第6章 交流电机调速系统仿真 《电力电子电机控制系统仿真技术》课件
交流调速技术与系统ppt课件完整版
1.2.1.1变频调速
1. 变频调速的基本要求及机械性能 ⑴. 保持磁通为额定值 ① E1 f 1恒定
图1-1 异步电动机的稳态等效电路
转子电流
I 2
E2
x ( r2 ) 2
2 2
s
E1
x ( r2) 2
2 2
s
电磁功率
PM
m1
I
2
2
r 2
s
电磁转矩
2
T
PM 1
2
PM f1
P2 T 2n2 9550
Ps P1 P2 T 2 (n1 n2) 9550
离合器输出转矩为 T 2 9550Ps n1 n2
图1-20 电磁转差离合器的机械特性
4. 双馈调速及串级调速
（1）双馈调速 双馈调速是将定、转子三相 绕组分别接入两个独立的三相对称电源：定 子绕组接入工频电源；转子绕组接入频率、 幅值、相位都可以按照要求进行调节的交流 电源，即采用交-交变频器或交-直-交变频器 给定子绕组供电。其中，必须保证的是在任 何情况下转子外加电压的频率都要与转子感 应电动势的频率保持一致。当改变转子外加 电压的幅值和相位时就可以调节异步电动机 的转速，也可以调节定子侧的功率因数。
1 2 f1
(
1
2 f1
)2
( L1
L2
)2
可见，保持U1/f1恒定进行变频调 速时，最大转矩将随f1的降低而 降低。
图1-3 保持U1/f1恒定时，变频调速时的机械特性
（2）．保持电压为额定值
此时气隙磁通 将随着频率f1的升高而反比 例下降，类似于直流电动机的弱磁升速。
T
2 f1
m1 pNU12 r2 s
《交直流调速系统》第六章交流电动机调速及变频原理
交直流调速系统：交流电 动机调速及变频原理
交直流调速系统是当今工业领域中应用最广泛的电机调速方式之一。本文将 介绍其工作原理、控制方式、实验结果以及应用领域。
交直流调速系统简介
工作原理
交直流调速系统将交流电网变频后的电能， 通过调整输出电压的频率和振幅，实现对交 流电动机转速的精确控制。
应用领域
广泛应用于各种机械传动、液力传动和水泵 等控制系统中。
交流电动机调速系统的应用领域
自动化系统中的应用
在各种自动化生产设备中被 广泛应用，如印刷机、纺织 机、机床等清
电力系统的应用
在电力和水泵工业中，它们 通常被用于驱动变速风扇、 汽轮机、输电水泵和空气压 缩机。
船舶和铁路设备的 应用
在船舶和铁路设备中，变频 系统被用于调节主推进电机 和发动机。
总结和展望
优点
能够提高电机的转速调节精度、降低噪声和 振动，操作简便、维护方便。
未来发展
随着电力电子技术的发展和应用，交直流调 速技术将显示出更加优异稳定的特性。
交流电动机调速原理介绍
异步电动机
在交流电路中，由于线圈电势 产生了磁通量，被感应到的铝 制转子上涡流的作用下形成了 磁通量，进而激起了电势和转 矩。
压，并将其送入交流电机中。
3
控制电路
接收电机转速及其加速度反馈信息， 将这些反馈信息与控制策略融合，进 而实现对交流电机调速控制。
交流电动机调速控制方式
1 恒转矩调速
2 恒功率调速
保持电机输出转矩不变的状态下，改变电 机输出的转速。
在电机输出功率不变的情况下，改变电机 转速。
3 恒流调速
4 联合控制
同步电动机
自带一定数目的永磁体，并且 同步转子上的感应电流同步于 定子电流，从而使交流电动机 实现了较好的调速性能。
交流电动机调速系统仿真
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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。 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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5、仿真电路： 第2页/共28页
