基于MATLAB的异步电机VVVF调速系统仿真

兰州交通大学毕业设计（论文）摘要:随着电力电子技术的发展，异步电机以其在变频调速方面的优点开始显现出来了，相对于直流电机有更加广泛的应用本论文主要介绍了异步电机的工作原理以及异步电机的调速方法。通过改变频率、改变电源电压、改变极对数等方法来改变电机的转速，我是通过改变电机频率来达到改变电机转速的目的，本文还介绍了变频器的原理和PWM（pulsewidthmodulation）变频器的工作原理。同时通过运用Matlab/simulink系统对异步电机转速调节进行了开环闭环的仿真。本论文对电机转矩转速观察为开环系统，但是在闭环系统中通过使用Matlab/simulink对系统闭环进行设计仿真，实现了调速，并观察到了电机转速、转矩改变的图像，并且分析了解了异步电机转速改变的原因和仿真过程中的条件等。关键词Matlab异步电机变频调速仿真兰州交通大学毕业设计（论文）Abstract:Withthedevelopmentofpowerelectronics,theadvantageofthevariablefrequencyspeedinasynchronousmachineiscomparedwiththeDCmotor,itismorewidelyused.Theprincipleofasynchronousmachineanditswayofspeedgoverningismaindiscussedinthispaper.Thespeedofelectricalmotorischangedbychangingfrequencyvoltage,andnumbersofpole-p[airs.Thispaperisbasedonchangingfrequencyoftheelectricalmotor,theprincipleoffrequencyconverterandworkingtheoryaboutPWM(pulsewidthmodulation)isalsopresented.Theopen-loopandclosed-loopsimulationofspeedgoverningwithasynchronousmachineisachievedthroughtheuseofMatlab/simulinksystem.Theobservationtoelectricalmotorspeedandtorqueinthispaperistheopen-loopsystem,inaclosed-loopsystem,Matlab/simulinkisusedtodesignandsimilatedtheclosed-loopsystemspeedchangingisrealized,thechangingplotofspeedandtorqueabouttheelectricalmotorandobservedthechangingimageoftorqueandthespeedabouttheelectricalmotor,isobserved.thereasonwhyasynchronousmachinespeedchangesandparametersaselectionofcallthecomponentduringthesimulationareanalyzed.Understandingoftheprincipleoftheinductionmotorandspeedcontrolmethods,therearethreemainmethodsSpeed:(1)changingthefrequency,(2)changetoslip(3)changestheveryfew.Thispaperhastakentochangethefrequencyofthewaystoachievethepurposeofspeed.Atthesametimealsounderstandtheprincipleoftheinverter,anditsscopeofapplication.KeywordsMatlabasynchronousmachineFrequencyControlSimulation兰州交通大学毕业设计（论文）目录第一章绪论..........................................................1第一节电气传动技术的发展概况........................................1第二节普通交流异步电动机变频调速调速范围的问题......................2第三节交流异步电动机的调速方式......................................3一、转子回路串电阻或阻抗调速....................................3二、定子调压调速................................................3三、串级调速....................................................4四、变极调速....................................................4五、变频调速....................................................4第四节关于matlab仿真的相关内容.....................................5第二章异步电机运行基本原理及其调速方法以及变量控制.....................6第一节异步电机运行基本原理..........................................6第二节异步电机的电压方程和等效电路..................................6第三节异步电机的功率方程和转矩方程..................................8第四节异步电机的调速方法...........................................10一、变极调速...................................................10二、变频变压调速...............................................11三、改变转差率来调速...........................................12第三章逆变器工作原理和控制及其应用....................................14第一节变频器的工作原理.............................................14第二节变频器控制方式...............................................14一、正弦脉宽调制(SPWM)控制方式.................................15二、电压空间矢量(SVPWM)控制方式................................15三、矢量控制(VC)方式...........................................16四、直接转矩控制(DTC)方式......................................16五、矩阵式交—交控制方式.......................................16第三节简单的三种变频器控制方式.....................................17第四节变频器的实际应用.............................................18第五节正弦波脉宽调制(SPWM)变频器...................................19一、SPWM变频器的工作原理.......................................20兰州交通大学毕业设计（论文）二、SPWM变频器的同步调制和异步调制.............................21第四章MATLAB基于VVVF对异步电机的调速仿真实现.........................24第一节关于Matlab软件的应用与操作..................................25一、PWM模块的组成与仿真........................................25二、电机模块的仿真.............................................27三、输出观察模块的仿真.........................................29第二节开环调速系统仿真.............................................30第三节闭环调速系统仿真.............................................35一、闭环调速Matlab仿真主模块..................................36二、控制环节模块...............................................37三、仿真结果...................................................41总结和展望..............................................................46参考文献................................................................48兰州交通大学毕业设计（论文）1第一章绪论异步电机的工作原理？异步电机调速又是怎么样的呢？目前主要引用在那几个领域呢？以及异步电机的仿真又是什么呢？又是怎么去仿真的呢？对这些问题的初步说明将是这篇论文所要叙述的。随着工业的进步,传统的直流电机由于其结构复杂、不易维护等缺点正逐渐地被具有高可靠性成本低、维护简便的感应式交流异步电动机所取代。交流电机变频调速系统,在进行动态数字仿真时,需要首先推导出三相交流异步电机的数学模型,它是一个高阶强偶合、多变量、非线性的系统,与此同时还需要建立电源模型。在进行仿真时,可采用高级语言FORTRAN、C、Visual、C++等进行编程,但采用这些语言开发周期长,掌握难度较大,而由Mathwork公司推出的MATLAB,使得为解决这些具体问题而建立数学模型变得轻松、便捷,为科技工程人员带来了巨大的便利。MATLAB是一种科学技术软件,用户可根据MATLAB的控制系统工具箱中的命令来实现所需要的系统,也可以根据混合使用各库中的模块来组合成新的系统,封装自己定义的模块或自己定义模块库,以便随时调用,从而实现全图形化仿真。MATLAB集成了大量的工具箱,如控制系统(ControlSystem)、模糊逻辑(FuzzyLogical)、神经网络(Neuralnetwork)、信号处理(SignalProcessing)以及仿真(SIMULINK)等工具箱。作为MATLAB的重要组成部分的SIMULINK具有相对独立的功能和使用方法。它提供了图形用户界面(GUI),模型由模块组成的框图来表示,用户建模通过简单的单击和拖动鼠标的动作就能完成,简化了设计过程。本文就是利用SIMULINK工具箱,对所推导的三相交流异步电动机及电源进行建模,封装。还利用MATLAB的M文件结合具体的调速控制系统进行仿真异步电机的变压变频调速系统一