北京交通大学电力牵引传动课程设计实验报告.docx
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北京交通大学电力牵引传动课程设计实验报告
电力牵引传动课程设计
实验报告
三相异步电机的VVVF控制实验报告
一、实验目的
通过实验将学习到的理论知识与实际相结合,进一步加深对三相异步电机VVVF调速控制的理解,深入了解VVVF控制的基本原理以及基本控制方法。
二、实验原理
1、变频调速基本控制方法
一台电机如若希望获得良好的运行性能、力能指标,必须保持其磁路工作点稳定不变,即保持每极磁通量
额定不变。
异步电机定子每相电势有效值公式:
其中:
—定子供电频率(HZ);
—定子每相串联匝数;
—基波绕组系数;
—每极气隙磁通(Wb)。
∝
/
不易控制。
频率
只要不很低,定子阻抗远远小于励磁阻抗,此时定子压降可忽略不计,
近似等于
。
而
很容易控制。
只要控制
/
恒定,即实现恒压频比,即可使气隙磁通
维持在额定值。
(1)基频以下调速
机械特性:
最大转速降
为恒定值。
低频时定子电阻
不能忽略,因此
不能认为近似等于
。
如果还是控制
/
恒定,并不能保证
/
恒定,气隙磁通
就不能维持在额定值,而是小于额定值,电机没有得到充分利用,带载能力下降,致使最大转矩
减小。
低频时对定子电压进行相应补偿,才能保证
恒定,如要求调速过程中电机的过载能力不变,即过载倍数KT不变,而电机容许输出转矩(额定转矩)TN=Tm/KT,如前所述,Tm为恒定值,所以TN也为恒定值。
可见基频以下调速可实现恒转矩输出。
基频以下,磁通恒定时转矩也恒定,属于“恒转矩调速”
(2)基频以上调速
机械特性:
控制方式:
电机输出功率P2=3U1I1cosφ1η,容许输出功率P2N=3U1NI1Ncosφ1η,如定子功率因数cosφ1和效率η都恒定,则PN亦为恒定值。
可实现恒功率输出。
容许输出转矩TN=9550PN/n∝1/n。
基频以上,转速升高时转矩降低,属于“恒功率调速”。
2、异步电机变压变频(VVVF)控制系统
通用变频器硬件电路框图:
控制框图(软件实现):
电机启动时不能突然将给定频率的电压加到电机上,否则会过流。
要利用加减速控制模块调节启动和停止时的输出频率。
三.实验步骤
(1)检查线路是否有短路断路情况,根据相关参数等将示波器接头接在适当位置并选择适合的档位;
(2)确保开关置于封脉侧,尽可能保证电位器位于频率最小值。
打开电源,并缓慢调节三相调压器使其电压值至350V左右;
(3)检查程序并在确认程序无误后,运行软件;
(4)将开关置于开脉状态,并通过调节电位器缓慢调整电机频率;
(5)调整频率,观察记录示波器波形的变化,并记录波形;
(6)所有波形记录完毕后,减小电机频率,待基本稳定后,将开关置于封脉状态;
(7)观测电机停止运转后,关闭软件,将调压器归零,关闭电源。
四、实验波形记录及分析
1、开环VVVF控制波形
放大后的波形:
波形分析:
从波形可以看出,电压与电流波形均满足正弦波的基本特性,且两者基本同相位。
电流波形放大后能够看到有清晰的锯齿波震荡。
2、闭环VVVF控制波形
波形分析:
电机转速向着一个设定转速值慢慢靠近,同时控制转速的定子频率也有同样的变化轨迹,转速达到设定的转速值之后关闭开关,转速与频率一同下降直至电机停止转动。
五、实验心得与体会
虽然这次实验我们小组被安排在了最后一组,但是我们实验的准备却并不是很充分,刚开始对学长的提问不能很清楚的回答,随着学长的认真讲解和实验的深入,我们小组对实验原理有了一个基本的认识。
虽然之前在很多课程里都学过这方面的知识,但是课本里的知识始终没能应用在实际里,也就没能进一步了解,对于VVVF一知半解。
这次实验是一个很好的机会,给了我们讲理论知识应用于实际的平台。
实验中,我们积极配合学长进行实验,积极提问,和学长一起讨论自己的困惑,从这一过程中我们学到了很多很多。