（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。
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交流调速系统的仿真交流调速系统的仿真51交流电动机减压软起动系统仿真52转速开环恒压频比控制交流异步电动机调速系统仿真53空间矢量的坐标变换51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
• 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
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《交流调速系统概述》课件
交流调速系统的作用和优势
1 提高生产效率
2 节能环保
交流调速系统能根据生产工艺的需要精确调节电 机的转速，提高生产线的效率和生产质量。
通过控制电机的运行速度，交流调速系统能够实 现能源的节约和环境保护。
3 减少维护成本4 提源自自动化水平交流调速系统的运行稳定可靠，能够延长电机的 使用寿命，并减少维护和维修的成本。
对交流调速系统进行负载试 验，确认其运行稳定性和负 载能力。
交流调速系统的运行维护
1
定期检查
定期检查交流调速系统的各个组成部分，确保其正常运行。
2
润滑维护
对传动装置等关键部件进行润滑维护，延长使用寿命。
3
故障处理
及时排除交流调速系统的故障，保证生产线的正常运行。
交流调速系统的故障排除
1 检查电源
交流调速系统的基本组成部分
电机
交流调速系统中的核心组件，负责转动机械装置。
传感器
用于监测电机和机械装置的运行状态，并反馈给调 速器。
调速器
控制电机的转速，实现精确的调速功能。
控制电路
通过控制电压和频率，调节电机的运行速度。
交流调速系统的工作原理
交流调速系统基于电机的磁通变化原理，通过改变电压和频率以及电机的转 子电流，控制电机的转速。
交流调速系统与自动化控制系统的结合，实现了 工业生产的高度自动化和智能化。
交流调速系统的应用场景
工业生产线
交流调速系统广泛应用于各类工业 生产线，提高生产效率和质量。
输送带
交流调速系统可以实现输送带的平 稳运行，节约能源。
电梯
交流调速系统可控制电梯运行速度， 提高安全性和舒适度。
风电场
交流调速系统在风电场中用于调节 风力发电机组的转速，提高发电效 率。
电力电子电机控制系统仿真技术课程设计 (2)
电力电子电机控制系统仿真技术课程设计项目背景和目的电力电子技术和电机控制技术是现代电气工程领域的两大关键技术，应用广泛、难度较高。
针对这一行业需求，我们设计了本课程项目，帮助学生深入掌握电力电子电机的原理和控制技术，并能够通过仿真技术实现一个基于控制系统的电力电子电机系统设计。
本课程设计项目旨在使学生了解电力电子电机控制系统仿真的基本原理和方法，掌握电机的基本工作原理和控制方法，进一步激发学生学习积极性和创新精神。
项目内容本课程设计项目主要包括以下内容：1.电路原理：–半导体基础；–继电器、开关和保险丝等电气元件；–电子元器件的应用；–电路连通；–电源稳压和滤波。
2.电机原理：–直流电机、异步电机、同步电机和步进电机等类型电机的工作原理；–电机性能参数的含义和计算；–转矩控制原理和方法。
3.电力电子控制系统：–电力电子器件和控制技术的基础知识；–电力电子控制器的设计原理；–电力电子控制系统的仿真模型。
4.课程设计：–设计一个基于控制系统的电力电子电机系统；–利用仿真软件进行电路仿真和电机控制仿真；–实现电机转速、转矩控制，满足不同负载要求；–实现测控系统的硬件和软件设计。
项目要求本课程设计项目要求学生： - 了解电力电子和电机控制基础知识； - 掌握基本的电路设计、仿真和电机控制方法； - 熟悉测控系统硬件和软件设计原理； - 具备团队意识和实践经验。
