绕线式异步电动机转子变频调速性能研究

论文摘要

绕线式异步电动机广泛应用于重载起动且需要调速的系统中,功率较大时,定子侧供电多为高压电源,若在其定子侧串接变频器调速,变频调速的经济性和可靠性较差,本文针对这种情况,提出了绕线式异步电动机由转子侧供电,定子侧短封的变频调速方案,应用目前可靠性高、价格低廉的低压通用型矢量控制变频技术,实现高压绕线式异步电机的无级调速。本文介绍分析了目前应用于异步电动机变频调速的部分变频器类型及主要方案；对绕线式异步电动机转子供电下的电磁转矩进行了分析推导,得出了计算公式,画出机械特性曲线,并与绕线式异步电动机由定子侧供电时的电磁转矩进行比较；对绕线式异步电动机转子供电下进行了运行分析,建立绕线式异步电动机转子供电下在三相静止坐标系、两相静止坐标系和两相旋转坐标系下的数学模型；推导出矢量变频控制时所依据的方程式,给出了矢量变频控制系统结构,分析设计了按定子磁场定向的异步电动机矢量控制系统,利用matlab/simulink仿真工具对转子变频调速进行仿真研究,给出必要的仿真波形,通过分析验证了系统正常工作的有效性。在本论文的基础之上可以对绕线式异步电动机转子供电下的电机温升,电机各相参数变化对电机的影响等作更深一步的分析与研究。可以将此种方案应用于实践,并验证其效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 交流电机调速方式简介及发展方向
• 1.2 课题研究的背景及意义
• 1.3 本文研究的主要内容及创新点
• 2 绕线式异步电动机变频调速
• 2.1 引言
• 2.2 绕线式异步电动机定子侧变频调速
• 2.3 绕线式异步电动机转子侧串级调速
• 2.4 本章小结
• 3 绕线式异步电动机转子供电下电磁转矩分析
• 3.1 引言
• 3.2 绕线式异步电动机转子供电下旋转原理
• 3.3 绕线式异步电动机转子供电下电磁转矩分析
• 3.4 绕线式异步电动机转子供电下电磁转矩表达式
• 3.5 绕线式异步电动机的机械特性
• 3.6 本章小结
• 4 绕线式异步电动机转子供电下运动分析
• 4.1 引言
• 4.2 在ABC坐标系中绕线式异步电动机转子供电下的数学模型
• 4.3 在αβ0坐标系中绕线式异步电动机转子供电下的数学模型
• 4.4 在两相任意旋转坐标系中绕线式异步电动机转子供电下的数学模型
• 4.5 SIMULINK电机模型
• 4.6 本章小结
• 5 基于矢量控制的绕线式异步电动机转子变频调速
• 5.1 引言
• 5.2 直流电动机和异步电动机电磁转矩分析
• 5.3 矢量控制原理
• 5.4 矢量控制的基本控制结构
• 5.5 定子磁链模型
• 5.6 本章小结
• 6 SIMULINK仿真
• 6.1 引言
• 6.2 矢量控制系统模型的搭建及仿真
• 6.3 本章小结
• 7 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间从事科学研究及发表论文情况