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摘要异步电动机作为提供旋转运动的主要动力装置，被广泛使用于各种家用电器和工业设备中。由于计算机技术、自动控制技术和电力电子技术的进步，交流电机变频调速技术不断得到提高，矢量控制理论随着交流调速的发展而不断完善，特别是基于 SVPWM的异步电动机矢量控制技术，更是得到全世界的关注，正逐步成为现在研究的热点。 本文介绍了交流变频调速的发展概况，分析了 SVPWM 的基本原理，阐述了坐标变换的方法，包括 Clark 变换和 Park 变换。通过 Matlab/Simulink 仿真软件，构建各个子模块，搭建基于 SVPWM的异步电机变频调速仿真模型，进行仿真研究。 31010
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毕业论文关键词 矢量控制 变频调速 动态分析 SVPWM 异步电动机
Title Simulation of Asynchronous Motor Variable Speed System Based on SVPWM
Abstract As the main power unit which provide rotational motion, Asynchronous machine has been widely used in various household appliances and production equipment. Owing to the quick development of computer technology, automatic control technology and power electronics technology, frequency control of AC motor speed has been improved a lot. And the vector control theory received a great progress. Especially the vector control system of asynchronous motor that is based on the SVPWM raised lots of concern and been more and more important in recent years. The paper give a brief introduction to the variable frequency speed regulating system. Then I analyze how SVPWM work. It shows the way in which the coordinate transform, including Clark transform and Park transform. At last, establish a variable frequency speed regulating system for asynchronous model by Matlab/Simulink and do a simulation research on this.
Keywords Vector control variable-frequency drive dynamic analysis SVPWM Asynchronous machine
目次
1绪论.1
1.1变频调速技术的发展历史及现状.1
1.2变频调速技术简介1
1.3SVPWM发展情况概述.2
1.4课题研究的意义4
2SVPWM技术理论基础5
2.1异步电机的特性5
2.2异步电机的物理模型6
2.3异步电动机的两种不同数学模型.6
2.4矢量控制原理8
2.5矢量控制方式.10
2.6异步电机的坐标变换.11
3电压空间矢量脉宽调制技术.13
3.1电压空间矢量的原理.13
3.2电压空间矢量的合成.16
3.3电压空间矢量所在扇区的判断.18
3.4开关向量作用时间的计算.19
3.5SVPWM算法仿真研究21
4基于SVPWM的异步电动机变频调速的仿真研究.25
4.1异步电机变频调速的仿真模型.25
4.2异步电机变频调速各个子模块的实现25
5异步电动机变频调速仿真波形.29
5.1SVPWM模块的仿真波形图29
5.2异步电动机总模型仿真波形图.30
5.3仿真结果分析.32
结论.33
致谢.34
参考文献.35
1 绪论 1.1 变频调速技术的发展历史及现状 1766 年蒸汽机问世，人类自此进入动力时代。1885 年交流电动机的产生，标志着工业生产进入了电动机时代。交流电动机是近现代工业蓬勃发展的基础，其中的笼型异步电动机，更是具有价格低、耐用性高和结构简单等特点，被广泛应用于各种场合。1970 年以前，电动机约消耗三分之二的各国工业用电，这其中五分之四左右是交流电动机消耗的，且极大一部分是异步电动机直接拖动，在剩下的五分之一中，大部分是直流电动机。直流电动机的优点主要体现在调速性能好，操作管控方便，由于它动态响应快、调速精度高、调速范围广的优点，被大量的选择。但是，直流电动机由于电刷和机械换向器存在固有缺陷，造成其寿命短、造价高,且最高电压和单机容量均受到一定程度的限制。 1930 年以后，如何提高交流电动机调速性能的议题被作为各个国家奋斗目标而存在。特别是1980 年之后，科技水平大幅度提高，这就为变频调速的进步奠定了良好的基础。此后，在现代交流调速系统中特别是变频调速沿着下列四个方面不断深入。 （1）电力电子器件性能在短时间内快速提升，为交流调速的快速进步提供了便利。作为现代交流调速装置的核心部件，电力电子器件的发展状况与交流调速技术的发展休戚与共。 （2）脉宽调制技术 PWM 的发展和应用提高了变频装置的性能。1964 年，德籍科学家A.Schonung 等在交流调速领域引入通信系统中的调制技术，开创性地提出脉宽调制变频（PWM）思想。脉宽调制（PWM）种类繁多，大体上可以分为四类：正弦 PWM（SPWM）、等宽 PWM、电流滞环跟踪型 PWM（CHBP-WM）和磁链追踪型 PWM（SVPWM）[1]。 （3）德国科学家提出的交流电动机矢量控制理论，通过解耦电流励磁和转矩分量使得交流调速系统的性能得以提高。 （4）微型计算机控制技术，特别是 DSP 和PLC 的进步与应用，为现代交流调速系统更好地被人类使用提供了可能。 1.2 变频调速技术简介 当前，PWM控制技术作为调速传动的核心技术之一，得到了全世界学者的广泛关注，广大学者对此进行了深入的研究。所谓 PWM 控制技术，就是利用逆变器功率开关器件的关断或导通，在输出端取得等幅不等宽的脉冲波，该脉冲波为矩形波，在控制该脉冲周期或宽度的基础上，实现变压变频的效果。