三相异步电动机变频调速系统设计及仿真
基于Matlab的三相异步电动机起动、调速和制动特性仿真
信息工程学院基于Matlab的三相异步电动机起动、调速和制动特性仿真摘要：异步电动机目前在日常生活中已得到广泛应用，其主要特点为结构简单、运行可靠、效率较高和成本较低。
为使其应用更加广泛且性能更加完善，有必要对其最基本的起动、制动和调速性能进行深入研究。
而随着电机研究的不断深入，仿真就成为对其进行研究的一个重要手段，其中Matlab软件以其方便、高效、直观的特点，广泛应用于异步电动机的仿真研究，方便快捷且节约资源，为解决一些复杂问题带来了极大的方便。
本文通过Matlab软件进行仿真，研究异步电动机起动、调速和制动的各种方法，以找到提高其性能的途径，并通过与理论相对比，验证了本文模型的有效性和正确性。
关键词：Matlab；仿真；异步电动机Simulation for Start-up ,Speed Control and Braking Character of Three-phase Asynchronous Motor Based onMatlabAbstract:Asynchronous motor has been widely used in our daily life at present, the main characteristics of simple structure, reliable operation, high efficiency and low cost. In order to make its application more widely and performance will be improved, it is necessary for the most basic starting, braking and speed regulating performance for further research. And with the research of motor, the simulation has become an important means to study, the Matlab software, with its convenient, efficient and intuitive features, are widely used in the simulation research of asynchronous motor is convenient and save resources, to solve some complex problems has brought great convenience.Based on the Matlab software simulation, the asynchronous motor starting, speed and braking methods, in order to find ways to improve its performance, and compared with the theory, proves the correctness and the effectiveness of the model. Key words:Matlab; simulation; asynchronous motor1 设计目的和意义1.1 概述在科学技术发展迅速的当今社会，电机已经成为生活中必不可少的一部分，为人们的生产生活提供了极大的方便。
变频调速三相异步电动机的设计
变频调速三相异步电动机的设计本文将探讨变频调速技术在三相异步电动机设计中的应用。
本文将简要介绍变频调速技术的原理和发展概况；将详细阐述三相异步电动机的基本工作原理和设计步骤；将讨论变频调速技术在三相异步电动机设计中的应用及其优势。
变频调速技术是一种基于电力电子技术与微控制技术的调节电动机转速的方法。
它通过对电源频率的改变，实现对电动机的平滑调速。
变频调速技术具有高效、节能、精准控制等优点，已成为现代工业领域中广泛应用的调速技术之一。
近年来，随着电力电子器件的不断更新和微控制技术的进步，变频调速技术的性能和可靠性得到了极大的提高。
三相异步电动机是一种应用广泛的电动机类型，它利用电磁感应原理将电能转化为机械能。
三相异步电动机由定子和转子两部分组成，定子绕组接通电源后，产生旋转磁场，转子绕组在旋转磁场的作用下产生感应电流，进而产生电磁转矩，使电动机旋转。
三相异步电动机的设计核心是电磁场的分析和计算，以及转子结构和参数的优化。
三相异步电动机的设计步骤主要包括以下几个方面：（1）明确设计需求：根据实际应用场景，明确电动机的功率、转速、尺寸和温升等参数需求。
（2）选定电动机结构型式：根据应用场景的要求，选择电动机的结构型式，如封闭式、开启式、防护式等。
（3）确定电磁负荷：根据电动机的设计需求，计算电磁负荷，包括每相绕组的匝数、线径、磁路尺寸等。
（4）计算气隙磁通密度：通过电磁负荷的计算结果，计算气隙磁通密度，以确定电动机的电磁性能。
（5）优化转子结构和参数：根据气隙磁通密度计算结果，优化转子结构和参数，以获得更好的电磁性能和机械性能。
（6）设计定子铁心：根据电磁负荷和气隙磁通密度的计算结果，设计定子铁心，包括铁心尺寸、槽形和材料等。
（7）选择冷却方式：根据电动机的设计需求和结构型式，选择合适的冷却方式，如自然冷却、强迫通风冷却等。
变频调速技术在三相异步电动机设计中的应用及其优势变频调速技术在三相异步电动机设计中的应用，主要是通过在电源侧施加变频电压，达到调节电动机转速的目的。
异步电动机调速系统设计毕业设计论文完整版
题目：异步电动机调速系统设计
系 别：电气与电子工程系 专 业：电气工程及其自动化 姓 名：孙树鑫 学 号：1214040103 指导教师：王明杰
平顶山工学院
2008 年 05 月 23 日
异步电动机调速系统设计
异步电动机调速系统设计
摘要..........................................................................................................................................5
