交流调速作业一 异步电动机全速度范围转矩-转速特性曲线

异步电动机全速度范围转矩-转速

特性曲线绘制

xxxxxxxxxxxxx

摘要：通过异步电动机的参数，在Matlab 中构建异步电动机的稳态模型。在全速度范围内分段进行恒磁通和恒电压恒功率控制，绘制出控制下的转矩—转速特性曲线。

关键词：异步电动机；转矩—转速；恒磁通；恒电压恒功率

1. 异步电动机的模型构建与控制方法

1.1. 异步电动机的稳态模型

图1.1 异步电机的稳态等效电路

三相异步电动机的电磁关系与变压器类似。定子相当于变压器一次，转子相当于变压器二次。

Us —定子相电压；fs —定子频率； fsl —转差频率；

Is 、Ir 、Im —分别为定子电流、折算到定子侧的转子电流和励磁电流； Eg —气隙磁通感应电动势；

Er —折算到定子侧的转子感应电动势； s —转差率，s=fsl/fs 。 1.2. 异步电动机的转矩公式

通过对运行状态的分析可以得到转矩的公式为：

m 为相数，p n 为极对数，s U 为定子电压，S f 为同步频率，s 为转差率，

S R 为定子电阻，r R 为转子电阻，ls X 为定子漏感，lr X 为转子漏抗。

])()[(/222

2lr ls r s r s s

p

e X X s

R R s

R U f mn T +++

=

π

1.3. 异步电动机的控制方法 1.3.1. 恒磁通控制方法

恒磁通运行条件为:

可以近似与加入低压补偿的恒电压/频率控制等效。此时的转矩—转速特性曲线如下：

图1.2 恒磁通转矩—转速特性曲线

1.3.

2. 恒电压恒功率控制方法

恒电压恒功率条件为:

此时的转矩—转速特性曲线如下：

图1.3 恒电压恒功率转矩—转速特性曲线

2. 异步电动机的仿真与分析

2.1. 仿真要求

利用MATLAB 绘出异步电动机的全速度范围转矩-转速特性曲线，其中： ● 40Hz 、60Hz 、80Hz 采用恒磁通控制；

● 100Hz 、120Hz 、140Hz 、160Hz 采用恒电压控制； ● 电机的额定输入条件为380V/100Hz 。

.

const C f E m E s

g =Φ=..

const f f const U s

sl

s ==

仿真所用异步电动机参数如下表所示：

2.2.Matlab仿真程序

图2.1 仿真程序窗口图

clc

clear

fs1=40;fs2=60;fs3=80;fs4=100;fs5=120;fs6=140;fs7=160;Us1=380/2+10;Us2 =380/8*6+5;Us3=380;

m=3;np=2;Rs=0.144;Rr=0.816;Xs1=2*pi*fs1*0.001417;Xs2=2*pi*fs2*0.00141 7;Xs3=2*pi*fs3*0.001417;Xs4=2*pi*fs4*0.001417;Xs5=2*pi*fs5*0.001417;X s6=2*pi*fs6*0.001417;Xs7=2*pi*fs7*0.001417;

Xr1=2*pi*fs1*0.001294;Xr2=2*pi*fs2*0.001294;Xr3=2*pi*fs3*0.001294;Xr4 =2*pi*fs4*0.001294;Xr5=2*pi*fs5*0.001294;Xr6=2*pi*fs6*0.001294;Xr7=2* pi*fs7*0.001294;

for i=1:2000;

s1=i/2000;

Tout1(i) =

m*np*Us1*Us1*Rr/2/pi/fs1/s1/[(Rs+Rr/s1)*(Rs+Rr/s1)+(Xs1+Xr1)*(Xs1+Xr1 )];

Tout2(i) =

m*np*Us2*Us2*Rr/2/pi/fs2/s1/[(Rs+Rr/s1)*(Rs+Rr/s1)+(Xs2+Xr2)*(Xs2+Xr2 )];

Tout3(i) =

m*np*Us3*Us3*Rr/2/pi/fs3/s1/[(Rs+Rr/s1)*(Rs+Rr/s1)+(Xs3+Xr3)*(Xs3+Xr3)]; Tout4(i) =

m*np*Us3*Us3*Rr/2/pi/fs4/s1/[(Rs+Rr/s1)*(Rs+Rr/s1)+(Xs4+Xr4)*(Xs4+Xr4)]; Tout5(i) =

m*np*Us3*Us3*Rr/2/pi/fs5/s1/[(Rs+Rr/s1)*(Rs+Rr/s1)+(Xs5+Xr5)*(Xs5+Xr5)]; Tout6(i) =

m*np*Us3*Us3*Rr/2/pi/fs6/s1/[(Rs+Rr/s1)*(Rs+Rr/s1)+(Xs6+Xr6)*(Xs6+Xr6)]; Tout7(i) =

m*np*Us3*Us3*Rr/2/pi/fs7/s1/[(Rs+Rr/s1)*(Rs+Rr/s1)+(Xs7+Xr7)*(Xs7+Xr7)];

n1(i)=(1-s1)*60*fs1/np; n2(i)=(1-s1)*60*fs2/np; n3(i)=(1-s1)*60*fs3/np; n4(i)=(1-s1)*60*fs4/np; n5(i)=(1-s1)*60*fs5/np; n6(i)=(1-s1)*60*fs6/np; n7(i)=(1-s1)*60*fs7/np; end

plot(n1,Tout1,'-',n2,Tout2,'-',n3,Tout3,'-',n4,Tout4,'-',n5,Tout5,'-',n6,Tout6,'-',n7,Tout7,'-'); hold on ;grid;

xlabel('n');ylabel('Tout'); title('With different Method'); disp('End');

2.3. 仿真结果

n

T o u t

With different Method

图2.2 仿真结果图