最新5交流电动机调速系统仿真汇总
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交流调速系统的仿真
电力拖动控制系统仿真
5、仿真电路：
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交流调速系统的仿真
电力拖动控制系统仿真
（1）主电路部分 三相对称电源、晶闸管整流桥、交流电动机、脉冲发生器 。
（2）控制电路部分 由Step，GI和Fcn模块组成，其中Step 给出阶跃起动信号，GI
模块用于设定起动曲线，函数Fcn用于使控制信号与触发器输入情 号要求相匹配。
析模块提取，该模块位于Extras library/Measurements group。 （4）观察PWM逆变器输出，使用示波器的放大功能以便观看波
形。
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交流调速系统的仿真
电力拖动控制系统仿真
5.5 三相异步电动机矢量变频调速系统仿真
1、系统模型与模型说明 ☆三相异步电动机有电流控制的PWM逆变器供电。 ☆电机驱动机械负载，惯性为J ，摩擦系数为B ，负载转矩为TL。 ☆转速控制环使用比例积分控制器产生q轴电流。 ☆q轴电流iq*控制电机输出转矩， d轴电流id*控制控制电机磁通。 ☆ DQ-ABC模块用于 将 id* 和 iq*转换为 ia*, ib*, and ic*。 ☆用于电压、电流测量模块满足信号提取和可视化目的。
电力拖动控制系统仿真
仿真曲线4：定子、转子电流
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交流调速系统的仿真
电力拖动控制系统仿真
3、仿真说明 （1）仿真参数，由于逆变器开关频率为1980Hz，相对误差设定
为1e-7。 （2）电机定子、转子电流谐波成分较多，电磁转矩也是一样，
但转速由于电机的惯性作用比较平滑。 （3）电机定子端电压的有效值的基波成分，可有采用傅立叶分
称绕组产生的空间旋转磁场可以用百度文库相对称绕组来等效。
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交流调速系统的仿真
电力拖动控制系统仿真
2、两相静止坐标系和两相旋转坐标系的变换 两相静止坐标系和两相旋转坐标系的变换是用于建立两相静止绕
组和两相旋转绕组间电压或电流之间的关系。
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交流调速系统的仿真
电力拖动控制系统仿真
3、三相静止坐标系和两相旋转坐标系的变换 三相静止坐标系到两相任意旋转坐标系的变换矩阵为 两相任意旋转坐标系到三相静止坐标系的变换矩阵为
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5.4 异步电动机PWM逆变器驱动仿真
1、电路描述 三相电动机额定功率3马力，额定电压220V，额定转速1725转， 由SPWM逆变器供电。电网频率为60Hz，三角波频率为1980Hz。 PWM逆变器由Simulink基本模块搭建。输出电压通过受控电压源 模块向异步电动机定子绕组供电，转子短路。为仿真逆变器与电机 间电抗器的影响，定子漏电感LIs设为实际值的二倍，负载转矩设 为11.9N.m。 电机静止启动，转速设定为额定值，达到额定转速时间为0.9s。
如果频率较低，定子阻抗压降所占比重较大，电动机难以保持气 隙磁通不变，电动机的最大转矩将随频率的下降而减小。为使电动 机在低频低速时仍有较大的转矩，需要进行低频电压补偿。
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交流调速系统的仿真
电力拖动控制系统仿真
2、恒压频比变频调速系统的基本原理结构 由升降速时间设定、U／f 曲线、SPWM调制和驱动组成。
一定限制，当控制角较大时，调压器输出电压过低，电动机起动转 矩太小．电动机不能起动；当控制角小于电动机功率因数角时，调 压器失去调压作用，调压器输出全电压；本例调压器触发模块移相 控制电压Uc与控制角的关系如图所示。综合以上因素在控制环节 中设置函数匹配环节，匹配关系式为：
其中：6.5为能使电动机起动的最小控制电压 u(1)为给定积分器输出。
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交流调速系统的仿真
电力拖动控制系统仿真
☆给定积分GI模块：
其中放大器(Gain)的作用是使积分时间常数不受放大器输入偏差 大小的影响，本例中放大倍数取为1000。
限幅器用于设定积分时间常数，调节限幅器的上下限可以调节给 定积分器输出曲线的上升斜率。
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交流调速系统的仿真
电力拖动控制系统仿真
☆ Fcn模块： 晶闸管三相调压器给电动机供电时，晶阳管控制角的移相范围受
2、仿真模型及结果
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交流调速系统的仿真
电力拖动控制系统仿真
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交流调速系统的仿真
电力拖动控制系统仿真