3 矢量控制系统原理..............................................................................................................27 3.1 控制系统原理图............................................................................................................27 3.2 转子磁链计算................................................................................................................29 3.2.1 转子磁链分析.............................................................................................................29 3.2.2 转子磁链计算.............................................................................................................30
三相异步电动机双速可逆变频调速PLC控制
三相异步电动机双速可逆变频调速PLC控制异步电动机变频调速所要求的变频电源几乎都采用静止式变频器。
利用变频器进行调速控制时，只需改变变频器内部逆变电路换流器件的开关顺序，即可以达到对输出进行换相的目的，很容易实现电动机的正、反转切换。
本文介绍了PLC在三相交流异步电动机变频调速系统方面的设计，说明了系统的控制策略和工作原理，探讨三相异步电动机双速可逆变频调速PLC控制。
1、PLC在三相交流异步电动机变频调速系统设计三相交流异步电动机变频调速系统，以可编程序控制器PLC 作为核心控制部件，通过速度传感器将电动机的转速信号传给PLC, PLC经过控制规律的运算后，给出控制信号，改变电动机输入电压的频率，来调节电动机的转速，从而构成了一个闭环的速度控制系统。
如图1 所示。
2、三相异步电动变频器电路连接的要点2.1变频器前面一定要加接触器输入侧接触器的作用。
一般说来，在断路器和变频器之间，应该有接触器。
a. 可通过按钮开关方便地控制变频器的通电与断电。
b. 发生故障时可自动切断变频器电源，如：变频器自身发生故障，报警输出端子动作时，可使接触器KM迅速断电，从而使变频器立即脱离电源。
另外，当控制系统中有其他故障信号时，也可迅速切断变频器电源。
2.2变频器与电动机之间是否接输出接触器并不要求和工频进行切换时，变频器与电动机接触器，则有可能在变频器的输出频率较高的致变频器跳闸。
a. 当一台变频器只控制一台电动机，且并不要求和工频进行切换时，变频器与电动机之间不要接输出接触器。
因为如果接入了输出接触器，则有可能在变频器的输出频率较高的情况下启动电动机，产生较大的启动电流，导致变频器跳闸。
b. 必须接输出接触器的情况有两种：当一台变频器接多台电动机时，每台电动机必须要有单独控制的接触器。
另外，在变频和工频需要切换的情况下，当电动机接至工频电源时，必须切断和变频器之间的联系。
通用变频器，一般都是采用交、直、交的方式组成，利用普通的电网电源运行的交流拖动系统，为了实现电动机的正、反转切换，必须利用触器等装置对电源进行换相切换。
基于PLC实现的三相异步电动机变频调速控制
基于Plc控制电机调速实验报告电控学院电气0904班李文涛0906060427—、实验名称：基于PLC实现的三相异步电动机变频调速控制二、实验目的：通过综合实验，使学生对所学过的可编程控制器在电动机变频调速控制中的应用有一个系统的认识，并运用自己学过的知识，自己设计变频调速控制系统。
要求用PLC控制变频器，通过光电编码器反馈速度信号达到电动机调速的精确控制，自己设计，自己编程，最后进行硬件、软件联机的综合调试，实现自己的设计思想。
三、实验器材：220V PLC实验台一套、380V变频器实验台一套、万用表一个、导线若干三、实验各部分原理：1．实验主要器件原理1)光电编码器：COM01030002040CH光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。
这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。
光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。
由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号；通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。
2）变频器：I原理概述变频调速能够应用在大部分的电机拖动场合，由于它能提供精确的速度控制，因此可以方便地控制机械传动的上升、下降和变速运行。
变频应用可以大大地提高工艺的高效性(变速不依赖于机械部分)，同时可以比原来的定速运行电机更加节能，变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容;电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波石电感。
矢量控制：U/f控制方式建立于电机的静态数学模型，因此，动态性能指标不高。
对于对动态性能要求较高的应用，可以采用矢量控制方式。
矢量控制的基本思想是将异步电动机的定子电流分解为产生磁场的电流分量(励磁电流)和与其相垂直的产生转矩的电流分量(转矩电流)，并分别加以控制。
毕设论文--异步电动机SPWM变频调速原理与仿真分析
异步电动机SPWM变频调速原理与仿真分析摘要在分析SPWM原理的基础上，利用MATLAB/SIMULINK软件构造了SPWM调速系统的仿真模型并说明了规则采样法的可行性。
该模型主要利用S-函数模拟自然采样法和规则采样法的控制规则并应用电力系统工具箱构建逆变桥和电机，能够比较好的模拟真实的系统并实现变频调速的功能。