项目评估本课程设计项目的评估方式是分组评估，学生需要组成4-5人小组进行研究、开发和竞赛，具体评估标准包括： 1. 项目创新性和技术难度； 2. 模型仿真的准确性和合理性； 3. 系统稳定性和可靠性； 4. 项目实施的完整性和演示效果。
总结本课程设计项目旨在帮助学生全面掌握电力电子和电机控制两大难点知识，进一步提高学生实践能力和创新能力，为他们以后的职业发展打下坚实的基础。
电力电子电机控制系统仿真技术课程设计
电力电子电机控制系统仿真技术课程设计介绍本文档介绍了电力电子电机控制系统仿真技术课程设计。
该课程旨在帮助学生了解电力电子电机控制系统中的关键技术和仿真方法。
课程涵盖了电力电子器件、电机驱动器和控制系统等领域。
本文档将介绍该课程的设计目标、教学内容和实验要求。
设计目标该课程的设计目标包括：1.帮助学生了解电力电子电机控制系统的核心知识和实际应用；2.培养学生创新思维和解决问题的能力；3.提供实验平台，让学生了解系统的构成和设计方法；4.提高学生的团队协作和沟通能力。
教学内容该课程的教学内容包括以下方面：1.电力电子器件：包括IGBT、MOSFET、二极管等电力电子器件的原理、特性和应用；2.电机驱动器：包括直流电机驱动器、交流电机驱动器和步进电机驱动器等电机驱动器的原理、特性和应用；3.控制系统：包括PID 控制系统、模糊控制系统和神经网络等控制系统的原理和应用；4.系统仿真：使用MATLAB/Simulink软件进行电力电子电机控制系统的仿真。
实验要求该课程的实验要求如下：1.实验分为两个部分，分别是模拟实验和仿真实验；2.模拟实验包括电路设计、板子焊接和测试等环节；3.仿真实验需要使用MATLAB/Simulink软件，具体仿真内容将在课堂上进行讲解；4.实验成果需要进行演示；课程评估该课程的评估方式包括：1.课堂考试：包括理论知识和实验知识的考察；2.课程论文：学生需要撰写一篇关于电力电子电机控制系统仿真技术的论文；3.实验成果演示：学生需要进行实验成果的演示；4.课堂表现：包括出勤率、课堂参与度等。
结论本文档介绍了电力电子电机控制系统仿真技术课程设计的目标、教学内容、实验要求和评估方法。
通过该课程的学习，学生可以了解电力电子电机控制系统中的关键技术和仿真方法，提高创新思维和解决问题的能力，提高团队协作和沟通能力，为未来的职业发展打下坚实基础。
2024版电力电子技术完整版全套PPT电子课件[2]
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适用于模拟电路和数字电路的仿真，提供多种电力电子器 件模型和虚拟示波器功能。
电力电子技术的实验与仿真案例
整流电路实验与仿真
逆变电路实验与仿真
通过搭建整流电路并对其进行仿真，可以研 究整流器的工作原理、波形分析和性能指标。
利用逆变电路实验和仿真，可以探究逆变器 的调制方式、控制策略和输出特性。
逆变电路
逆变电路的工作原理
01
解释逆变电路的基本工作原理，包括电压型逆变电路和电流型
逆变电路等。
逆变电路的类型
02
详细介绍不同类型的逆变电路，如单相逆变电路、三相逆变电
路和多电平逆变电路等。
逆变电路的应用
03
概述逆变电路在电力电子领域的应用，如不间断电源、变频器
和太阳能发电系统等。
直流-直流变流电路
交通运输应用
电动汽车驱动
电力电子技术在电动汽车 的驱动系统中发挥着重要 作用，实现高效、环保的 驱动方式。
轨道交通牵引
电力电子技术为轨道交通 提供了可靠的牵引系统， 保障列车安全、稳定运行。
飞机电源系统
现代飞机电源系统采用电 力电子技术，为飞机提供 稳定、高效的电力供应。
电力系统应用
高压直流输电
半实物仿真实验
结合实验室搭建电路和虚拟仿真实验，通过接口设备将两者连接起 来，实现实时数据交互和联合仿真。
电力电子技术的仿真工具
MATLAB/Simulin k
提供丰富的电力电子元件库和仿真模型，支持多种控制策 略的实现和性能分析。
PSIM
专注于电力电子系统仿真，具备强大的电路分析功能和丰 富的元件库。
整流电路
整流电路的工作原理
介绍整流电路的基本工作原理，包括 半波整流、全波整流和桥式整流等。
