异步电机调压调速控制新版系统的设计及仿真.doc
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1、摘要 中国工业不停发展。机械化对调速系统性能和精度要求越来越高。实现电机调速有不少方法。研究电机调速,找出符合实际调速方法能最大程度节省能源,所以研究调压调速就显得很有必需。异步电机调压调速控制系统是一个比较简单实用调速系统,该系统含有良好运行、控制及经济性能,显示出巨大发展潜力。 本设计分析了异步电机调速原理,介绍了MATLAB相关知识,并经过MATLAB软件分别对异步电机开环控制系统和速度反馈闭环控制系统进行了仿真。电机调速开环控制系统调速范围较小,采取速度作为负反馈闭环控制系统处理了这个问题。使调速性能得到改善。本设计对这两种系统分别进行可分析。关键词:异步电机;调压调速;控制;仿真Ab
2、ctractThe continuous development of Chinas industry. Mechanization of the speed control system performance and increasing accuracy. There are many ways to achieve motor speed. Of motor speed, to find realistic maximum speed method can save energy, so of pressure and speed adjustment becomes necessar
3、y. Voltage Induction Motor Speed Control System is a simple and practical speed control system, which has a good run, control and economic performance, showing great potential for development. The design and analysis of the principle of induction motor speed, introduced the MATLAB-related knowledge,
4、 respectively, through the MATLAB software, open-loop induction motor speed control system with closed loop feedback control system is simulated.Open-loop motor speed control system for small speed range, using speed as a negative feedback loop control system to solve this problem. To improve speed
5、performance. The design of these two systems can be analyzed separately.Key words: induction motor; pressure and speed adjustment; control; simulation.目录摘要IAbctractII目录III序言11 MATLAB介绍31.1 MATLAB特点31.2 Simulink介绍62 三相异步电动机72.1 三相异步电动机结构和基础工作原理72.1.1 定子部分72.1.2 转子部分72.1.3 气隙72.1.4 三相异步电动机基础工作原理82.2 转
6、差率82.3 异步电机三种运行状态93 设计方案选择及分析103.1 三相异步电动机调速方法103.2 调压调速103.3调压调速特征及其调速性能113.3.1 开环调压调速特征133.3.2 闭环调压调速特征144 基于MATLAB软件仿真164.1 异步电机开环调压调速系统仿真164.2 异步电机速度负反馈闭环调压调速系统仿真21结束语24致谢25参考文件26序言 现在社会工业化越来越表现着它强大。工业化运行前提是能源有力支撑。调压调速是一个很简单实用调速方法。本论文对异步电机开环控制调压调速系统及速度闭环控制调压调速系统讨论和仿真,并探讨最经济实用调压电路。找出最合理调速方法,实现电机平