仿真曲线1：SPWM调制信号
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交流调速系统的仿真
电力拖动控制系统仿真
仿真曲线2：SPWM电压信号
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交流调速系统的仿真
电力拖动控制系统仿真
仿真曲线3：转速、电磁转矩信号
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交流调速系统的仿真
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电力拖动控制系统仿真
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电力拖动控制系统仿真
5.2 转速开环恒压频比控制交流异步电动机调速系统仿真
1、恒压频比控制的交流异步电动机调速系统特点 在基频以下的调速过程中可以保持电动机气隙磁通基本恒定，在
相同转矩条件下电动机的转差率基本不变，所以电动机有较硬的机 械特性，使电动机有较好的调速性能。
3、仿真电路
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电力拖动控制系统仿真
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交流调速系统的仿真
电力拖动控制系统仿真
4、模型
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交流调速系统的仿真
电力拖动控制系统仿真
☆取整环节(integer)，使频率为整数。 ☆ V—F曲线由函数发生器Fcn产生，根据频率确定相应的电压值，其
函数表达式为 ☆函数模块ua、ub、uc分别用于产生三相调制信号。
交流调速系统的仿真
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5交流电动机调速系统仿真
交流调速系统的仿真
电力拖动控制系统仿真
5.1 交流电动机减压软起动系统仿真
1、降压软起动存在问题 在有限供电系统中较大存量的交流电动机起动时，由于起动电
流过大，会引起电网电压下降，而影响其他用电设备的正常工作。 2、传统的减压起动方法：星—三角起动和自耦变压器起动等。 3、现代的减压起动方法：应用晶闸管交流调压原理构造软起动器。 4、晶闸管软起动器的电气原理图
其中u(1)、u(2)、u(3)依次表示电压、频率和时间。
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交流调速系统的仿真
电力拖动控制系统仿真
5、仿真参数
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6、仿真曲线
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交流调速系统的仿真
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5.3 空间矢量的坐标变换
1、三相静止坐标系和两相静止坐标系的变换 在功率不变的条件下，按磁动势相等的原则，交流电机中三相对
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5、仿真电路：
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电力拖动控制系统仿真
（1）主电路部分 三相对称电源、晶闸管整流桥、交流电动机、脉冲发生器 。
（2）控制电路部分 由Step，GI和Fcn模块组成，其中Step 给出阶跃起动信号，GI
模块用于设定起动曲线，函数Fcn用于使控制信号与触发器输入情 号要求相匹配。
析模块提取，该模块位于Extras library/Measurements group。 （4）观察PWM逆变器输出，使用示波器的放大功能以便观看波
形。
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5.5 三相异步电动机矢量变频调速系统仿真
1、系统模型与模型说明 ☆三相异步电动机有电流控制的PWM逆变器供电。 ☆电机驱动机械负载，惯性为J ，摩擦系数为B ，负载转矩为TL。 ☆转速控制环使用比例积分控制器产生q轴电流。 ☆q轴电流iq*控制电机输出转矩， d轴电流id*控制控制电机磁通。 ☆ DQ-ABC模块用于 将 id* 和 iq*转换为 ia*, ib*, and ic*。 ☆用于电压、电流测量模块满足信号提取和可视化目的。
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仿真曲线4：定子、转子电流
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3、仿真说明 （1）仿真参数，由于逆变器开关频率为1980Hz，相对误差设定
为1e-7。 （2）电机定子、转子电流谐波成分较多，电磁转矩也是一样，
但转速由于电机的惯性作用比较平滑。 （3）电机定子端电压的有效值的基波成分，可有采用傅立叶分
称绕组产生的空间旋转磁场可以用百度文库相对称绕组来等效。
