三相异步电动机调压调速系统设计与实验
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综合性设计型实验报告
实验名称：三相异步电动机调压调速系统设计与实验姓名：迟铭
学号：03
专业：自动化2007级
所在院系：化工学院化工机械系
指导教师：曲瀛
实验时间：2010年12月13—24日
综合性设计型实验报告
系别：化工机械系班级：自动化2007级 2010 —2011学年第 1 学期
双闭环调压调速系统控制原理图
三、设计流程
1、系统主电路的参数计算 系统控制电机的参数为：
m in /1380,6.0,220,120r n A I V U W P N N N N ====
Y 接晶闸管未导通时，均承受本相相电压，导通时电流为A I N 6.0=，流过晶闸管最大电流时，对应波形为全波，根据有效值I 公式为：
220
1[()]2I i t d t
π
ωωπ
=
⎰
(3-1)
负载平均电流A I d 6.0=，所对应的电流有效值'I 应小于额定电流所对应的有效值电流。
2、根据系统方块图进行动态计算
图中1M
MA M K W T S
=
+为三相异步电动机的近似传函，这里M K 为电动机的传递函数，jd T 为机电时间常数。
Un
△U Ui* U1
Uct
W ASR (S ) W ACR (S ) W GT-(S)
W MA (S )
W F (S)
n(S)
U n
—
n W K =
调速系统电流及转速仿真
根据双闭环调压调速系统的动态结构图和计算出的相关参数，首先建立开环调压调速系统的Matlab／Simulink动态仿真模型，如下图所示：
开环调压调速系统仿真模型图
开环调速系统转速仿真波形
开环调速系统电流仿真波形
根据双闭环调压调速系统的动态结构图和计算出的相关参数，建立转速电流双闭环调压调速系统的Matlab／Simulink动态仿真模型，如下图所示
双闭环交流调速系统的仿真模型图转速电流双闭环调速系统转速仿真波形
转速电流双闭环调速系统电流仿真波形
3~
M ~
TVC
在仿真过程中会出现电流波形的超调特别大的情况，这是不符合实际要求
的，符合实际要求的波形应该是具有较小的超调量。
经过分析知道是给定滤波时间常数太小造成的，改变给定滤波时间常数，得到以上较理想的波形。
关键技术分析：
1、三相异步电动机调压调速方案的确定
开环调压调速系统可以实现一定范围的无级调速，但是无法满足生产机械对静差率要求高的场合，因此采用闭环调速，单纯的闭环调压调速又无法满足快速启动与制动，所以，在闭环的基础上选择转速电流双闭环调压调速系统。
2、晶闸管触发角选择与调试
本实验即采用定子调压调速系统，即在恒定交流电源与交流电动机之间接入晶闸管作为交流电压控制器，即改变定子电压调速。
交流调压器采用三对晶闸管反并联分别串接在三相电路中，如右图所示：
通过对晶闸管的控制就可以控制交流电力，在每半个周波内通过对晶闸管开相位的控制，可以方便的调节输出电压有效值，所以，在实验过程中如何有效地调节晶闸管的触发角是关键。
实验过程：（包括主要步骤、成果介绍、实验分析）
一、主要步骤
1、DJK02和DJK02-1上的“触发电路”调试
2、（1）打开DJK01总电源开关，操作“电源控制屏”上的“三相电网电压指示”开关，观察输入的三相电网电压是否平衡。
3、（2）将DJK01“电源控制屏”上“调速电源选择开关”拨至“交流调速”侧
4、（3）用10芯的扁平电缆，将DJK02的“三相同步信号输出”端和DJK02-1“三相同步信号输入”端相连，打开DJK02-1电源开关，拨动“触发脉冲指示”钮子开关，使“窄”的发光管亮。
5、（4）观察A、B、C三相的锯齿波，并调节A、B、C三相锯齿波斜率调节电位器（在各观测孔左侧），使三相锯齿波斜率尽可能一致。