通过对仿真结果的分析，对比自然采样法和规则采样法控制性能的差异，得出了规则采样法在工程实际中应用的可行性。
关键词：SPWM，异步电机，MATLAB，仿真，规则采样法，自然采样法The Simulation and Analysis of the Fundmental Principle of Asynchronous Motor SPWM Speed AdjustingABSTRACTBase on analizing SPWM principle, the SPWM velocity modulation system's simulation model has been constructed by using the MATLAB/SIMULINK software.After analizing the results of simulation,the feasibility of the regular sample law is given out. This model mainly uses the S- function analogue natural sampling law and the regular sampling method control rule and construct inverter and machine ,this model can simulate the real system and realize the frequency conversion velocity modulation function. The simulation results is given out in this paper, though analizing the simulation results and constrasting the difference of the control performance of natural sampling law and regular sampling,the application feasibility of the regular sampling law in the project has been obtained.KEYWORDS: SPWM ,aynchronous motor,MATLAB,simulation, regular sampling law, ntural sampling law目录摘要 (I)ABSTRACT .................................................................................................................................................... I I 1 绪论 (1)1.1交流调速系统的发展 (1)1.2交流调速系统的基本类型 (2)1.2.1 异步电动机调速系统的基本类型 (2)1.2.2 同步电动机调速的基本类型 (4)2 Siulink 仿真基础 (5)2.1 Simulink简介 (5)2.1.1 Simulink 启动 (5)2.1.2 Simulink 组成 (5)2.1.3 仿真过程 (6)2.2 Simulink 模块库简介 (6)2.3电力系统工具箱简介 (6)2.4 S-函数简介 (6)2.4.1 S-函数的基本概念 (6)2.4.2 S-函数的使用 (7)2.4.3 与S-函数相关的一些术语 (7)2.4.4 S-函数的工作原理 (8)2.4.5 编写M文件S-函数 (9)3 异步电动机变压变频调速系统 (11)3.1概述 (11)3.2变压变频调速的基本控制方式 (11)3.2.1 基频以下调速 (11)3.2.2 基频以上调速 (12)3.3异步电动机电压－频率协调控制时的机械特性 (12)4 PWM控制技术 (15)4.1 正弦脉宽调制原理及其优点 (15)4.1.1 SPWM原理 (15)4.1.2 SPWM的优点 (18)4.1.3关于SPWM的开关频率 (19)4.2 同步调制和异步调制 (19)4.2.1 异步调制 (19)4.2.2 同步调制 (19)4.2.3 分段同步调制 (20)4.3 SPWM波形的生成 (20)4.3.1 自然采样法 (20)4.3.2 规则采样法 (21)5 异步电动机SPWM变频调速仿真系统的设计 (23)5.1自然采样法系统的设计 (23)5.1.1 三角波的生成 (23)5.1.2 自然采样法SPWM 脉冲的生成 (25)5.1.3 直流电源 (25)5.1.4 逆变器的设计 (25)5.1.5 系统总框图的设计 (26)5.2 规则采样法系统的设计 (26)5.2.1 规则采样法脉冲的生成 (26)5.2.2 规则采样法系统总框图的设计 (28)5.3仿真分析 (28)5.3.1 额定转速（50HZ）的波形 (29)5.3.2 性能对比分析 (30)致谢 (36)参考文献 (37)1 绪论1.1 交流调速系统的发展[1]直流电气传动和交流电气传动在19世纪先后诞生。
YPT3变频调速三相异步电动机样本
YPT3系列变频调速三相异步电动机佳木斯电机股份有限公司YPT3系列变频调速三相异步电动机（机座号80mm～355mm）1.概述YPT3系列变频调速三相异步电动机是我公司自行开发设计的产品。
YPT3效率指标符合GB 18613-2012《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》中的“电动机节能评价值”中的3级效率的规定.本系列电动机机座号范围为80mm～355mm，功率等级和安装尺寸符合GB/T4772.1/IEC 60072-1和GB/T4772.2/ IEC 60072-2标准的规定。
2.产品特点2.1 电动机采用独立通风（冷却方式为IC416）和自扇冷却（冷却方式为IC411）两种通风结构，前者调频范围为0～60Hz，4极以上可扩大调频范围,后者调频范围为35～60Hz。
2.2电动机主接线盒和独立风机的接线盒位于机座的顶部，可以左右出线，满足用户不同出线方式的要求；2.3机座号160及以上电机，可以根据用户需要提供定子测温装置、轴承测温装置、加热器、不停机注排油装置；2.4 机座号225及以上电机，可根据用户需要提供底脚调整螺栓孔；2.5 非轴伸端可安装编码器、测速机等辅助设备。