7、稳运行,平滑调速,既能延长电机寿命,又能够有效节省能源。在现实社会含有相当高研究价值。 交流电动机发明是由美国发明家特斯拉完成,最早交流电动机依据电磁感应原理设计,结构比起直流电动机更为简单,同时也比起只能使用在电车上直流电动机用途更广泛,它发明让电动机真正进入了家庭电器领域。交流电动机问世以后,同时电动机、串激电动机、交流换向器电动机等也逐步被大家发明出来,并投入实际生产,为大家生活提供更多便利。电动机发明和应用对人类来说含有极大意义,能够说它为人类生活带来了翻天覆地改变。交流电动机,尤其是鼠笼型异步电动机,结构简单,成本低,维护方便,而且坚固耐用,惯量小,运行可靠,对环境要求不高,所以在工
8、农业生产中得到了极广泛应用。其突出优点是:电机制造成本低,结构简单,维护轻易,能够实现高压大功率及高速驱动,适宜在恶劣条件下工作,并能取得和直流电机控制系统相媲美或愈加好控制性能。所以,大家对交流电机研究也越来越深入。 不过交流电机是一个复杂、多变量、强耦合非线性系统,在设计交流调速系统时完全用解析法是相当复杂也是行不通。结构试验系统进行分析研究是通常采取措施,但由试验来分析研究,耗时长、投资大,且不便于分析系统多种性能。所以,利用计算机仿真技术去研究交流调速系统是一个省时省力好措施,计算机仿真作为研究交流电机一个关键手段,也越来越受到重视。MATLAB 是现在最流行科学计算语言之一。它是以复
9、数矩阵作为基础编程单元高级程序设计语言,提供了矩阵运算和操作,拥有强大绘图功效。同时还是高度集成软件系统,处理工程计算、图形可视化、图像处理、多媒体处理等问题。MATLAB语言在自动控制、航天工业、汽车工业、生物医学工程、语言处理方面全部有包含。MATLAB软件是一个很优异软件,含有强大仿真能力。仿真结果直观。1 MATLAB介绍1.1 MATLAB特点MATLAB 直观、简单电气系统SimPowerSystems(实体图形化仿真模型)在MATLABSimulink里,提供了一个实体图形化仿真模型,和数学模型相对应。有文件把“SimPowerSystems”译成电力系统,笔者认为这有和强电领域
10、电力系统相混淆之弊,故在此译成电气系统。实体图形化模型库中模块就是实际工程里实物图形符号,比如,代表电阻、电容、电感、电机、触发器和晶闸管整流装置、电压表等事物特有图形符号,将这些实际物体图形符号连接就能成为一个电路、一个装置或是一个系统,它不是真是物体,而是实际物体图形化模型。这种实体图形化模型仿真(有文件称为按系统原理图进行仿真)更含有使用价值和低成本等特点。编程效率高MATLAB语言提供了丰富库函数(称为M文件),现有成用基础库函数,又有种类齐全、功效丰富多样专用工具箱Toolbox函数。函数即使预先编制好子程序。在编制程序时,这些库函数全部能够被直接调用。这无疑会大大提升编程效率。MA
11、TLAB是一个面向科学和工程计算高级语言,许可用数学形式语言编写程序,且比Basic、Fortran和C等语言愈加靠近我们书写计算公式思维方法,用Matlab编写程序如同在演算纸上排列出公式和求解问题。所以,Matlab语言也可通俗地称为演算纸式科学算法语言因为它编写简单,所以编程效率高,易学易懂。界面友好,用户使用方便首先,Matlab含有友好用户界面和易学易用帮助系统。用户在命令窗口里经过help命令能够查询某个函数功效及使用方法,命令格式极为简单(格式为help+命令或函数),这么,对初学者也不会望而生畏。其次,Matlab语言是一个解释实施语言(在没被专门工具编译之前),它灵活、方便,
12、其调试程序手段丰富,调试速度快,需要学习时间少。大家用任何一个语言编写程序和调试程序通常全部要经过四个步骤:编辑、编译、连接和实施和调试。各个步骤之间是次序关系,编程过程就是在它们之间作瀑布型循环。Matlab语言和其它语言相比,很好地处理了上述问题,把编辑、编译、连接和实施融为一体。它能在同一画面上进行灵活操作快速排除输入程序中书写错误、语法错误以至语意错误,从而加紧了用户编写、修改和调试程序速度,能够说在编程和调试过程中它是一个比VB还要简单语言。再者,Matlab运行时,如直接在命令行输入Mailab语句(命令),包含调用M文件语句,每输入一条语句,就立即对其进行处理,完成绩译、连接和运
13、行全过程。又如,将Matlab源程序编辑为M文件,因为Mat1ab磁盘文件也是M文件,所以编辑后源文件就可直接运行,而不需进行编译和连接。在运行M文件时,假如有错,计算机屏幕上会给出具体出锗信息,用户经修改后再实施,直到正确为止。所以能够说,Mat1ab语言不仅是一个语言,广义上讲是一个该语言开发系统,即语言调试系统。扩充能力强 Matlab系统不仅为用户提供了可直接调用丰富库函数,在进行复杂数学运算时能够直接调用,而且用户还能够依据需要,自行建立或扩充完成指定功效M文件。所以用户文件也可作为Matlab库函数来调用。所以,用户能够依据自己需要方便地建立和扩充新库函数,方便提升Matlab使用
