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用单片机控制的电机交流调速系统设计

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用单片机控制的电机交流调速系统设计简介

根据并联支路的分流公式
 取等式两侧向量的副值相等,得:
令 常数,可以看出图1,它具有如下性质:(1),当 =0时, ,在理想空载时定子电流等于励磁电流;(2),若 值增大,定子电流 也相应增大;(3),当 时,  ,这是 曲线的渐近线;(4), 为正负值时, 的对应值不变, 左右对称。上述关系表明:只要对定子电流 和  的关系符合图1或符合  的规律,就能保持气隙磁通   恒定,这就是转差频率控制的基本规律之二,它有函数电流发生器来实现。
总结起来,转差频率控制的基本规律是:
(1)在 的范围内,转距基本上与 成正比,条件是气隙磁通  恒定。
(2)定子电流 和  的关系符合图1或式子  的规律,就能够保证气隙磁通  恒定。
转差频率控制的变频调速系统实现上述转差频率控制的转速闭环变频调速结构原理图如图2所示,可以看出该系统具有以下特点:
(1)采用电流源变频器,使控制对象具有较好的动态响应,而且便于回馈制动,这是提高系统动态性能的基础。
(2)和直流电动机双闭环调速系统一样,外环是转速环,内环是电流环,转速调节器的输出是转差频率给定值 ,代表转距给定。
(3)转差频率 的控制作用分两路,分别作用在可控整流器和逆变器上。前者通过 函数发生器,按 的大小产生相应的 信号,再通过电流调节器控制定子电流,以保持 恒定,另一路按 产生对于于定子频率 的控制电压 ,决定逆变器的输出频率。
(4)转速给定信号 , , 都反向,相序鉴别器判断 的极性以决定环形分配器的输出相序,而 信号本身则经过绝对值变换器决定输出频率的大小,这样就很方便的实现了异步电动机的可逆运行。
调速系统的工作原理
(1)起动过程  起动过程如图2所示。首先说明起动过程是一个恒定子电流,恒转差角频率起动的过程,转速给定信号 由电位器设定,作为转速调节器的输入信号,在起动瞬间(对应于图中的A点电动机的转速) ,而测速发电机TG输出信号 ,
 
图2  计算机毕业设计调速系统的工作原理图
转速调节器的输入信号最大,其输出最大达到限幅值 而转速调节器的输出信号送给了电流函数发生器,所以此时函数发生器的输出达到最大值,因而其输出也达到最大给定值 ,接下去的电流调节环的速度比转速调节环的速度快得多,可以认为,转速过度过程中实际定子电流 始终跟踪了 ,而在起动过程中由于电动机转速还没有达到给定值,转速调节器输出 不会从限幅值 退下来,转差频率给顶值一直保持 不变, 也一直保持 不变。所以可以认为起动过程是一个恒定子电流,恒转差频率驱动过程。
由式子  可知,定子电流 ,转差频率 恒定,则励磁电流 也恒定,因此气隙磁通  恒定。图三中,A点对应于起动瞬间,由于电动机的转速为0(W=0),所以按 产生的对应于顶子额定电流为 ,记为 ,如果逆变器输出频率保持 不变,则电动机的工作点将沿着这条曲线达到B点,记此时的异步电动机的转速为 ,假如控制系统此时对其进行采样,按 产生的定子频率 为 ,由于电动机的转速不能突变,因此电动机的工作点移到了这条曲线上的C点。按以上的方法分析下去,可以知道异步电动机的工作点将沿着A B C D ……移动,最终达到稳定工作点N。
以上分析中,控制系统对转速进行采样的时刻时间断的,如果控制采用连续系统方法,则电动机的转速变化将立即通过控制系统改变控制器的输出频率。这样,沿着A B C D ……的连线将趋向于沿着A  C  E  G……这条曲线,而这条曲
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