2.6 接线盒、机座、端盖和风罩的外形美观、样式新颖，并且有利于降噪和通风；2.7 电动机采用热分级为155（F）级绝缘系统，从而延长电机的使用寿命；2.8 电动机工作制为S1；2.9 外壳防护等级为IP55；2.10 如用于各种特殊环境，如：“W”、“TH”、“WTH”、“F1”、“F2”、“WF1”及“WF2”，其中：W为户外防轻腐蚀；TH为湿热；WTH为户外湿热；F1为户内防中等防腐；F2为户内防强腐蚀；WF1为户外防中等腐蚀；WF2为户外防强腐蚀，需在定货时提出。
2.11为了方便连接负载，在电动机轴伸端面均预留有C型中心孔；2.12机座号132及以上在电机机座底部安装有排水阀（安装方式为卧式）；2.13 电动机的高质量保证了很高的运行可靠性；具有高效、节能、安全、环保等特点。
三相的异步电动机变频调速系统设计的及仿真
三相的异步电动机变频调速系统设计的及仿真引言：在现代工业生产中，电动机作为一种重要的动力设备，广泛应用于各种机器和设备中。
为了满足不同工艺和运行要求，需要调节电动机的运行速度。
传统的方法是通过改变电源的频率来达到调速的目的。
然而，这种方法存在一定的局限性，无法实现精确的调速效果。
因此，引入变频调速系统成为了提高电机调速性能的有效手段。
本文将对三相异步电动机变频调速系统的设计及仿真进行详细介绍。
一、系统设计：1.变频器设计：变频器是变频调速系统的核心部分，用于将输入电源的频率和电压变换成适合电动机工作的频率和电压。
变频器由整流器、滤波器和逆变器组成。
整流器将输入的交流电变换成直流电，滤波器用于平滑输出电压，逆变器将直流电转换成可控的交流电输出。
变频器还包括控制模块，用于实现调速功能。
2.控制系统设计：控制系统包括速度传感器、PID控制器和功率放大器。
速度传感器用于实时测量电机转速，PID控制器根据设定转速和实际转速之间的差异，调节变频器的输出频率和电压，以实现电机的准确调速。
二、系统仿真：为了验证设计的可行性和调速性能，可以使用MATLAB/Simulink进行系统仿真。
具体的仿真流程如下：1. 搭建电机模型：根据电机的参数和等效电路，搭建电机的MATLAB/Simulink模型，包括电机的输入端口、输出端口和机械负载。
2. 设计控制系统：在Simulink中添加速度传感器、PID控制器和功率放大器，并与电机模型连接起来。
3.设定仿真参数：设置电机的参数、控制系统的参数和仿真时间等参数。
4.进行仿真实验：根据实际需求，设置不同的转速设定值，观察电机的响应情况，如稳态误差和调速时间等。
5.优化系统性能：根据仿真结果，调整参数和控制策略，优化系统的调速性能，如减小稳态误差和调速时间。
三、结论：三相异步电动机变频调速系统是一种能够实现精确调速的调速方案。
通过合理设计和仿真验证，可以得到一个性能稳定、调速精度高的变频调速系统。
三相异步电机交流变频调速系统设计实验
三相异步电机交流变频调速系统设计实验指导书仇国庆编写重庆邮电大学自动化学院测控技术实验中心2010/11/2三相异步电机交流变频调速系统设计实验指导书一、实验目的：1. 了解三相异步电机调速的方法；2. 熟悉交流变频器的使用；3. 掌握三相异步电机交流变频调速系统设计。
4. 交流异步电动机机械特性及变频调速特性测试二、控制系统设计要求系统设计要求能够实现三相异步电动机的如下状态的控制：正转；反转；停止；点动；加速；减速。
图1 控制系统硬件结构图三、基本知识：1.异步电动机调速系统种类很多，常见的有：(1)降电压调速；(2)电磁转差离合器调速(3)绕线转子异步电机转子串电阻调速(4)绕线转子异步电机串级调速(5)变极对数调速(6)变频调速等等。
2.三相交流异步电动机2.1 异步电动机旋转原理异步电动机的电磁转矩是由定子主磁通和转子电流相互作用产生的。
n转速顺时针旋转，转子绕组切割磁力线，产生转子电流⑴磁场以⑵通电的转子绕组相对磁场运动，产生电磁力⑶ 电磁力使转子绕组以转速n 旋转，方向与磁场旋转方向相同2.2 旋转磁场的产生旋转磁场实际上是三个交变磁场合成的结果。
这三个交变磁场应满足：⑴ 空间位置上互差rad 3/2π电度角。
由定子三相绕组的布置来保证⑵ 在时间上互差rad 3/2π相位角（或1/3周期）。
由通入的三相交变电流来保证。
2.3 电动机转速产生转子电流的必要条件：是转子绕组切割定子磁场的磁力线。
因此，转子的转速n 必须低于定子磁场的转速0n 。
两者之差称为转差：n n n -=∆0转差与定子磁场转速（常称为同步转速）之比，称为转差率：0/n n s ∆=同步转速0n 由下式决定：p f n /600=上式中，f 为输入电流的频率，p 为旋转磁场的极对数。
由此可得转子的转速：p s f n /)1(60-=3.异步电动机调速由转速p s f n /)1(60-=可知异步电动机调速有以下几方法：(1) 改变磁极对数p （变极调速）定子磁场的极对数取决于定子绕组的结构。
基于PLC的三相异步电机变频调速系统的设计
高等教育自学考试本科毕业论文基于PLC的三相异步电机变频调速系统的设计考生姓名：彭中建准考证号： 011811306047 专业层次：本科院（系）：机械与动力工程学院指导教师：唐晓庆职称：讲师重庆科技学院二O一三年七月十五日高等教育自学考试本科毕业论文基于PLC的三相异步电机变频调速系统的设计考生姓名：彭中建准考证号： 011811306047专业层次：本科指导教师：***院（系）：机械与动力工程学院重庆科技学院二O一三年七月十五日摘要随着科技的进步，电机的运用已经深入到各行各业的各个领域。
而现今也是一个资源高度消耗造成能源匮乏的时代，在这个时候考虑如何让其在高可靠性的同时又有效的节约能源耗费提高自身的效率，这不仅可以使企业的生产成本降低，而且对于社会的可持续发展有着重要的意义。
本文所讨论的是利用PLC控制的三相异步电机变频调速的基本原理与实现方法。
三相异步电机一般的调速方法有：降压调速，转子回路串电阻调速，变极调速，串极调速，变频调速等。
但是这些调速方法都有着各自的缺点，降压调速的调速范围很小，没有多大的实用价值；转子回路串电阻调速不利于空载或轻载调速，效率低，经济性差；变极调速调速的平滑性差；串极调速的控制设备复杂，成本高，控制困难。
