基于单片机控制的异步电动机变频调速系统的设计
摘要
本文以三相交流调速系统为基础,进行了三相异步电动机变频调速的系统设
计。首先,通过使用 MATLAB/SIMULINK 软件进行交—直—交变频调速系统模
型的搭建与仿真,得出了异步电动机在正弦脉冲宽度调制(SPWM)技术下调速
的结果。其次,根据所搭建的系统模型,在 PROTUSE 软件中设计出基于 51 单片
机控制的 SPWM 变频调速系统,编制相应的软件程序并进行调试和仿真,得出了
不同频率下 SPWM 的调制波形。最后,通过比较两种不同调速系统的仿真结果,
证明了基于 51 单片机控制的异步电机变频调速 PWM 调制方法的正确性和可行
性.
关键字:异步电动机;变频调速;SPWM;MATLAB/SIMULINK;单片机
1 概述
直流电气传动和交流电气传动在 19 世纪先后诞生,鉴于直流传动具有优越
的性能,高性能可调速传动大都采用直流电机,交流调速系统的多种方案虽然早
已问世,并已获得实际应用,但其性能却无法与直流调速系统相匹敌。直到 20
世纪 70 年代末,由于电力电子技术尤其是大功率晶闸管(可控硅)变流技术的发
展,研制出了体积小、重量轻、功率大、效率高的静止变流装置,实现了采用电
力电子变流器的交流传动系统,为三相异步电动机大范围的平滑调速调节开辟了
新的技术途径,才使三相异步电动机在铁路牵引中的应用得到关键性突破,从而
得到极为迅速的发展。大规模集成电路和计算机控制的出现,更使高性能的交流
调速系统得到发展。中国和谐号动车组使用三相鼠笼型异步电动机作为牵引动力,
它要求列车运行安全、快速、稳定,因此对牵引电动机的平滑调速和自动控制非
常重要,异步电动机结合电力电子技术和微机控制技术可以实现这一要求。
1.1 交流调速系统
异步电动机的调速方法早已为人们所熟知,基本上可以分为变极对数调速、
变频调速、变转差率调速三类。这从下面的异步电动机的转速公式可以明显看出。
(1)
式中 —-电动机的实际转速;
——电动机的同步转速;
——转差率, ;
——供电频率;
-—极对数。
1.1。1 变极调速
在恒定的频率下,改变电动机定子绕组的极对数,就可以改变旋转磁场和转
子的转速。若利用改变绕组的接法,使一套定子具备两种极对数而得到两个同步
转速,可得到单绕组双速电机;也可以在定子内安放两套独立的绕组,从而做成三
速或四速电机.为使转子的极对数能随定子极对数的改变而改变,变极电动机的转
子一般都是笼型。变极调速属于有级调速,最多只能达到三、四极,而不能平滑
地调速。
1.1。2 变频调速
改变电源频率时,电动机的同步转速和转子转速将随之变化.如果电源频率
可以连续调节,则电动机的转速就可以连续、平滑的调节。
评论0