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2、两相静止坐标系和两相旋转坐标系的变换 两相静止坐标系和两相旋转坐标系的变换是用于建立两相静止绕
组和两相旋转绕组间电压或电流之间的关系。
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3、三相静止坐标系和两相旋转坐标系的变换 三相静止坐标系到两相任意旋转坐标系的变换矩阵为 两相任意旋转坐标系到三相静止坐标系的变换矩阵为
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5.4 异步电动机PWM逆变器驱动仿真
1、电路描述 三相电动机额定功率3马力，额定电压220V，额定转速1725转， 由SPWM逆变器供电。电网频率为60Hz，三角波频率为1980Hz。 PWM逆变器由Simulink基本模块搭建。输出电压通过受控电压源 模块向异步电动机定子绕组供电，转子短路。为仿真逆变器与电机 间电抗器的影响，定子漏电感LIs设为实际值的二倍，负载转矩设 为11.9N.m。 电机静止启动，转速设定为额定值，达到额定转速时间为0.9s。
如果频率较低，定子阻抗压降所占比重较大，电动机难以保持气 隙磁通不变，电动机的最大转矩将随频率的下降而减小。为使电动 机在低频低速时仍有较大的转矩，需要进行低频电压补偿。
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2、恒压频比变频调速系统的基本原理结构 由升降速时间设定、U／f 曲线、SPWM调制和驱动组成。
一定限制，当控制角较大时，调压器输出电压过低，电动机起动转 矩太小．电动机不能起动；当控制角小于电动机功率因数角时，调 压器失去调压作用，调压器输出全电压；本例调压器触发模块移相 控制电压Uc与控制角的关系如图所示。综合以上因素在控制环节 中设置函数匹配环节，匹配关系式为：
其中：6.5为能使电动机起动的最小控制电压 u(1)为给定积分器输出。
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交流调速系统的仿真
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☆给定积分GI模块：
其中放大器(Gain)的作用是使积分时间常数不受放大器输入偏差 大小的影响，本例中放大倍数取为1000。
限幅器用于设定积分时间常数，调节限幅器的上下限可以调节给 定积分器输出曲线的上升斜率。
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☆ Fcn模块： 晶闸管三相调压器给电动机供电时，晶阳管控制角的移相范围受
2、仿真模型及结果
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仿真曲线1：SPWM调制信号
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仿真曲线2：SPWM电压信号
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仿真曲线3：转速、电磁转矩信号
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5.2 转速开环恒压频比控制交流异步电动机调速系统仿真
1、恒压频比控制的交流异步电动机调速系统特点 在基频以下的调速过程中可以保持电动机气隙磁通基本恒定，在
相同转矩条件下电动机的转差率基本不变，所以电动机有较硬的机 械特性，使电动机有较好的调速性能。
3、仿真电路
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4、模型
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☆取整环节(integer)，使频率为整数。 ☆ V—F曲线由函数发生器Fcn产生，根据频率确定相应的电压值，其
函数表达式为 ☆函数模块ua、ub、uc分别用于产生三相调制信号。
交流调速系统的仿真
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5交流电动机调速系统仿真
交流调速系统的仿真
电力拖动控制系统仿真
5.1 交流电动机减压软起动系统仿真
1、降压软起动存在问题 在有限供电系统中较大存量的交流电动机起动时，由于起动电
流过大，会引起电网电压下降，而影响其他用电设备的正常工作。 2、传统的减压起动方法：星—三角起动和自耦变压器起动等。 3、现代的减压起动方法：应用晶闸管交流调压原理构造软起动器。 4、晶闸管软起动器的电气原理图
其中u(1)、u(2)、u(3)依次表示电压、频率和时间。
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电力拖动控制系统仿真
5、仿真参数
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6、仿真曲线
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5.3 空间矢量的坐标变换
1、三相静止坐标系和两相静止坐标系的变换 在功率不变的条件下，按磁动势相等的原则，交流电机中三相对