14、效率和扩充它功效。另外,为了充足利用Fortran、C等语言资源,包含用户已编好Fortran,C语言程序,经过建立Me调文件形式,混合编程,方便地调用相关Fortran,C语言子程序。语句简单,内涵丰富Mat1ab语言中最基础最关键成份是函数,其通常形式为a,6,c = fun(d,e,f,),即一个函数由函数名,输入变量d,e,f,和输出变量a,b,c组成,同一函数名F,不一样数目标输入变量(包含无输入变量)及不一样数目标输出变量,代表着不一样含义(有点像面向对象中多态性。这不仅使Matlab库函数功效更丰富,而大大降低了需要磁盘空间,使得Matlab编写M文件简单、短小而高效。 高效方便
15、矩阵和数组运算Matlab语言象Basic、Fortran和C语言一样要求了矩阵算术运算符、关系运算符、逻辑运算符、条件运算符及赋值运算符,而且这些运算符大部分能够毫无改变地照搬到数组间运算,有些如算术运算符只要增加“”就可用于数组间运算,另外,它不需定义数组维数,并给出矩阵函数、特殊矩阵专门库函数,使之在求解诸如信号处理、建模、系统识别、控制、优化等领域问题时,显得大为简捷、高效、方便,这是其它高级语言所不能比拟。在此基础上,高版本Matlab已逐步扩展到科学及工程计算其它领域。所以,很快未来,它一定能名符其实地成为“万能演算纸式”科学算法语言。 方便绘图功效Matlab提供了很多“高级”图
16、形函数,可绘制出多只多彩图形。比如,绘制二维、三维曲线并对平面或空间多边形填充;绘制三维曲线面并对其进行复杂操作。Matlab还开发了部分面向图形对象“低级”图形函数,能够访问硬件系统建立多种“低级”图形对象,它们以图形句柄为界面。用户使用图形句柄能够操作图形局部元素。Matlab有一系列绘图函数命令,适适用于不一样坐标体系,比如,线性坐标、对数坐标、半对数坐标、极坐标及三维坐标,只需要调用不一样绘图函数命令,即可在图上标出图形标题,X轴、Y轴坐标,格(栅)绘制也只需调用对应命令,简单易行。另外,在调用绘图函数时,调整自变量可绘出不一样线形:点线、实线、复线、或多重线;调整绘图函数另部分自变量
17、可绘出不一样颜色多种线条。这就使得在Matlab环境下绘制图形尤其清楚、精美、绚丽多彩。利用Matlab提供这些图形技术能够发明出无和伦比彩色世界。总而言之,Matlab语言设计思想能够说代表了目前计算机高级语言发展方向。 MATLAB “活”笔记本功效MATLABNotebook成功地把Microsift word和MATLAB集成为一个集体,为文字处理、科学计算、工程设计结构了一个完美统一工作环境。Notebook是一个能够处理多种计算问题文字处理软件。只要在命令窗口中实施Notebook或在Word环境中建立M-book模板,就能够进入一个新环境:在编辑科技文稿同时可进行科学演算(数值或
18、符号),还能够作图。这些演算结果能够即时显示于操作命令以后。在这个环境中输入一切命令能够随时被激活、修改、重新运算并更新原有结果。故Notebook称为MATLAB“活”笔记本。这对于撰写科技论文工程技术人员,对于编写理工学科教材老师,对于演算理工学科习题大学生,MATLABNotebook确实是一个极为理想工具 1.2 SIMULINK介绍Simulink是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析软件包,它支持离散、连续及二者混合线性和非线性系统,也支持含有多个采样频率系统。在Simulink环境中,利用鼠标就能够在模型窗口中直接画出系统模型,然后直接进行仿真。Simulink包含有Sinks
19、(输出方法)、Source(输入源)、Linear(线性步骤)、Nonlinear(非线性步骤)、Connectins(连接和接口)等子模型库,而且每个子模型库中包含对应功效模块,用户也能够定制和创建自己模块。模型分析工具包含线性化和平衡点分析工具、MATLAB很多基础工具箱及MATLAB应用工具箱。因为MATLAB和 Simulink是集成在一起,所以用户能够在这两种环境下对自己模型进行仿真、分析、和修改。 Simulink很实用,应用领域很广,可使用领域很广,包含航空航天、电子、力学、数学、通信、影视和控制等。 2 三相异步电动机2.1 三相异步电动机结构和基础工作原理 三相异步电动机结构
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