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維修技術(shù)
基于MATLAB的異步電機(jī)軟起動(dòng)過程的仿真
內(nèi)容簡(jiǎn)介:異步電機(jī)軟起動(dòng)系統(tǒng)的仿真模型為應(yīng)用Simulink建立的異步電機(jī)軟起動(dòng)系統(tǒng)的仿真模型。它主要由三相交流電壓源、同步、脈沖發(fā)生、三相交流調(diào)壓、電機(jī)及測(cè)量、電流反饋和起動(dòng)控制等環(huán)節(jié)封裝模塊組成,結(jié)構(gòu)劃分與異步電機(jī)軟起動(dòng)系統(tǒng)原理圖基本一致。
  基于MATLAB的異步電機(jī)軟起動(dòng)過程的仿真黃劭剛2,黃華高\(yùn)季國瑜2(1.浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院,浙江杭州310027;2.南昌大學(xué),江西南昌330029)闡述了軟起動(dòng)主要環(huán)節(jié)模塊的處理,建立了完整的仿真系統(tǒng)模型,最后給出仿真結(jié)果,實(shí)例驗(yàn)證。
  1前言異步電機(jī)應(yīng)用十分廣泛,隨著社會(huì)的發(fā)展,生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步,在許多場(chǎng)合,人們對(duì)異步電機(jī)的起動(dòng)性能也水漲船高。
  在現(xiàn)有的諸多起動(dòng)方,軟起動(dòng)以其控制方便、可反饋閉環(huán)控制、平滑性好等優(yōu)點(diǎn)脫穎而出,倍受青睞,國內(nèi)的開發(fā)研究方興未艾。對(duì)異步電機(jī)軟起動(dòng)進(jìn)行仿真研究無疑具有重要意義,傳統(tǒng)使用Folran或C語言建模編程仿真方法存在著一些明顯缺點(diǎn):編程效率不夠高,程序調(diào)試比較煩,做動(dòng)態(tài)特性曲線不太方便。由于軟起動(dòng)系統(tǒng)包括電路、電力電子、電機(jī)、控制等多個(gè)環(huán)節(jié),更增加了傳統(tǒng)方法仿真的困難。
  近幾年,特別是1998年Matlab5.2新增加了電氣系統(tǒng)模塊庫(PowwSystemBlockset)后,在我國應(yīng)用Matlab進(jìn)行電氣仿真異軍突起,而在此之前,Matlab主要在控制領(lǐng)域被廣泛使用。電氣系統(tǒng)模塊庫以Matlab下的Simulk動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模仿真軟件為運(yùn)行環(huán)境,涵蓋了電路、電力電子、電機(jī)等電工學(xué)科中常用的基本元件和系統(tǒng)的仿真模型,模塊的使用與常規(guī)Simulink模塊類似。本文就在電氣系統(tǒng)模塊庫基礎(chǔ)上,利用Matlab建立異步電機(jī)軟起動(dòng)系統(tǒng)仿真模型,進(jìn)行仿真。
  2異步電機(jī)軟起動(dòng)軟起動(dòng)器是在電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來的,也稱作減壓起動(dòng)器(SSRVS)。它采用了晶閘管功率元件(SCR)構(gòu)成的三相交流調(diào)壓電路,通過控制晶閘管功率元件的導(dǎo)通角,使施加于電動(dòng)機(jī)的電壓自動(dòng)逐步升高,電動(dòng)機(jī)從停止?fàn)顟B(tài)向運(yùn)行狀態(tài)逐步加速,最終主回路原理圖在額定電壓下穩(wěn)定運(yùn)行,主電路基本原理圖如所示。
  軟起動(dòng)系統(tǒng)線路原理如所示。
  控制回路大體由電壓同步信號(hào)采樣及處理電路、信號(hào)檢測(cè)電路、起動(dòng)控制電路、保護(hù)控制電路以及移相控制電路等組成。
  采樣及處理電路為移相控制觸發(fā)脈沖的基準(zhǔn),確保觸發(fā)脈沖相位與主回路電壓相位之間的精度。
  信號(hào)檢測(cè)電路檢測(cè)電流大小、功率因數(shù)角等信號(hào),提供限流控制及保護(hù)動(dòng)作的依據(jù)。
  軟起動(dòng)核心和關(guān)鍵所在。選擇合理的控制策略,實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)。
  軟起動(dòng)系統(tǒng)線路原理進(jìn)行過流、斷相、相序、過熱等保護(hù),保證電機(jī)安全可靠工作。
  發(fā)出移相信號(hào)控制觸發(fā)角的大小,以改變晶閘管的開通程度,實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)輸入電壓的調(diào)節(jié)。