交流调速系统..课件
VS
详细描述
模糊控制策略通过将专家的知识和经验转 化为模糊规则，对系统的输入和输出进行 模糊化处理，并根据模糊逻辑进行决策。 这种控制策略能够处理不确定性和非线性 问题，但可能存在计算量大和鲁棒性不足 的问题。
控制策略的比较与选择
总结词
根据系统特性和应用需求，选择合适的控制 策略。
详细描述
在交流调速系统的实际应用中，需要根据电 机的类型、系统的性能要求、控制精度和动 态响应等要求，选择合适的控制策略。同时 ，需要对各种控制策略的优缺点进行比较， 以实现最佳的控制效果。
系统维护保养与故障排除
故障诊断
根据故障现象，分析可能的原因。
故障排除
根据诊断结果，采取相应措施排除故障。
预防措施
对故障进行分析，采取预防措施，避免类似故障再次发生。
系统性能测试与评估
要点一
转速控制精度
测试系统转速控制的准确性。
要点二
调速范围
测试系统调速范围是否满足要求。
系统性能测试与评估
• 稳定性：测试系统在各种工况下的稳定性。
02
交流调速系统的种类与特点
变频器调速系统
01
02
03
种类
交-直-交变频器、交-交变 频器
特点
调速范围宽、动态响应快 、运行效率高、节能效果 好、易于实现自动控制和 过程控制
应用领域
广泛应用于各行业的风机 、水泵、压缩机等通用机 械的调速和节能运行
串级调速系统
工作原理
通过改变电机转子回路电 阻来调节电机转子电流， 进而改变电机转速
行。
系统软件设计
控制算法选择
选择适合的控制系统算法，如PID控制、模 糊控制等。
软件架构设计
电动机调速系统课件
传感器通常由敏感元件和转换电 路构成，能够将检测到的物理量 转换为电信号或数字信号，供控
制器处理和调节。
传感器的精度和稳定性对整个电 动机调速系统的性能和稳定性有
很大影响。
电源
电源是电动机调速系统中提供 能源的装置，为控制器、执行 器和传感器等提供所需的电能 。
电源通常采用直流电源或交流 电源，根据不同的应用场景选 择合适的电源类型和规格。
发电质量。
PART 02
电动机调速系统的组成
REPORTING
控制器
控制器是电动机调速系统的核心部分，负责接收输入信号并输出控制指令，调节电 动机的转速和转矩。
控制器通常由微处理器、数字信号处理器（DSP）、可编程逻辑控制器（PLC）等构 成，能够实现复杂的控制算法和逻辑控制。
控制器的性能直接影响整个电动机调速系统的性能和稳定性，因此选择合适的控制 器是至关重要的。
。
电动汽车驱动系统
总结词
电动汽车驱动系统是电动机调速系统的 关键应用，能够精确控制车辆的速度和 动力输出，提高车辆性能和驾驶体验。
VS
详细描述
在电动汽车中，电动机调速系统是实现车 辆性能和驾驶体验的关键因素。通过调节 电机的转速和转矩，可以精确控制车辆的 速度和动力输出，实现平稳加速、减速和 巡航等功能。这不仅能够提高车辆性能， 还能提升驾驶体验，使电动汽车更加可靠 、舒适和节能。
执行器
执行器是电动机调速系统中的重要组 成部分，负责接收控制器的指令并驱 动电动机运转。
执行器的性能和可靠性对整个电动机 调速系统的性能和稳定性也有重要影 响。
执行器通常由电力电子器件（如晶体 管、可控硅等）和驱动电路构成，能 够实现电动机的启动、停止、正反转 和调速等功能。
2024版《电力电子技术》PPT课件
电力电子技术的定义与发展01020304定义晶闸管时代可控硅时代现代电力电子时代用于高压直流输电、无功补偿、有源滤波等，提高电力系统的稳定性和效率。
用于电动汽车、电动自行车、电梯等电机驱动系统，实现高效、节能的电机控制。
用于太阳能、风能等新能源发电系统，实现能源的高效利用和转换。
用于自动化生产线、机器人等工业设备，实现设备的精确控制和高效运行。
电力系统电机驱动新能源工业自动化数字化与智能化随着计算机技术和人工智能的发展，电力电子技术将实现数字化和智能化，提高系统的自适应能力和智能化水平。
高频化与高效化随着半导体材料和器件的发展，电力电子技术将实现更高频率和更高效率的电能转换。
