1、交流调速专题报告一作业 1 异步电动机全速度范围内的转矩-转速特性曲线异步电动机全速度范围内的转矩-转速特性曲线摘要：通过对异步电动机进行数学分析，得到异步电动机的稳态模型。在全速范围内分段进行恒磁通和恒电压恒功率控制，得到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Abstract: By mathematical asynchronous motor analysis, we can get the steady-state model of the asynchronous motor. Full speed within sections of cons
2、tant flux and constant voltage constant power control, we can get the torque - speed characteristics under the control.Keywords: asynchronous motor; torque - speed; constant flux; constant voltage constant power1.前言1.1 异步电动机转矩转速研究意义电动机作为重要的动力装置，已被广泛用于工业、农业、交通运输、国防军事设施以及日常生活中。与电机配套的控制设备的性能已经成为用户关注的焦点
3、。电机的控制包括电机的起动、调速和制动。异步电动机由于具有结构简单、体积小、价格低廉、运行可靠、维修方便、运行效率较高、工作特性较好等优点，因而在电力拖动平台上得到了广泛应用。据统计，其耗电量约占全国发电量的 40%左右。对于异步电动机的转矩转速特性曲线则是我们实际控制效果的体现。2.异步电动机的模型和控制方法2.1 异步电动机的稳态模型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.2.2 异步电动机的控制方法2.2.1 恒磁通控制方法恒
4、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：2.2.2 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：.constCfEmsg.constfconstUsls2.2.3 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， 为极对数， 为定子电压， 为同步频率， 为转差pnsUSfs率，为定子电阻， 为转子电阻， 为定子漏感， 为转子漏抗。SRrRlsXlrX3.异步电动机转矩转速的 MATLAB 仿真3.1 仿真程序)()(/222lrlsrsspe XRfTclcclearfs1=40;fs2=
5、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*0.001417;Xs3=2*pi*fs3*0.001417;Xs4=2*pi*fs4*0.001417;Xs5=2*pi*fs5*0.001417;Xs6=2*pi*fs6*0.001417;Xs7=2*pi*fs7*0.001417;Xr1=2*pi*fs1*0.001294;Xr2=2*pi*fs2*0.00129
6、4;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=1:2000s1=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);Tout
7、3(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)+
8、(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;endplot(n1,Tout1,-,n2,Tout2,-,n3,Tout3
9、,-,n4,Tout4,-,n5,Tout5,-,n6,Tout6,-,n7,Tout7,-);hold on;grid;xlabel(n);ylabel(Tout);title(With different Method);disp(End);3.2 异步电动机转矩转速仿真结果仿真结果如下：3.3 仿真结果与理论对比分析3.3.1 恒磁通运行：曲线 1、2、3（对应电动机定子频率在 40Hz、60Hz、80Hz 恒磁通控制）： Te 仅与 fsl 有关，与 fs 无关； Tem 不变，转矩速度特性是一族平行曲线； 当 fsl 保持不变时，可实现恒转矩运行。因此恒磁通运行也叫做恒转矩运行。与理
10、论分析基本相同，如下图所示：3.3.2 恒电压恒功率运行：曲线 3、4、5、6、7（对应电动机定子频率在100Hz、120Hz、140Hz、160Hz 恒电压恒功率控制）：即转矩与 成正比，最大转矩和 成正比，sf121sf与理论分析基本相同，如下图所示： 最后可以得出：曲线 1、2、3、4、5、6、7 即为全速度范围内的转矩转速特性曲线，其中 1、2、3 对应电动机定子频率在 40Hz、60Hz、80Hz 恒磁通控制，曲线 3、4、5、6、7 对应电动机定子频率在100Hz、120Hz、140Hz、160Hz 恒电压恒功率控制，结果和理论分析几乎相同，分别具有恒磁通和恒电压恒功率的特点。4.参考文献1 林飞，杜欣.电力电子应用技术的 matlab 仿真M. 北京：中国电力出版社，20092冯晓云.电力牵引交流传动及其控制系统M.北京：高等教育出版社，2009