所以调速性能至少需从两方面考虑。
第一，应从节能和提高效率的角度考虑，应将损耗在转子附加电阻上的能量吸收，转化成别的有用的能量或反馈到电网，以提高传动系统的效率。
第二，应从高性能调速要求考虑，应用控制理论，将其组成闭环调速控制系统，满足调速精度、动态响应等各项指标的要求。
综上所述，利用PLC控制的变频调速系统，是使三相异步电动机实现高性能高效率调速的有效办法。
通过改变定子绕组的供电频率f来实现，当转差率s一定时，电动机的转速n基本上正比于f。
很明显，只要有输出频率可以平滑调节的变频电源，就能平滑的调节异步电动机的转速。
关键词：变频调速，PLC，异步电机The three-phase asynchronous motor variable frequency speed regulation system based on PLC designAbstractHuman being is seriously threatened by exhausting mineral fuel, such as coal and fossil oil. As a kind of new type of energy sources, solar energy has the advantages of unlimited reserves, existing everywhere,using clean and economical .But it also has disadvantages ,such as low density,intermission,change of space distributing and so on. These make that the current series of solar energy equipment for the utilization of solar energy is not high. In order to keep the energy exchange part to plumb up the solar beam,it must track the movement of solar.In this paper, the solar tracking system of the mechanical part and control system part are designed.Mechanical structure mainly includes the main spindle, stepping motors, gears and gear ring, and so on. When the sun's rays has a deviation, small gear are rotated by stepper motor according to the control signal from MCU. And the large gear and main spindle is rotated by small gear in order to track to achieve the level direction.At the same time, another small gear is rotated by another stepper motor according to the control signal.And the large gear and the solar panels are rotated by the small gear in order to track to achieve the vertical direction. Solar is tracked by the two stepper motors together.Control system mainly includes the sensors part, stepper motor, MCU system and the corresponding external circuit, and so on. Photoelectric detection system is used to track solar. Sensors use photosensitive resistance. The two same photosensitive resistances were placed in east and west direction of the bottom edge .When the two photosensitive resistances received different light at the same time, the signal from comparison circuit is sent to MCU in order to rotate stepping motors.Keywords: Frequency control, PLC, asynchronous motor目录中文摘要 (I)英文摘要 ........................................................................................... 错误!未定义书签。
(完整版)《三相异步电动机变频调速系统的设计》
控制电路：采用8051单片机和SPWM波生成芯片SA4828，控制电路的主要功能是接受各种设定信息和指令，根据这些指令和设定信息形成驱动逆变器工作的信号。这些信号经过光电隔离后去驱动开关管的关断。）
5、方案的可行性分析：
（1）参考了相关的文献和记录，并在老师的指导下制定了可行的计划。
整流电路：整流部分将交流电变为脉动的直流电，必须加以滤波。在本设计中采用三相不可控整流。它可以使电网的功率因数接近1。
滤波电路：因在本设计中采用电压型变频器，所以采用电容滤波，中间的电容除了起滤波作用外，还在整流电路与逆变电路间起到去耦作用，消除干扰。
逆变电路：逆变部分将直流电逆变成我们需要的交流电。在设计中采用三相桥逆变，开关器件选用全控型开关管IGBT。
[6]周志敏.变频调速系统工程设计与调试,人民邮电出版社,2009.