绿色化与环保化随着环保意识的提高，电力电子技术将更加注重绿色、环保的设计理念，降低能耗和减少对环境的影响。
工作原理特点应用整流电路、续流电路等工作原理通过门极触发导通，无法自行关断特点耐压高、电流大、开关速度快应用直流电机调速、交流调压等工作原理特点应用工作原理特点应用逆变器、斩波器、电机驱动等工作原理特点应用工作原理开关速度快、耐压高、电流大、热稳定性好应用逆变器、斩波器、电机驱动等高端应用领域特点VS整流电路的作用整流电路的分类整流电路的工作原理整流电路的应用整流电路逆变电路逆变电路的作用逆变电路的分类逆变电路的工作原理逆变电路的应用直流-直流变流电路直流-直流变流电路的作用直流-直流变流电路的分类直流-直流变流电路的工作原理直流-直流变流电路的应用交流-交流变流电路交流-交流变流电路的作用交流-交流变流电路的工作原理A B C D交流-交流变流电路的分类交流-交流变流电路的应用电机驱动照明控制加热与焊接030201一般工业应用交通运输应用电动汽车驱动轨道交通牵引航空电源电力系统应用高压直流输电柔性交流输电通过电力电子技术可实现高压直流输电，减少输电损耗和占地面积。
智能电网风能发电通过电力电子技术可实现风能发电系统的变速恒频控制和并网运行。
[电力电子与交流传动系统仿真]第06章-交流电机的数学模型及参数关系
![[电力电子与交流传动系统仿真]第06章-交流电机的数学模型及参数关系](https://img.taocdn.com/s3/m/218aa7db763231126fdb1112.png)
u Ri p(Li)
（6-8）
u
uABC
uabc
,
i
iABC
iabc
（6-9）
R
Rs 0
0
Rr
,
L
Ls
M
rs
Msr
Lr
（6-10）
-14-
3．转矩方程 根据式（5-61），电磁转矩可按下式计算
Tem
p0 2
iT
L i
p0 2
[i ABC
0
i
abc
]
M
rs
M sr
-8-
笼型异步电动机的转子结构
a)
b)
图6–3 笼型转子
a）铜条绕组 b）铸铝绕组
-9-
笼型转子的绕组结构较为特殊，其数学建模比较复杂，在 本章6.5节将做专门介绍。这里先建立绕线转子异步电动机的数 学模型。图6-4所示是一台绕线转子三相异步电动机的定、转子 绕组分布示意图，定子三相绕组分别用A、B、C表示，转子三 相绕组分别用a、b、c表示，定子A相绕组轴线与转子a相绕组轴 线间的夹角为θ，转子以电角速度ω逆时针旋转， ω1表示定子旋 转磁场的同步角速度。
Xad、Xaq分别决定于直、交轴电枢反应磁路的磁导，在电励磁
同步电动机中， Xad > Xaq；但在永磁同步电动机中，情况有所
不同，因为在直轴磁路中有永磁体，永磁体的磁导率很低，其导
磁性能与空气相似，因而大大减小了直轴电枢反应的作用，表现
为Xad较小，如图6-8a所示；而在交轴磁路中，主要是软铁极靴
Br
工作点
Hc
0
铁氧体 稀土钴 钕铁硼
等效磁势源
Fc
Gm
《交流调速系统》PPT课件
第15讲
5.1 引言
1、交直流调速系统的格局
20世纪60年代以前 80% —— 交流定速运行 18% —— 直流可调速运行 2% —— 交流可调速运行
70年代以前直流占统治地位。
70年代开始电力电子技术的应用开创了交流可调速传的新纪元 。
▪ 目前，交流调速是调速领域的主要发展方向。
VT1
U
R
VT4
VT3
R
V
VT6
VT5 R
W
VT2
图5-6 三 三相相全全波波 星形星联形结的联调结压的电路调压电路
电路正常工作的条件： （1） 要求采用宽脉冲或双窄脉冲触发电路，与电源电压同步。 （2）要求U、V、W三相电路中正向晶闸管的触发信号相位互差120°，三相 电路中反向晶闸管的触发信号相位也互差120°。 （3）同一相中反并联的两个正、反向晶闸管的触发脉冲相位应互差 180°。 根据上面的结论，可得出三相调压电路中各晶闸管触发的次序为VT1 、VT2、 VT3、VT4、VT5、VT6、VT1……，相邻两个晶闸管的触发信号相位差为60°。
