基于MatlabSimulink的三相异步电机交流调速系统仿真设计

目 录1 绪论 11.1 研究目的及意义 11.1.1 研究目的 11.1.2 研究意义 11.2 研究的背景 11.3 国内外研究现状 11.4 研究方法 22 异步电动机的调速系统 22.1 异步电动机调速系统的分类 22.2 异步电机调速原理简介 32.2.1 变极电动机 32.2.2 变频调速 32.2.3 转子串电阻调速 32.2.4 调压调速 32.3 各种异步电机调速的特点 32.3.1 变极调速方法 32.3.2 变频调速方法 42.3.3 转子串电阻调速方法 42.3.4 调压调速的方法 43 异步电机调压调速模型设计 43.1 异步电机调压调速的原理 43.2 速度负反馈的交流调压调速系统 63.3 调压调速系统的组成部分 63.3.1 三相交流调压器 63.3.2 同步脉冲触发器 83.3.3 反馈环节 84 三相交流调压调速系统的matlab仿真 104.1 matlab简介 104.2 Simulink库介绍 104.3系统建模与仿真 124.3.1 三相电源的建模及参数设置 124.3.2 同步流脉冲触发器的建模与参数的设置 134.3.3 三相交流调压电路的建模与参数设置及仿真 144.3.4 电机模块的建模与参数设置 154.3.5 转速反馈环节及给定环节的建模及参数设置 164.4 带转速负反馈的三相交流调压调速系统的连接图 174.5 仿真结果与分析 175 结论 18参考文献 22现将用到的主要模块介绍如下Electrical Sources电源模块子库里面包含了8中形式的电源提供给各种不同的电源需求场合。8种不同形式的电源分别为AC Current Source交流电流源AC Voltage Sources交流电压源Battery(电池)Controlled Voltage Source(受控电压源)Controlled Current Source(受控电流源)DC Voltage Source直流电压源Three-Phase Programmable Voltage Source三相可编程电压源以及Three-Phase Source三相电压源。论文中主要用到了AC Voltage Sources交流电压源。Elements元器件模块子库元器件模块子库包含了32中电力系统中用到的电气件。比如各种变压器阻抗元件互感器原件阻抗负载接地元件等。本次的设计主要用到了Ground地元件Series RLC Branch串联阻抗元件。Machines电机模块子库包含了国际单位制、标幺制异步电机Asynchronous Machines SI/pu Units直流电机(DC Machine)永磁同步机(Permanent Magnet Synchronous Machines)简化的国际单位制/标幺制同步电机Simplified Synchronous Machines开关磁阻电机Switched Reluctance Motor国际单位制、标幺制的同步电机Synchronous Machines SI/pu Units等等。本次论文中用到的电机主要是国际单位制的异步电机。电机模块子库模块中还包含了一个特殊的专门用于测量电机相关输出量的模块Machines Measurement Demux点击测量量分离模块。此模块主要是将电机运行或者启动过程中的相关量通过此模块将其各种量分离开来以便分别观察电机运行或者启动中的各种量值。Measurements测量模块子库中包含五种测量模块包括Current Measurement电流测量Voltage Measurement电压测量模块Impedance Measurement阻抗测量模块Three-phase V-I Measurement三相电压电流测量模块Multimeter万用表模块。本论文仿真模型中只用到了电压测量模块电流测量模块及其它模块的使用被电机测量专用模块代替因此结构图也精简了许多。Power Electronics电力电子模块子库中包含了10种电力电子元件模块Detailed Thyristor详尽型晶闸管模块Diod二极管模块Gto门极可关断晶闸管IGBT(绝缘栅双极性晶体管)模块IGBT/Diod复用性模块Ideal Switch理想开关模块Mosfet场效应管模块Three-Level Bridge三相箝位能量转换器模块Thristor晶闸管模块以及Universal Bridge通用桥模块。本次论文中主要用到了晶闸管模块。4.3 系统建模与仿真4.3.1 三相电源的建模及参数设置三相电源的的模型建立可以用Electrical Sources模块子库中的Three-phase Programmable Voltage Sources建立也可以用三个AC Voltage Source 通过星形联结来模拟三相交流电压源。本论文中主要采用了后者。建立模型的方法是打开Matlab点击simulink仿真按钮然后点击File错误!未找到引用源。New错误!未找到引用源。Model建立一个新的模型然后从SimPowerguiSystems/Electrical Sources里将 AC Voltage Source直接拖入到新建的模型中并复制成三个。点击每个电源打开参数对话框如图4-1所示设置三相交流电源的参数。其参数对话框包括四项内容分别为Peak Amplitude电压幅值Phase相角Frequency频率以及Sample Time采样时间。除了采样时间默认值为零外其它几项则可根据实际情况去填写。本文中,A相的三项值分别为220*1.4140,50B相、C相的相角分别为-120和-240其它等同于A相。设置好参数后将其负极连接在一起然后接地构成三相四线系统。