串级调速系统及其Matlab仿真

串级调速控制系统及matlab仿真

摘要

高压三相异步电动机广泛应用于各大、中型企业，耗电量巨大。利用高压电机调速技术来改造耗能节流调节等工艺，在电机拖动的泵、风机及其他负载的生产流程中可以节省大量电力，具有重大的节能减排意义。高压异步电机一般是指供电电压为6千伏或10千伏，电机功率在200千瓦至上万千瓦范围的三相异步电机。我们知道，电动机是将电能转化为机械能的一种装置，在能量转换过程中，必然会有部分电能、机械能转化为其它形式的能量，例如热能耗损在设备运行的过程中，为了能在最优控制电动机转速的过程中，也将能量充分利用，尽量降低能量耗损，我们就需要寻找一种最优的控制方法。

串级调速方法是比较有综合优势的一种调速控制方法。文章主要通过对串级调速系统的设计方案进行性能指标研究和分析的同时，借助 MATLAB中的Simulink，建立仿真模型，进行仿真研究，进一步研究论证串级调速系统各个参数的变化规律，以及可控参数对电动机转速的调节作用，得出高效节能的控制方法。

关键字：高压电动机转速控制；节能；串级控制；matlab；Simulink

目    录

摘要 I

Abstract II

1 前言 1

1.1 研究背景 1

1.1.1 电力传动及控制系统 1

1.1.2 交流调速系统的发展 2

1.1.3 串级调速的意义 3

2 异步电动机调速性能分析 4

2.1 变极对数调速 4

2.2 变转差调速 4

2.3 变频调速 7

3 串级调速的工作原理 8

3.1 异步电动机的工作原理 8

3.1.1 异步电动机的类型 8

3.2电机串级调速的基本原理 11

3.2.1串级调速的原理 11

3.2.2串级调速的功率关系 13

3.3串调性能及机械特性 14

3.4 串级调速系统的工作特性 15

3.4.1.串级调速系统转子整流电路工作状态 15

3.4.1.1 整流电路第一工作状态 15

3.4.1.2  整流电路第二工作状态 16

3.4.1.3 整流电路第三工作状态 17

3.4.2 串级调速系统的转矩特性 18

4 斩波串级调速系统 20

4.1 斩波串级调速的基本原理及调速思想 20

4.2 用matlab对斩波串级调速系统进行仿真研究 21

4.2.1 启动过程仿真 21

4.2.1 仿真结果 21

5 现代电动机调速控制技术 25

5.1 变频调速技术 25

5.2 变频调速技术和高频斩波调速技术主要优缺点的技术分析 25

6 结论 30

7 参考文献 31

致谢 33