特点：系统的效率低，结构简单。调压调速、绕线式异步电动机转子串电阻调 速、电磁转差离合器调速系统属于此类。 （2）转差功率回馈型调速系统——转差功率的少部分被消耗掉，大部分通过变 流装置回馈给电网或者转化为机械能予以利用。
特点：效率高。串级调速属该类系统。 （3）转差功率不变型调速系统——调速过程中，转差功率基本不变。
2、交流调速的特点
直流调速系统特点： 控制对象：直流电动机 控制原理简单，一种调速方式 性能优良，对硬件要求不高 电机有换向电刷（换向火化） 电机设计功率受限 电机易损坏，不适应恶劣现场 需定期维护
交流调速系统特点： 控制对象：交流电动机 控制原理复杂，有多种调速方式 电机无电刷，无换向火化问题 转速高、耐压高 容量大（交流电机本身容量大） 电机不易损坏，适应恶劣现场 体积小、重量轻，基本免维护 节能显著
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恒压频比变频调速系统原理图
升降速时间设定用来限制电机的升频速度， 避免转速上升过快而造成电流和转矩的冲击，
U/F曲线根据频率确定相应的电压以保持压 频比不变
SPWM和驱动环节产生按正弦脉宽调制的驱 动信号控制逆变器和电机。
Ud
50 f* Hz
g +
第6章 交流电机调速系统仿真
本章介绍正弦脉宽调制（SPWM）变频调速， 以稳态控制为主的VVVF（Variable Voltage Variable Frequency ）笼型异步电动机变频调速 系统的仿真，以及绕线式异步电动机和永磁同 步电动机调速系统的仿真研究。
uab ( A )
600 400 200
A B C
SPWM Bridge
In1 Out1
GI
TL
Tm
A
m B
C
AC motor
Pulses Signal(s)
PWM Generator
f(u)
In1 Out1
u
ua
V-F f(u)
f ub
clock
f(u)
Mux
uc
Machines Demux
is_abc
m wm
Te
Demux1
Demux
R1c
R2c
SI Units uc
c 12
c 12
k1
k3
Step
c 12
k2
Step1
c 12
k4
调速电阻设R1=R2=5Ω, 在起动1.5秒时接通开关K3和 K4， 切除三相电阻R2；3秒时接通开关K1和K2，切除全部转子电阻。
n (r/m)
Te (N.m)
仿真波形
1500
1000
500
0
0
0.5
2
3
4
5
6
t/s
2000
1500
1000
转速上升曲线
500
0
0
1
2
3
4
5
t/s
n / rpm
Te / N.m
Uab / V
500
400
300
200
100
0
0
1
2
3
4
5
6
t/s
200
100
0
-100
0
1
2
3
4
5
t/s
逆变器输出 线电压（RMS）
转矩响应
6.2 绕线式异步电动机调速系统
绕线式异步电动机特点是转子绕组可以外 接电阻或附加电势，通过调节外接电阻或 附加电势来限制电机的起动电流或调节电 机的转速。
6.2.1 绕线式异步电动机转子串电阻调速
绕线式异步电动机转子串电阻调速仿真模型
M a ch i n e s Demux
ir_abc
iabc
+ -
v
uAB
is_abc
m wm
iABC
9.55
40
Te
Gain
n
TL
Tm
m
ua
A
a
te
+ -
v
Uab
+ -
v
uab1
R1a
R2a
B
b
R1b
R2b
ub
C
c
Asynchronous Machine
ia
ib
ic
9.55
Gain
n
Te
signal rms
RMS
Uab
3
Demux
uab
Multimeter
Demux
ubc
Mux1 uca
转速开环VVVF系统仿真模型
U/F曲线和V-F模块结构
u(f)VN V0 fN
f
V0
