高頻斬波式串級調(diào)速系統(tǒng)分析

　　若附加反向電動勢Ef 增大，轉(zhuǎn)子電流I減小，電磁轉(zhuǎn)矩TM 減小，若負(fù)載轉(zhuǎn)矩T不變，由式(4)可見使轉(zhuǎn)速減小，轉(zhuǎn)速減小又使負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tc減小2(對于風(fēng)機(jī)、泵類等大容量平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載c)，重新獲得轉(zhuǎn)矩的平衡，穩(wěn)定于新的轉(zhuǎn)速運(yùn)行，最終達(dá)到改變轉(zhuǎn)速的目的。

　　串級調(diào)速關(guān)鍵問題是如何獲得附加電動勢，如圖1中的串級調(diào)速控制裝置，將轉(zhuǎn)子電壓通過三相全波整流橋整流為直流電壓Ud ，而三相全橋有源逆變器的工作狀態(tài)始終固定在最小逆變角βmin ，提供恒定的直流反電勢。由于逆變器始終固定工作在最小逆變角βmin ，大大提高了逆變器的功率因數(shù)，并且不隨轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)而變化，從而改善了傳統(tǒng)的串級調(diào)速系統(tǒng)功率因數(shù)低的缺陷。中間直流回路加入高頻IGBT 斬波器，通過改變斬波器的占空比(τ/T) ，來獲得轉(zhuǎn)子回路的等效附加直流電動勢Ub 。

　　由此可見，斬波式串級調(diào)速運(yùn)行規(guī)律為：當(dāng)占空比越大，即斬波器的導(dǎo)通時間越長，轉(zhuǎn)速越高;反之，則轉(zhuǎn)速越低。并且可以達(dá)到足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍和足夠精確的轉(zhuǎn)速控制性能，系統(tǒng)功率因數(shù)也獲得很大改進(jìn)。

　　3 仿真模型的建立

　　對斬波式串級調(diào)速控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究，采用MATLAB 軟件Simulink 環(huán)境下的SimPowerSystem 工具箱建立仿真模型。

　　3.1 基于封裝技術(shù)建立仿真模型

　　建立斬波式串級調(diào)速控制系統(tǒng)的仿真模型，包含電氣系統(tǒng)和控制回路，模塊數(shù)量多，模型復(fù)雜，不利于工程分析。利用子系統(tǒng)封裝技術(shù)，將功能相關(guān)的模塊組合為子系統(tǒng)。

　　按交流調(diào)速系統(tǒng)的三個組成部分建立三個子系統(tǒng)：繞線式異步電動機(jī)(Motor)、啟動單元(Start)、串級調(diào)速控制裝置(Speed Control),如圖2 所示。整個仿真模型按照電氣原理結(jié)構(gòu)圖建立，結(jié)構(gòu)清晰，功能明確，便于進(jìn)行工程設(shè)計(jì)。

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