6、（5）将DJK04上的“给定”输出 Ug直接与DJK02-1上的移相控制电压Uct 相接，将给定开关S2拨到接地位置（即Uct=0），调节DJK02-1上的偏移电压电位器，用双踪示波器观察A相同步电压信号和“双脉冲观察孔”VT1的输出波形，使a=180。
（6）适当增加给定Ug的正电压输出，观测DJK02-1上“脉冲观察孔”的波形，此时应观测到单窄脉冲和双窄脉冲。
7、（7）将DJK02-1面板上的U1f端接地，用20芯的扁平电缆，将DJK02-1的“正桥触发冲输出”端和DJK02“正桥触发脉冲输入”端相连，并将DJK02“正桥触发脉冲”的六个开关拨至“通”，观察正桥VT1—VT6晶闸管门极和阴极之间的触发脉冲是否正常。
8、2、控制单元调试
9、（1）调节器的调零
10、将DJK04中“速度调节器”所有输入端接地，再将DJK08中的可调电阻接到“速度调节器”的“4”、“5”两端，用导线将“5”、“6”短接，使“电流调节器”成为P（比例）调节器。
调节面板上的调零电位器RP3，用万用表的毫伏档测量电流调节器“7”端的输出，使调节器的输出电压尽可能接近于零11、将DJK04中“电流调节器”所有输入端接地，再将DJK08中的可调电阻接到“速度调节器”的“8”、“9”两端，用导线将“9”、“10”短接，使“电流调节器”成为P（比例）调节器。
调节面板上的调零电位器RP3，用万用表的毫伏档测量电流调节器“11”端的输出，使调节器的输出电压尽可能接近于
零
12、（2）调节器正、反限幅值的调整
13、 直接将DJK04的给定电压Ug 接入DJK02-1移相控制电压Uct 的输入端，三相交流调压输出 的任意两路接一电阻负载（D42三相可调电阻），放在阻值最大位置，用示波器观察输出的电压波形。
当给定电压Ug 超过某一数值Ug'时，U 的波形接近正弦波时，一般可确定移相控制电压的最大允许值Uctmax=Ug'，即Ug 的允许调节范围为0—Uctmax 。
记录Ug'于
下表中：
把“速度调节器”的“5”、“6”短接线去掉，将DJK08中的可调电容接入“5”、“6”两端，使调节器成为PI （比例积分）调节器，然后将DJK04的给定输出端接到转速调节器的“3”端，当加一定的正给定时，调整负限幅电位器RP2，使之输出电压为-6V ，当调节器输入端加负给定时，调整限幅电位器RP1，使之输入出电压为最小值即可。
把“电流调节器”的“8”、“9”短接线去掉，将DJK08中的可调电容接入“8”、“9”两端，使调节器成为PI （比例积分）调节器，然后将DJK04的给定输出端接到电流调节器的“4”端，当加正给定时，调整负限幅电位器RP2，使之输出电压为最小值即可，当调节器输入端加负给定时，调整正限幅电位器RP1，使电流调节器的输出正限幅为Uctmax 。
（3）电流反馈的整定
直接的将DJK04的给定电压Ug 接入DJK02-1移相控制电压Uct 的输入端，三相交流高压输出接三相线绕式异步电动机，测量三相线绕式异步电动机，测量三相线绕式异步电动机单相的电流值和电流反馈电压，调节“电流反馈与过流保护”上的电流反馈电位器RP1，是电流的反馈系数达到一个合理的数值。
（4）转速反馈的整定
（5） 直接将DJK04的给定电压Ug 接入DJK02-1移相控制电压Uct 的输入端，输出接三相线绕式异步电动机，测量电动机的转速值和转速反馈电压值，调节“速度变换”电位器RP1，使n=1300rpm 时的转速反馈电压为Ufn=-6V 。
Ug
Uctmax=Ug'
附表一
三相异步电动机不同电压下的机械特性仿真程序
附图一
实验数据绘制三相异步电动机在不同电压下的机械特性曲线
附图二
实验数据绘制n=1200rpm时的系统闭环静态特性n=f(T)
n=800rpm时的系统闭环静态特性n=f(T)。