V N 电机额定电压，
f N 电机额定频率。
V0
起动时补偿定子 电阻压降的电压，
c
T hree-Phase T ransform er (Two Windings)
ir_abc
is_abc
m
TL
wm
30/pi
Te
Asynchronous Machine SI Units
2.5
3
3.5
4
4.5
5
time (s)
转子 电流
定子 电流
6.3.2 绕线式异步电动机串级调速系统仿真
不控整流器将转子的三相交流转变为直流，经三相晶闸管整流器 将直流变换为50Hz的交流电经变压器与电网连接。串调系统中晶 闸管整流器工作于有源逆变状态，改变逆变角，可以实现电动机 的平滑调速。晶闸管整流器采用了转速、电流的闭环控制，改变 转速的设定值即可调节电动机速度。
1
u(f)
G(VF)
1
In1 Fcn1
Gain1
Sa tu ra ti o n 1
Out1
V-F模块结构
u(1)、u(2)、 u(3) 为三相电压、频率和时间
三个变量。汇总输入三个函数模块（Fcn）
产生三相调制信号ua、ub、uc，再经Mux1 输入PWM Generator模块产生逆变器 Universal Bridge的控制脉冲。
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
time (s)
200
150
100
50
0
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
time (s)
转速 转矩
is (A)
ir (A)
80
60
40
20
0
-20
-40
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
time (s)
100
50
0
-50
-100
0
0.5
1
1.5
2
-100 0
0.2
0.4
0.6
0.8
t/s
0.2
0.4
0.6
0.8
t/s
电动机 定子电流
1
电动机 转子电流
1
SPWM变频器供电下的电动机机械特性，图中0-A 是电动机的起动过程，B是空载工作点，C是电动机 加载后的工作点。
输出电压的谐波分析
phisq phirq
1 0.5
0 -0.5
-1 -1 -0.5 0 0.5 1 phisd
定子磁场
1 0.5
0 -0.5
-1 -1 -0.5 0 0.5 1
phird
转子磁场
6.2 恒压频比控制的 异步电动机调速系统
交流电机每相定子感应f改1电变频率动势
E g4 .4f1 4 N Eg skNs mC 1m f
在变频调速时要保持气隙磁通 m 不变， 就需要同时改变 E g
使 E g / f1 为固定的常数 C m
ua u(1)*sin2[*pi*u(2)*u(3)]
ub
u(1)*sin2[*pi*u(2)*u(3)2*pi] 3
uc
u(1)*sin2[*pi*u(2)*u(3)4*pi] 3
转速开环VVVF系统模型参数表6.3
仿真波形
f / Hz
50
40 30
频率给定曲线
20 10
（GI模块 输出）
0
0
1
0 -200 -400 -600
0.2
0.205
0.21
0.215
0.22
0.225
0.23
time ( s )
逆变器 输出电压
n / rpm
1500
1000
500
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
t/s
电动机 转速
ira / A
isa / A
100 50 0 -50
-100 0
100 50 0 -50
一 系统模型
Continuous pow ergctive Power
ps
V
PQ
I
qs
+ -
v
usa usb usc
ps1 qs1
Un*
+
i -
+ -
v
V PQ
I
Active & Reactive Power1
i s1
N-Fi l t 1
0.01s+1
A
a
B
b
C