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摘 要

本文以两相异步电机变频调速系统研究为课题，通过分析两相异步电动机的结构和相应的磁场理论，推导出理想状态下两相电机的电磁关系。通过将Kron变换应用在电机的基本方程，通过相坐标系转换到d q旋转坐标系，得到电机的通用模型。研究了两相逆变器异步电动机系统的SVPWM控制技术。由变频器产生两相电压,这两相电压相位相差90度，分别通入电机定子两相绕组，从而驱动电机。利用MATLAB/SIMULINK软件建立电机模型并完成了仿真分析，得到的曲线说明两相电机性能良好,运用SVPWM技术也使得转矩的波动减小，说明本文研究的系统实用可行。

关键词：两相异步电机 dq变换 SVPWN控制 Simulink仿真

Study on frequency conversion speed regulation system of two-phase asynchronous motor

Abstract

This dissertation focuses on the research of two-phase asynchronous motor variable-frequency speed control system. By analyzing the structure of the two-phase asynchronous motor and the corresponding magnetic field theory, the electromagnetic relationship of the two-phase motor under ideal conditions is deduced. By applying the Kron transformation to the basic equations of the motor, the phase coordinate system is converted to the d q rotating coordinate system to obtain a general model of the motor. The SVPWM control technology of two-phase inverter asynchronous motor system is studied. Two-phase voltage is generated by the inverter, and the two phases are 90 degrees out of phase with each other, respectively, into the two-phase winding of the stator of the motor, thereby driving the motor. Using MATLAB/SIMULINK software to establish the motor model and complete the simulation analysis, the obtained curve shows that the two-phase motor performance is good, and the use of SVPWM technology also makes the torque fluctuations reduce. The system studied in this paper is practical and feasible.

Key words: two-phase asynchronous； motor dq transform ；SVPWN control； Simulink simulation

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1背景介绍 1

1.2研究现状 2

1.3两相异步电机变频调速 2

1.3.1两相异步电机变频器结构的研究 3

1.3.2两相异步电机逆变器控制方式的研究 4

1.4 本文研究内容 6

1.4.1 研究问题 6

1.4.2 研究手段 6

第二章 两相异步电机结构与数学模型 8

2.1 两相异步电机结构 8

2.2 两相异步电机数学模型 9

第三章 两相异步电机建模 13

3.1 MATLAB/SIMULINK 13

3.2 两相异步电机建模 13

第四章 电压空间矢量控制与仿真 17

4.1 电压空间矢量控制 17

4.2 两相异步电机SVPWM控制模块 20

4.3变频调速系统仿真结果分析 29

第五章 总结与展望 29

5.1总结 29

5.2 展望 29

参考文献 31

致谢 33

1. 绪论

1.1背景介绍

为人们所熟知的单相异步电机由于结构简单，坚固耐用，成本低，维修便利，近年来，它已经广泛应用于各种家用电器，例如空调，机床汽车器件和其他设备方面，它已经成为世界上运用最广的电机之一。当今世界，各国对于能源的需求越来越加大能源竞争不可避免的扩大，能源变得越来越珍贵，而全球的能源的趋势也逐步走向紧张，业内的学者和专家一直致力于节约能源以及减少对电网的不利影响，比如高次谐波，如何提高单相电机的调速方面能力成为研究热点之一，由于单相异步电机不像三相异步电机一样对称运行，由于单相电机的机械特性较软，它只有一个主电阻，所产生的磁场为脉动磁场，非旋转磁场，所以他不能使鼠笼式转子产生启动的转距，所以这时候单相电机就不能满足许多实际需要的场合，对于单相电机，一般采用的传统方式是利用增加一个电容来将单相电机增加一个与主绕组相差90度的副绕组，由于电容中的电流超前于电压90度相角，利用这一原理，就可以产生旋转磁场，恰恰是由于增加的电容这种结构，导致单相异步电机的调速控制方法有了很大的局限性，在电容运行的影响下，在一些情况时，它的调速能力会受到很大的波动，总之来说，单相电机调速密度低，效率低，经济实用性差。

虽然一些较低功率的异步电动机可以进行电机转速的调节，并且已经满足许多实际应用场合，但由于人类的实际生活需求越来越高，单相异步电机已经不能够满足越来越高的实际需要。例如，当空调的电机，在很高精度的温度调节下时运行时，洗衣机以洗衣或者干燥的模式运行时，电机仍然可以在很宽的范围内进行调节转速，同时也希望输出转距不会有过大的波动，而单相电机在进行变频调速时，不断变化的频率将会导致电机内部的磁场由圆形变为椭圆形，会造成转矩产生巨大的波动，从而使得电机运行的效率慢慢降低，无法满足相应的需求。随着电力电子技术的不断发展，半导体元件的出现推动了变频调速技术的进步，单相电机除去电容后，成为两相电机，将它与半导体器件相结合，进行变频调速，可以显著提升电机的调速性能。变频调速在交流电机调速上成效显著，是调速技术中的一个重点。由电机的转速公式可知，转速n随着供电频率改变而改变，变频调速就是改变供电电源频率从而实现电机转速的技术，可适应不同负载进行相应的调速，达到节能、减小设备损耗从而延长其使用寿命的目的。本文将就两相异步电机变频调速系统进行探讨与研究。

1.2研究现状

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