Matlab基于变频技术的交流异步电机系统设计(3)
经过最近三十年的发展，交流调速电机已经成为了电气调速的主流，正在更多的领域取代传统的直流调速系统。而变频调速也是交流电机调速中发展最快也是最活跃的一种调速方法。它以其优异的调速、良好的起、制动性能，高效率、高功率因数和节电效果等许多优点被国内外都公认为是最有发展前途的一种调速方式。它已慢慢成为现代调速系统的主要趋势。无论是在在交通、机械、电子还是石油化工、纺织、制药、家用电器、电力牵引等工业领域都得到了广泛的应用，同时也产生了巨大的经济效益。同时变频调速系统无论在它的性能、装置体积、设备文护还是在节能乃至环保等方面也都体现出了巨大的优势。交流电机是一种重要的能量转换装置,是用来实现电能与机械能之间的相互转换。人们一直都在寻找对能调节或控制电机转速的方法,最开始是由于直流调速系统的调速性能更优于交流调速系统,所以导致直流调速系统在调速领域内长期占主导地位。
交流调速系统之所以得以如此飞速的发展，主要是以下几个方面：
1、电力电子功率器件的发展
2、控制理论的发展
3、PWM技术的发展
4、微处理器和专用集成电路(ASIC)的发展
1.2变频调速技术的优点和发展方向
变频就是改变供电频率，从而调节负载，起到降低功耗，减小损耗，延长设备使用寿命等作用。变频技术的核心是变频器，通过对供电频率的转换来实现电动机运转速度率的自动调节，把50Hz的固定电网频改为30—130 Hz的变化频率。同时，还使电源电压适应范围达到142—270V，解决了由于电网电压的不稳定而影响电器工作的难题。 通过改变交流电频的方式实现交流电控制的技术就叫变频技术。
图1.1 变频器
在现实生活中，收音机时我们最早接触到的变频器，也是我们所最熟悉的变频器。在工业生产中，变频变频技术主要应用于输送泵类应用、工业锅炉应用、空气压缩机及空调系统应用、恒定水位，水压控制、轻纺设备上的应用、在机床上的应用和卷烟机应用
变频调速技术是通过改变交流电动机的供电频率来达到交流电动机调速目的的一种技术。电机又可分为直流电动机和交流电动机。但是由于直流电动机的费时费工、成本高等各种缺点，因此之后也慢慢出现了定子调速、变级调速、滑差调速、转子串电阻调速和串级调速等交流调速方式。也由此产生了滑差电机、绕线式电机、同步时交流电机。但是其调速性能都无法和直流电机的性能相比。
直到20世纪80年代开始，由于电力电子技术、微电子技术和信息技术的逐步发展，才开始出现了变频调速技术，它的出现就以其优异的性能逐步取代其他交流电动机调速方式，乃至直流电动机调速系统，而成为电气传动的中枢。变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的，20世纪60年代，电力电子器件从SCR、GTO器件的发展促使电力变换技术的不断发展。20世纪70年代开始，脉宽调制变压变频调速研究引起了人们的高度重视。
目前异步交流电机的调速控制方案主要有以下几种：
1、恒压频比控制
2、磁场定向控制
3、直接转矩控制
交流异步电动机的转速表达式为：
n=60f(1-s)/p (1.1) 其中n为电机转速，f为电源频率，s为转差率，P为电动机极对数。转速受后三者的影响，变频调速是通过调节电源频率f，使其改变，以此来实现交流电动机调速。在所有方法中变频调速的调速效果是最好的。