[7]张占彪.试论变频调速异步电动机在设计中的注意要点,2014.
[8]《电气应用》2011年总索引.电气应用,2012.
[9]崔坚.西门子S7可编程控制器STEP7编程指南,机械工业出版社,2007.
[10]Low-voltage distribution design specifications [S]. China plans Press.2006.
直到上世纪80年代，电力电子的发展变成了用晶闸管整流供电和现代控制论的迅猛发展是交流调速器取代直流调速成为必然。进入90年代，通用变频器以优异的控制性能，在调速领域独树一帜，并在工业领域及家电产品中得到迅速推广。此外，变频技术和变频制造从一般意义的拖动技术中分离出来，成为世界各国在工业自动化和机电一体化领域中争抢先站的阵地，各发达国家更是在该技术领域注入极大地人力物力，使之目前已进入高新技术行业。在进入21世纪的今天，电力电子器件的基片已从硅变换为碳化硅，使电力电子新元件具有了耐高压、低损耗、耐高温的优点。
基于PLC控制的三相异步电动机变频调速系统设计
控制装置选用西门子￥７２００系￣ＩｊＰＬＣ ＣＰＵ２２４ＸＰＣＮ， 这种 型号的ＰＬＣ除了带有输 入输 出点外 ，还有 １个模拟
２０１２￣ 第第 ６期ｗｍｖ． ｔｙｊ ｘ ． ｎ麓ｅｔ ９ ’７ １Ｉ
．
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造
量输入 点和 １个模 拟量输 出点。这一型号ＰＬＣ输 出的模 拟量是０～１０Ｖ，对应的整型数据是０～３２ ０００，能够满 足变频 器模拟 电压调速控制的需要 。
【关键词】异 步电动机 变频调速 ＰＬＣ
一 、 前言
三 相异 步 电动机 因其结 构牢 固 ，制造方 便 ，价格 低廉 ，运行可靠 ，容易做成高转速 、高 电压 、大 电流 、 大容 量的 电动机 ，在 工业生 产 系统 中得到 了广泛 的应 用。随着工业控制要求的不断发展 ，对 电动机速度控制 的要求也越来越高 ，三相异步 电动机调速 的方法很 多， 调压 、串电阻 、滑差 、变频等方式都不 同程度地应用于 各种 各样 的工控 领域 。随着 变频 技术 的发展 ，变 频 器 越来越 多地被应 用于调速 场合 。ＰＬＣ 因其具 有可靠性 高 ，抗干扰能力强 ，系统的设计 ，建造工作量小 ，维护 方便及容易改造的特点 ，长期以来始终是现代工业控制 领域的主流控制设备 。本文介绍 的以ＰＬＣ为控制核心 ， 结合变频器构成的三相异步 电动机调速 系统 ，可实现速 度的设定与连续可调。
三相异步电动机变频调速与仿真
工 业 技 术118科技资讯 SC I EN C E & TE C HN O LO G Y I NF O R MA T IO N在当今世界发展潮流中,能源问题愈加凸显,电能作为消耗最多也浪费最多的能源中的一种,长久以来,各国学者专家把如何高效利用电能减少浪费作为研究课题;随着我国国民经济的飞速发展,电机应用于国民经济各个领域,推行高效的节能的电机保证电网稳定和安全运行、电能高效利用已成为必然趋势。
电机调速广泛存在于我们周围,其主要分类有直流电机和交流电机。
直流电机好控制,因此用在很多场合。
电力电子控制器件的发展、各种控制方法在应用上的逐步成熟,未来交流电机应用将远大于直流电机。