  3軟起動(dòng)仿真3.1異步電機(jī)數(shù)學(xué)模型異步電機(jī)數(shù)學(xué)模型是一個(gè)高階、非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng),其在二相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的d-q模型為:轉(zhuǎn)矩方程運(yùn)動(dòng)方程L丨方程中帶有(’)的量表示從定子側(cè)看過去的轉(zhuǎn)子折算量。
  Matlab電氣系統(tǒng)模塊庫中提供的異步電機(jī)模型就是基于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的d-q模型,它的標(biāo)準(zhǔn)形式的模塊(Asy-chiomousMachineSIUnits)如所示,輸入A、B、C和輸出a、b、分別對(duì)應(yīng)定子和轉(zhuǎn)子的三相線路連接,模塊內(nèi)部定子和轉(zhuǎn)子的三相繞組都設(shè)定為星形接法,中性點(diǎn)不能為外部所用,標(biāo)準(zhǔn)形式異步電機(jī)模塊專用多路轉(zhuǎn)換分解器轉(zhuǎn)子的輸出通常直接短接或者也可和外部電路相連。Tm為電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩輸入,mS1為含有20個(gè)電機(jī)量的矢量輸出,與此同時(shí),模塊庫中提供了專用的多路轉(zhuǎn)換分解器(ASMMeasurementDemux)(),用于分離輸出電機(jī)的各種量值,如定、轉(zhuǎn)子三相電流、電機(jī)轉(zhuǎn)速、電磁轉(zhuǎn)矩等,這些輸出可用仿真示波器直接予以觀測(cè)。
  3.2異步電機(jī)軟起動(dòng)系統(tǒng)的仿真模型為應(yīng)用Simulink建立的異步電機(jī)軟起動(dòng)系統(tǒng)的仿真模型。它主要由三相交流電壓源、同步、脈沖發(fā)生、三相交流調(diào)壓、電機(jī)及測(cè)量、電流反饋和起動(dòng)控制等環(huán)節(jié)封裝模塊組成,結(jié)構(gòu)劃分與異步電機(jī)軟起動(dòng)系統(tǒng)原理圖基本一致。脈沖發(fā)生子系統(tǒng)模塊、起動(dòng)控制子系統(tǒng)模塊和其他模塊相比,模塊名稱前多加了一個(gè)‘’符號(hào),這是由于在仿真初始化過程中,Simulink內(nèi)部有一函數(shù)(powei2sys)逐一檢查模型中各模塊是否為電氣系統(tǒng)模塊,若是,則進(jìn)行轉(zhuǎn)換,反之不用轉(zhuǎn)換,為了避免檢查Simulink常規(guī)模塊,以加快仿真速度,Simulink規(guī)定可在子系統(tǒng)模塊名前加一‘’,但必須確保子系統(tǒng)內(nèi)全為Simulink常規(guī)模塊,以上提到的兩個(gè)子系統(tǒng)模塊就符合這個(gè)條件。
  下面就對(duì)如何建立這幾個(gè)主要環(huán)節(jié)模塊作一討論:電氣系統(tǒng)模塊庫中只提供單相電源,而沒有現(xiàn)成的三相交流電源模塊,我們可使用三個(gè)單相交流電源按星形連接,通過設(shè)定正確的相位順序和幅值關(guān)系,簡(jiǎn)單地加以組合構(gòu)成,并封裝成模塊,運(yùn)用時(shí)只需直接設(shè)定此模塊三相交流電源的線電壓與頻率。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如所示。
  同步環(huán)節(jié)模塊和三相橋式整三相交流電壓源異步電機(jī)軟起動(dòng)仿真模型流電路不同,三相交流調(diào)壓電路的控制角a= 0的點(diǎn)定在各相電壓過零點(diǎn),因而同步信號(hào)應(yīng)取電源相電壓信號(hào),而不是線電壓。其內(nèi)部模型如,含有三個(gè)輸入端口,三個(gè)輸出端口。由于電氣系統(tǒng)模塊本質(zhì)上同常規(guī)Simulink模塊是有區(qū)別的,涉及到兩類模塊之間的信號(hào)流動(dòng),必須使用中間接口模塊,因而根據(jù)性質(zhì),這里使用了電壓測(cè)量模塊作為輸入電氣信號(hào)和輸出Simulink信號(hào)的中間接口。
  電氣系統(tǒng)附加模塊庫(P(we-中給出了一同步六脈沖發(fā)生器可以滿足一般要求,當(dāng)然,也可根據(jù)實(shí)際需要,按照同步脈沖產(chǎn)生的機(jī)理,利用Simulink常規(guī)模塊自行構(gòu)建此環(huán)節(jié)模塊。本仿真模型系統(tǒng)中,使用的是在上述庫中同步六脈沖發(fā)生器模塊基礎(chǔ)上加以改造后的模塊,采用寬脈沖觸發(fā),限于同步環(huán)節(jié)模塊篇幅在此省去內(nèi)部模型圖。
  實(shí)際應(yīng)用的軟起動(dòng)系統(tǒng),通常是采用電流互感器取得反饋信號(hào),經(jīng)整流、濾波等信號(hào)處理環(huán)節(jié),以獲得如實(shí)反映起動(dòng)電流(一般為有效值)的信號(hào),實(shí)現(xiàn)起來并不簡(jiǎn)單,而在仿真建模中,卻可輕易獲取起動(dòng)電流的有效值,因?yàn)橐彩窃诟郊幽K庫中,測(cè)量子庫(MeasuremaUs)提供了有效值,測(cè)量模塊(RMS)可直接加以利用,十分方便。
