基于SIMULINK的变频调速起升机构动载的研究

发布时间：2020-04-26 18:41

【摘要】： 起重机在各行各业中应用十分广泛,随着科技的发展和时代的进步,起重机也得到了长足的发展,尤其在调速方面的变化十分显著。传统起重机是通过鼓形凸轮控制器调节串接在绕线式电机转子中的电阻,改变电机固有特性曲线,进而达到调速目的,以满足起升速度和保证安装定位的要求。它存在着速度变化大、速度不稳定等因素,使得起重机运行效率低、功耗大、性能不稳定,另外电机滑环、碳刷磨损大,维修费用高;随着电力电子技术的发展,具备微电脑技术、PWM技术及矢量变换技术和能量回馈技术的起重机专用变频器的出现,使新一代起重机变频器调速系统的方案完全成熟。我国起重机开始采用变频器进行调速控制大约在80年代后期,尽管那时大多是V/F比控制的变频器,但是这一崭新技术马上显示出了强大的生命力。变频无级调速的平稳性、可控性和节能等特点迅速地被大家所接受和认可。这一技术先是从起重机改造突破,开始较多是在大小车走行机构上得到应用,在取得经验之后,逐渐在起升机构中应用。随着变频技术的不断发展,专业起重机生产企业也把眼光投向这一高技术领域,并针对起重机作业的特点,深入开展变频调速系统的研究。变频调速系统与传统的绕线电机转子电阻调速相比要复杂得多,系统如何进行优化设计、怎样保证系统可靠运行以及有效的日常维护和维修等问题,摆在我们面前急待去解决。同时由于起重机的工作性质,决定了它的传动系统必须进行短暂、频繁的往复运动,这样机构和结构将产生冲击和振动,这就是通常所说的动载。本文从两项静止坐标系出发,将变频调速控制系统应用SIMULINK构造成以三相静止坐标系A、B、C下的异步电动机仿真模型,将起升机构系统简化成三质量二自由度等效扭振系统并建立起的数学模型和仿真模型,通过这两部分的有机结合能很好的反映实际系统的动载特性,且方法简单,有极高的稳定性和可靠性,具有很好的工程实用价值,能够为起升机构的设计节省大量人力、物力及设计的时间。
【图文】：

原理图,变频调速系统,原理图,同步转速

图2.2SPWM变频调速系统原理图三相异步电动机调速方法有:变磁极对数p来改变电机转速，所得到的转速只能是3仪刃、巧oo、l。以)…，速;变转差率s调速，常用的方法是改变定子电压调速和滑差电机调速，该方耗较大，效率低;变定子电源频率，其调速属于改变同步转速乓调速，由于没有人为的改中不产生附加的转差功率损耗，所以效率高。其是一种较为理想的调速方调速需要较复杂的控制电路组成。三相异步电动机同步转速为:60厂，，nl=—叹1一S)P磁极对数;定子电流频率，即电源的频率，fl=50Hz;

SPWM波形,子系统

(l)输入给定:steP模块，它内部属性设为:零时刻输出0.5，一秒时跳变为0.75系统运行到一秒钟时输入信号由0.5阶跃上升为0.75。其目的是观察给定变化对的影响。实际系统中的给定积分器起软起动作用避免起动时对系统的冲击，在系统中则可忽略这个问题，可将给定积分器省略。SteP模块的输出作为系统的频信号。(2)函数发生器:Vo模块和in模块构成了函数发生器.vo模块起低速补偿作用系统运行在较低转速时将给定信号抬高0.1;m模块将基频信号幅值限制为1。当入信号大于l时，m模块限幅输出1。m模块的输出作为系统的电压信号，因此给号的改变同时改变了频率、电压信号，满足恒压频比的控制方式，同时m模块幅输出保证了基频以上电压恒定的控制方式。(3)SPWM波形发生器:图中PWMSource模块是用来产生SPWM波形的.该模是一封装的子系统，，其内部结构如图2.4。
【学位授予单位】：上海海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH21

【引证文献】