Simulink 三相异步电机SPWM变频调速系统仿真

基本原理

输入的三相交流电源经不可控整流器UR变成单方向脉动电压,再经电容滤波(附加小电感限流)后形成恒定幅值的直流电压,加在逆变器 UI上。控制逆变器中的功率开关器件的通断,即可在UI的输出端获得一系列宽度不等的矩形脉冲波形,而决定开关器件动作顺序和时间分配规律的控制方法即称为脉宽调制方法。 通过改变矩形脉冲的宽度,可以控制逆变器输出交流基波电压的幅值,而改变调制周期,又可以控制其输出频率,从而在逆变器上可同时进行输出电压幅值与频率的控制,满足变频调速对电压与频率协调控制的要求。

Simulink 三相异步电机SPWM变频调速系统仿真
SPWM间接变频器原理
  • 三相交流电源经过整流器变成单向脉动电压,再经过电容滤波后形成直流电压,加在逆变器上;
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  • 脉宽调制器以三相正弦波作为调制信号,等腰三角波作为载波,得到等效的SPWM波形(正弦波脉宽调制);
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  • 等效SPWM波控制三相桥式逆变器中IGBT的通断,从而在逆变器输出端获得具有一定幅值和频率的交流电压。改变调制周期可以控制逆变器输出交流电压的频率,而脉冲宽度的改变可以控制逆变器输出交流电压的幅值,满足变频调速对电压和频率协调控制的要求。
     搭建模型

    搭建Simulink模型如下图所示。该模型由三相交流电源、不可控桥式整流电路、滤波电路、三相桥式逆变电路、脉宽调制电路、三相异步电动机以及测量模块组成。

    Simulink 三相异步电机SPWM变频调速系统仿真

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    仿真结果

    首先设置调制信号频率50Hz,载波频率5000Hz,仿真结果如下图所示。

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    整流器输入、输出电压

     

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    逆变器输出电压

     

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    电动机数据测量

     

    接下来,为更加清晰地看逆变器的电压输出,将载波频率下调至1000Hz,分别在50Hz、100Hz调制信号下进行仿真。这一仿真结果验证了,SPWM逆变器可以在调频的同时改变电压,满足变频调速对电压与频率协调控制的要求,而不需要对整流环节元件参数进行调节。

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    50Hz调制信号

     

    Simulink 三相异步电机SPWM变频调速系统仿真
    100Hz调制信号

     

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