流电机调速的趋势。
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