异步电动机调速系统的仿真.docx

1绪论 1.1引言 电动机是我们日常生活中必不可少的机械装置，本身不是一种能源，它实现的功 能是电能和机械能之间的相互转换。电动机根据不同的结构和性能，可以有许多分类 的方法，平常通用的有两种分类方法有：按照功能分类与按照结构特点及电源种类分 类。按电源分类有直流和交流两种电机，交流电机又有同步和异步两种之分，共同点 在于运行方式，但工作原理有很大的差别。同步电动机主要作发电用而异步电动机主 要做电动机用。因为有着结构简单、运行可靠而被人们所欢迎。随着今后工业的不断 发展，人们必然加深对交流异步电动机的研究，将其优异的性能更加充分的发挥出来。 因此，交流异步电动机成为工业生产中不可或缺的一部分。 Simulink本身的作用就是一个仿真平台，这个平台我们既可在MATLAB环境下 运行，又可以独立的使用，有很好的兼容性。一般情况下，我们会在MATLAB环境 下运行，因为可以借助其强大的计算功能，实现动态系统建模、仿真和综合分析。 Simulink的适用范围广泛、结构和流程也较为清楚、仿真接近实际、操作灵活简单。 在交流异步电机调速仿真系统中，利用Simulink环境下电力系统模块库中的元件模块 仿真，通过仿真，可以深入了解和研究交流异步电动机调速系统的原理和性能。通过 这款仿真软件帮助，不但提高了工作效率，而且为我们节省了更多的时间和精力来用 于科研项目。 1.2本课题选题背景和意义 电动机是我们生活中不可或缺的一部分，越来越多的地方会使用到电动机，电动 机扮演的角色也越来越重要。只有在额定负载的情况下电动机的运行效率才能最大化 的发挥出来。但是想要将其功能最大发挥，必须对其充分了解。由于现实中必须考虑 各种不确定因素，电动机不能理想运行，往往处于低效率的运行状态。对于这种不理 想的状态，最好的解决办法是通过调速系统的控制来解决。所以，电动机的调速控制 一直被国内外所重视。因此在不同的运行环境下，电动机都有其相对于适合本环境的 调速控制系统对其进行控制，这样才能发挥其应有的最大工作效率。为了能让电动机 在不同环境下发挥其最大的工作效率，人们将更加深入的分析与研究电动机调速系 统。 在上个世纪六十年代，人们便开始着力于研究异步电动机的调速控制。通过前人 第顼共34页 的不断努力，在异步电动机调速控制这一领域也是取得了很多的收获。当今时代，电 力电子技术、大规模集成电路与计算机技术成为工业发展的主流方向。与此同时，人 们对调速控制所需要达到的水平要求也越来越高，所以这是一个很好的发展交流异步 电动机调速控制的锲机，促使其发展到一个新的层次。所以近年来，大多数国家都十 分关注交流异步电动机调速控制技术的研究。 在国外，直流电机因其转向困难、成本过高等原因大部分已逐渐被交流电机所取 代，但在国内，和发达国家的水平还是有差距的，因此所潜在价值很大，这必然是一 个很好的市场。 从能量消耗这个角度来看，电动机的消耗是十分惊人的。据统计，在我国各种电 动的装机容量达到十分惊人的地步，已经超过了4亿千瓦，在这4亿千瓦中，相对的 电机调速占这中间的30%。所以，根据现在所有的市场容量来看，约有6000万千瓦 的调速市场。如此大的市场空间让我们不得不着力于研究电动机调速系统的控制来减 少能耗、提高工作效率以创造更大的价值。 为了更加充分的研究异步电动机调速系统的控制，我们选用了 Simulink这个仿真 平台，优点是操作灵活简单、建模接近实物的的。通过它的相应模块对异步电动机的 调速使系统建模，仿真得出了转速等变化曲线、定子电流和转子电流。通过得到的仿 真变化曲线对其分析与研究，让我们明白异步电动机调速运行原理。本课题主要研究 的对象是变频调速系统、减压软起动调速系统与全压启动调速系统的比较、异步电动 机机械特性的分析。 1.3本论文的结构 本课题主要分为四个部分，其中主要内容如下。 使用绪论来说明本课题的意义以及课题主要的内容。 异步电动机的结构、工作原理、调速方法以及机械特性。 本课题介绍了 MATLAB仿真软件。 这是本次课题的核心部分，利用MATLAB仿真软件对相关电路进行了仿真， 得出了相关波形图并且进行了波形的分析。 2异步电机以及调速系统原理介绍 2.1异步电动机的介绍及工作原理 交流异步电动机的功能是将电能转换为机械能，其中转子的转动频率是有电源所 提供的频率和负载的大小决定的，转子旋转转速与定子电流所产生的旋转磁场是不同 步的。能量之间的转化是通过电磁感应实现，所以我们又将其叫为感应电机。 定子主要组成部件有铁心、绕组和机座等部分［1］。其中铁心的作用是提供固定位 置，让它们共同成为磁路的一部分。定子铁心是由0.5mm厚的高导磁性的硅钢片叠 压成圆筒型的⑵。定子铁心沿轴方向有分布比较均匀的槽，作用是可以用来存放定子 绕组。定子绕组通过