1 调速系统硬件电路的设计1.1 硬件概述基于TMS320LF2407A的总体硬件结构图如图1所示。
主电路选择交-直-交电压型变频器。
整流桥采用二极管三相整流全桥,逆变桥采用IPM作为功率器件,DC-link环节利用大电容滤波。
控制电路共两大部分,TMS320LF2407A DSP核心电路和其外部扩展电路。
1.2 逆变电路模块设计逆变电路采用IPM(Intelligent Power Module),有关IPM的优点前文已经做过介绍,在此主要是根据该文所控电机选用合适的IPM.逆变桥每个IGBT承受双向峰值电压为:V U U m 537380221 (1)考虑到2～2.5倍的安全系数,可取耐压值为1200V。
考虑 2～2.5 倍的安全裕量,通态峰值电流取25A。
因此,选用PM25RSB-120型IPM。
1.3 泵升电压限制电路设计由于电压型变频器很难实现再生制动,可用电阻Rb消耗电机制动过程中产生能量。
电机制动时,整流器与逆变器都工作在整流状态,此时电机发电,电容双向充电,DC环节的直流电压(泵升电压)就会变大,对此电压不限制,就可能击穿IGBT。
为此要给电动机提供一条降压路径。
IPM 自带制动单元,Br、B为其信号出入后, DSP通过图1中的两个10k的电阻 R1、 R2检测电容器端电压,测得电压高于正常直流电压一定倍数时,DSP 的 I/0 口发出信号,并经过光电隔离触发IGBT7,使其导通,从而使电容器储存的能量消耗在制动电阻上。
基于西门子S7-200PLC的三相异步电动机调速实验系统设计
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基于西门子 S7-200PLC 的三相异步电动机 调速实验系统设计
郭志冬
（三门峡职业技术学院，河南 三门峡 472000）
数字量输出，10 点数字量输出；2 路模拟量输入，1 路模拟量输出。触摸屏采用西门子 Smart 700IE，提 供了人机界面的标准功能，经济实用，具备高性价 比；和 S7-200 西门子 PLC 组成完美的小型自动化 解决方案。变频器采用西门子 V20 变频器，变频器 具有调试过程快捷、易于操作、稳定可靠以及经济 高效的特点，内置常见的连接宏与应用宏，简化操 作，开箱即用[4]。
是一门地位非常重要的专业核心课程。这门课程主
要培养学生在工业自动化控制系统中分析问题和
解决问题的能力，课程的特点是突出应用性和实践
性。课程教学多采用实践教学和理论教学一体化的
教学模式，实践教学过程中要利用计算机和实训装
置或实验系统进行学习。其中，电机的调试控制及
其实验系统是 PLC 应用中最具实用价值和应用意
·80·
滁州职业技术学院学报 圆园18 年第 3 期
备中[3]。本文中采用的编码器型号为 LPD3806-400BM-
G5-24C，为增量型编码器，轴转一周输出 400 脉冲，
AB 两相输出，使用时通过联轴器和电机轴相连，与
电机同步旋转，输出脉冲信号和 PLC 的输入端连
接，通过 PLC 内部的高速计数器对脉冲数进行计
渊二冤编码器的测速原理 光电编码器是一种将机械几何位移量转换成数 字量或脉冲信号的光电转换传感器，根据其刻度方 法和输出形式可分为增量型和绝对型两种。这是目 前应用最多的传感器，广泛应用于数控机床、私服系 统、机器人、雷达等需要检测角度和转速的装置和设
异步电动机变频调速系统的设计与仿真.