  軟起動(dòng)本質(zhì)是降壓起動(dòng),關(guān)鍵在于限制起動(dòng)電流。實(shí)現(xiàn)的過程是起動(dòng)電壓由某一給定電壓值逐步升高,至所給定的限制電流之后保持恒定,在此恒定起動(dòng)電壓下過高的電流開始衰減后,起動(dòng)電壓再繼續(xù)上升,如此這般最終達(dá)到額定全壓。據(jù)此建立的封裝模塊內(nèi)部模型如所示,輸入的電流反饋信號(hào)iback和限流給定值iref通過加法器進(jìn)行比較,電流偏差經(jīng)滯環(huán)比較(Relay),若反饋信號(hào)大于給定值,輸出為0,反之則輸出為1.電壓上升速率控制uincr值與滯環(huán)輸出相乘后,通過一積分環(huán)節(jié),產(chǎn)生值由0按上升斜率為其乘積值線性遞增的信號(hào),乘積值為0時(shí),積分環(huán)節(jié)輸出即保持原有值不變。起動(dòng)電壓起始給定值uini和積分輸出值比較,偏差經(jīng)一飽和環(huán)節(jié)(Saturation)限制輸出值范圍,送至輸出端。uini和飽和輸出范圍的取值都表示觸發(fā)角a的大小。
  三相交流調(diào)壓環(huán)節(jié)模塊三相交流調(diào)壓環(huán)節(jié)是異步電機(jī)軟起動(dòng)特點(diǎn)所在,內(nèi)部模型如,由脈沖發(fā)生環(huán)節(jié)輸出的脈沖經(jīng)選擇器Selector和多路信號(hào)分解器Demux如圖供給各晶閘管,確保它們之間的觸發(fā)順序。從電氣系統(tǒng)模塊庫電力電子子模塊庫中選取6個(gè)晶閘管模塊(Thristor),連接構(gòu)成三對(duì)雙向反并聯(lián)晶閘管電路,為避免產(chǎn)生代數(shù)回路(algebraicloop),晶閘管元件參數(shù)Lon可設(shè)得足夠小,但不能為0,考慮到帶電機(jī)這一感性負(fù)載,需設(shè)定Rs和Cs,為不影響仿真合理性,Rs可取大阻值(如1e6),Cs可取inf,其余參數(shù)按實(shí)際情況選取。
  三相交流調(diào)壓環(huán)節(jié)模塊3.3仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果利用上述仿真模型,對(duì)“道爾”戰(zhàn)車用75IKW變頻機(jī)組的異步電機(jī)軟起動(dòng)系統(tǒng)空載起動(dòng)進(jìn)行了仿真(限流有效值400A)。數(shù)值仿真算法:ode15s,相對(duì)誤差:1e- 3,絕對(duì)誤差:1e-3.由于該軟起動(dòng)系統(tǒng)的起動(dòng)時(shí)間比較長(zhǎng)(約需半分鐘),整個(gè)起動(dòng)過程的波形不便給出,為清楚起見,分別抽取起動(dòng)初始階段、限流中間階段和起動(dòng)結(jié)束階段的局部起動(dòng)電流波形放大顯示,相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)波形也同時(shí)列出,以作對(duì)照(0)。
  從0我們可以看出,仿真波形和實(shí)驗(yàn)波形基本吻合。
 。╝)起動(dòng)初始段仿真電流波形(a)起動(dòng)初始段實(shí)驗(yàn)電流波形(b)限流階段局部仿真電流波形(1/)限流階段局部實(shí)驗(yàn)電流波形(c)起動(dòng)結(jié)束段仿真電流波形(c)起動(dòng)結(jié)束段實(shí)驗(yàn)電流波形0仿真波形和實(shí)驗(yàn)波形4結(jié)論本文針對(duì)異步電機(jī)軟起動(dòng)系統(tǒng),利用Matlab/Simulink和電氣系統(tǒng)模塊庫建立其仿真模型,仿真高效、準(zhǔn)確、直觀,為后續(xù)深入分析研究奠定了基礎(chǔ),同時(shí),仿真模型中建立的子系統(tǒng)模塊具有一定和借鑒價(jià)值,并且可以方便地移植拷貝,減少了今后相關(guān)領(lǐng)域的仿真研究的重復(fù)工作量。
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永磁無刷直流電機(jī)PWM調(diào)制方式研究。
  無刷直流電動(dòng)機(jī)模型2PWM調(diào)制方式對(duì)電流的影響永磁無刷直流電機(jī)在忽略凸極效應(yīng)時(shí),定子三相繞組的自感和互感為常數(shù),與轉(zhuǎn)子位置無關(guān)。
微電機(jī)轉(zhuǎn)子壓鑄模設(shè)計(jì)。
  與一般壓鑄件不同,微電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)看似簡(jiǎn)單,但壁厚相差較大,端環(huán)壁厚、風(fēng)葉、導(dǎo)條較薄細(xì)。若模具設(shè)計(jì)不合理,會(huì)導(dǎo)致端環(huán)部分產(chǎn)生縮孔、疏松、氣孔以及導(dǎo)條、風(fēng)葉部分成形不足等質(zhì)量問題。
YE3電機(jī)和YE2電機(jī)、YX3電機(jī)的區(qū)別?
  由于國內(nèi)目前Y,Y2,Y3系列電機(jī)基本都淘汰,所以YE3超高效節(jié)能電機(jī)節(jié)約能源、降低長(zhǎng)期運(yùn)行成本,非常適合紡織、風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)使用,靠節(jié)電一年可收回電機(jī)購置成本;直接啟動(dòng)、或用變頻器調(diào)速,可全面更換異步電機(jī);
西安西瑪高壓電機(jī)維修的工藝流程簡(jiǎn)單介紹
  西安西瑪高壓電機(jī)生產(chǎn)廠家批量生產(chǎn)電機(jī)時(shí),要購真空浸漆設(shè)備,該設(shè)備由專業(yè)廠家提供。一般修理廠家利用電加熱棒加熱定子至一定溫度后翻轉(zhuǎn),定子口朝上進(jìn)行雙面灌漆。
西瑪電機(jī)維修在生活中尤為重要。
  西瑪電機(jī)本身如果過載,欠壓過壓,都會(huì)引起電機(jī)繞組故障。這不僅會(huì)對(duì)影響電機(jī)的使用效率,也會(huì)對(duì)我們的人身安全造成一定的威脅。電機(jī)維修在這個(gè)時(shí)候就顯得尤為重要。
步進(jìn)電機(jī)5種驅(qū)動(dòng)方法的利弊詳細(xì)分析
  步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器技術(shù)的發(fā)展,從原來國外一枝獨(dú)秀到國內(nèi)各種優(yōu)秀技術(shù)涌現(xiàn),可以看出國內(nèi)技術(shù)的進(jìn)步,同時(shí)也可以看出,每一次技術(shù)的革新都會(huì)帶來幾個(gè)以高端技術(shù)去引導(dǎo)市場(chǎng)的市場(chǎng)革命。
變頻調(diào)速電機(jī)的運(yùn)行效率及節(jié)能控制研究
  變頻調(diào)速電機(jī)運(yùn)行過程中的效率與節(jié)能控制方式還有許多,這就需要相關(guān)人員在設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行有效研究,有針對(duì)性的根據(jù)目前的能源消耗情況進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置,在不嚴(yán)重浪費(fèi)能源的情況下,對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行研究,從而更加快速的促進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行效率,實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目的。
電機(jī)控制器原理。
  電機(jī)控制器,英文名稱為controller,是一種用于控制電機(jī)操作的器件,其功能通常通過集成電路來實(shí)現(xiàn),而非一個(gè)獨(dú)立的儀器裝置。
變頻調(diào)速系統(tǒng)與高效電機(jī)的節(jié)能分析
  本文詳細(xì)的分析了變頻調(diào)速系統(tǒng)在風(fēng)機(jī)與水泵負(fù)載中通過改變頻率進(jìn)行速度控制,達(dá)到節(jié)能的目的,高效電機(jī)降低損耗等措施,有效提高電動(dòng)機(jī)效率。這對(duì)于我國貫徹節(jié)能減排國策,節(jié)約能源,提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益無疑具有巨大的意義。
一種感應(yīng)電機(jī)恒單位功率因數(shù)運(yùn)行策略
  電容的平均電壓提供了有功功率流動(dòng)的信息,網(wǎng)側(cè)電流的幅值控制可通過電容電壓的調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)。這樣通過有源補(bǔ)償技術(shù)在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用,可實(shí)現(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在恒單位功率因數(shù)下運(yùn)行,降低了網(wǎng)側(cè)電流的幅值,達(dá)到節(jié)能的目的。
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