异步电动机变频调速系统的设计与仿真1. 异步电动机概述交流电动机，主要指笼式异步电动机和同步电动机。
它主要用于不需要变速的电力传动系统中，其原因是:1)不论是异步电动机还是同步电动机，唯有改变定子供电频率调速最为方便，而且可以获得优异的调速特性。
而大容量的变频电源却在长时期内没有得到很好的解决。
(2)异步电动机和直流电动机不同，它只有一个供电回路定子绕组，致使其速度控制比较困难，不像直流电动机那样通过控制电枢电压或控制励磁电流均可方便地控制电动机的转速。
然而，自20世纪50年代末开始，电气传动领域中进行着一场重要的技术革命一将原来只用于恒速传动的交流电动机实现速度控制，以取代制造复杂、价格昂贵和维护麻烦的直流电动机。
随着电力电子器件及微电子技术的不断进步以及现代控制理论向交流电气传动领域的渗透，现在从数百瓦的伺服系统到数万千瓦的特大功率高速传动系统;从一般要求的小范围调速传动到高精度、快响应和大范围的调速传动;从单机传动到多机协调运转，几乎都可采用交流调速传动。
交流调速传动的客观发展趋势己表明，它完全可以直流传动相媲美、相抗衡，并有取代的趋势。
异步电机可以采用调压调速、改变极对数调速、串电阻调速、变频调速等。
在交流调速诸多方式中，变频调速是最有发展前途的一种交流调速方式，也是交流调速的基础和主干内容。
变频装置有交一直一交系统和交一交系统两大类。
交一直一交系统在传统电压型和电流型变频器的基础上正向着脉宽调制(PWM)型变频器和多重化技术方向发展，而交一交变频器应用于低速大容量可逆系统有上升趋势现代电力电子、微电子技术和计算机技术的飞速发展，以及控制理论的完善、各种工具的日渐成熟，尤其是专用集成电路、DSP和FPGA近年来令人瞩目的发展，促进了交流调速的不断发展。
目前异步电机变频调速控制己经成为一门集电机、电力电子、自动化、计算机控制和数字仿真为一体的新兴学科。
2. 异步电机数学模型异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。
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三相异步电动机变频调速系统设计及仿真引言
随着科技的发展和电力系统的逐步完善，三相异步电动机在工业和民用领域中广泛应用。
为了满足不同负载条件下的调速需求，变频调速技术成为了最为常用的方案之一、本文基于三相异步电动机的特点，设计了一个简单的变频调速系统，并通过仿真验证了系统的性能。
一、系统结构设计
根据三相异步电动机变频调速系统的基本结构，本文设计了以下几个部分：输入电源模块、变频器模块、电机驱动模块和反馈传感器模块。
1.输入电源模块
输入电源模块通常由整流器和滤波器组成，用于将交流电转换为直流电，并通过滤波器减小输出的纹波电压。
本文采用了简化的输入电源模块结构，以简化设计和仿真过程。
2.变频器模块
变频器模块是整个系统的核心部分，用于将直流电转换为固定频率或可调频率的交流电。
本文采用的是PWM（脉宽调制）变频器，控制器利用脉宽调制技术对直流电进行精细的调节，从而实现对输出频率的控制。
3.电机驱动模块
电机驱动模块主要由电机和驱动器组成，用于将变频器输出的交流电转换为机械能，驱动电机工作。
本文使用了三相异步电动机作为驱动器，并采用了传统的电动机驱动方式。
4.反馈传感器模块
反馈传感器模块用于获取电机的运行状态和工作参数，实时反馈给控
制器，以实现对整个系统的闭环控制。
常用的反馈传感器有电流传感器、
速度传感器和位置传感器等。
二、设计流程
本文设计的变频调速系统采用闭环控制方式进行控制，设计流程如下：
1.确定控制策略
根据系统需求，选择适合的控制策略。
常用的控制策略有PI控制、
模糊控制和神经网络控制等。
本文选择了基于PI控制的控制策略。
2.设计控制器
根据控制策略设计控制器，主要包括比例环节和积分环节。
比例环节
用于根据偏差信号产生控制量，积分环节用于消除系统的静态误差。
本文
设计了基于PI控制器的控制器。
3.仿真系统建模
根据系统的物理特性，建立仿真系统的数学模型。
本文仿真系统采用
母线电压法，通过电机的等效电路进行建模和仿真。
4.仿真验证
在仿真软件中进行参数设置和初始条件设置，进行系统仿真。
通过观
察系统输出的波形及时进行调整和优化，直到满足要求的性能指标。
三、仿真结果与分析
通过仿真软件进行验证，本文设计的三相异步电动机变频调速系统达
到了预期的设计目标。
系统输出的波形稳定，调速性能良好，调速范围广。
通过调整控制器参数，系统响应速度可以得到一定程度的提高。
四、总结与展望
本文设计了一个简单的三相异步电动机变频调速系统，并通过仿真验
证了系统的性能。
该系统具有调速范围广、性能稳定可靠的特点。
然而，
由于篇幅的限制，本文没有涵盖所有细节和实物实验。
未来的工作可以进
一步完善系统的设计和优化，加入更多的特性和功能，并进行实物实验验
证系统的性能。
总之，三相异步电动机变频调速系统是目前工业和民用领域中常用的
调速方案之一，通过系统的设计和仿真可以实现对电机运行状态的精细控制，满足不同负载条件下的调速需求，具有广阔的应用前景。