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异步电动机建模及仿真(二)
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毕业论文范文题目:
异步电动机建模及仿真(二)
,论文范文关键词:
异步电动机建模及仿真(二)
异步电动机建模及仿真(二)毕业论文范文介绍开始:
异步电动机建模及仿真
输出方程
转子电磁时间常数
电动机漏磁系数
根据以上公式绘制动态结构图如图:
图2-4 为状态变量在dq坐标系中动态结构图
x3 模型建立
3.1 AC Motor模块
根据图2-4的动态结构图,用MATLAB/SIMULINK基本模块建立在dq坐标系下异步电动机仿真模型AC Motor模块。
AC Motor模块图如图3-1。
根据图2-4计算参数为:
0.055
ω
搭建AC moter模块如下图所示:
图3-1 AC motor 模块
3.2坐标变换模块
3.2.1 3/2 transform 模块
根据静止两相正交坐标系到旋转正交坐标系的变换阵
则有 Usa=0.8165*Ua-0.4082*Ub-0.4082*Uc,Usb=0.7071*Ub-0.7071*Uc
其中Ua,Ub,Uc为三相坐标系下的输入电压,Usa和Usb为静止两相正交坐标下的电压。 搭建模块如下图:
图3-2 3/2 transform模块
3.2.2 2s/2r transform 模块
根据定子旋转变换阵
则有 Usd=cosUsa+sinUsb,Usq=- sinUsa +Usb
其中Usa和Usb为静止两相正交坐标下的电压,Usd和Usq为两相旋转坐标系下的电压。为d轴与a轴的夹角。搭建模块如下图:
图3-3 2s/2r transform模块
3.2.3 2r/2s transform 模块
根据旋转正交坐标系到静止两相正交坐标系的变换阵
则有 Isa= cosIsd - sinIsq,Isb= sinIsd + cosIsq
其中Isa和Isb为静止两相正交坐标下的电压,Isd和Isq为两相旋转坐标系下的电压。为d轴与a轴的夹角。 搭建模块如下图:
图3-4 2r/2s transform模块
3.2.4 2/3 transform 模块
两相正交坐标系变换到三相坐标系(简称2/3变换)的变换矩阵
则有 Ia=0.8165Isa, Ib=-0.4082Isa+0.7071Isb, Ic=-0.4082Isa-0.7071Isb
其中Ia,Ib,Ic为三相坐标系下的输入电流,Isa和Isb为静止两相正交坐标下的电流。
搭建模块如下图:
图3-5 2/3 transform模块
3.2.5 3/2r transform 模块
若由三相坐标系直接变换到两相旋转坐标系下,得到其坐标变换矩阵为:
搭建仿真模型为
图3-6 3/2r transform模块
3.3仿真原理图
在进行异步电动机仿真时,以为状态变量的dq坐标系中的状态方程为内核,在外围加上坐标变换和状态变换,就可得到在dq坐标系下的仿真结果。
仿真原理图如图所示。
图3-7 仿真原理图
参数设置
其中有5个输入参数:三相正弦交流电压Usa,Usb,Usc,同步转速ω1,负载转矩Tl。
三相正弦交流电压幅值均为380V,频率为100*pi HZ,相角分别为0、-2*pi/3、2*pi/3,同步转速为常数100*pi,
因此设定三相正弦交流电压参数如下图所示:
图3-8 Ua参数设置图
3.3仿真原理图
在进行异步电动机仿真时,以为状态变量的dq坐标系中的状态方程为内核,在外围加上坐标变换和状态变换,就可得到在dq坐标系下的仿真结果。
仿真原理图如图所示。
图3-7 仿真原理图
参数设置
其中有5个输入参数:三相正弦交流电压Usa,Usb,Usc,同步转速ω1,负载转矩Tl。
三相正弦交流电压幅值均为380V,频率为100*pi HZ,相角分别为0、-2*pi/3、2*pi/3,同步转速为常数100*pi,
因此设定三相正弦交流电压参数如下图所示:
图3-8 Ua参数设置图
图3-11 Tl参数设置图
4 仿真结果及分析
由图3-7仿真原理图进行仿真,观察输出波形图如下:
图4-1 电磁转矩与转速输出结果图
其局部放大结果如下图所示:
图4-2 电磁转矩与转速输出结果局部图
由局部放大图可发现当负载转矩为额定转矩时,转速不为额定转速。为使转速达到额定值,调整负载转矩为17N.M。
调整之后电磁转矩及转速输出结果如下:
图4-3调整后电磁转矩与转速输出结果图
图4-4调整后电磁转矩与转速输出结果局部图
由图4-4和图4-5可知,电动机空载启动时,转速迅速上升并达到稳定值1500r/min,电磁转矩在转速上升时作衰减震荡,最后稳定值为零。在1s时突加
负载Tl=15N.M,转速降至1450 r/min,即额定值。
三相电流结果图如下:
图4-5三相电流输出结果图
图4-6空载稳定三相电流输出结果图
图4-7带额定负载三相电流输出结果图
由图4-7和图4-8可知,空载运行电流幅值为4A,额定转速时运行电流幅值为6A。
4 结论
本设计从异步电动机的三相数学模型出发首先导出异步电动机三相动态数学模型并讨论其非线性、强耦合、多变量性质然后利用坐标变换加以简化。
其次,利用MATLAB语言的SIMULINK功能给出了异步电动机的动态仿真模型并把该模型应用于异步电动机的调速分析研究中最后通过实验证明了模型的正确性并证明了该模型具有快捷、灵活、方便、直观等优点。
利用MATLAB语言的SIMULINK组件仿真工具把数学方程转变为模型通过运行异步电动机的仿真模型可观察到异步电动机在启动和加载的情况下转速、电磁转矩、定子磁链和定子电流的变化曲线同时分析各个变量之间的变化关系从而更加直观明显的得到了结果。使用它做实验时只需调用该模型并置入相应的电动机参数即可。从而为异步电动机调速系统的仿真研究提供一种性能可靠、使用方便的电动机仿真模型。
参考文献
[1] 陈伯时.电力拖动自动控制系统(第4版),机械工业出版社,2009
[2] 孟庆春.杨建忠 基于Simulink仿真工具的感应电动机仿真模型研究[期刊论文]-基础自动化 2000(01)
[3]姚俊.马红辉 Simulink建模与仿真 2001
[4] 陈桂明.张明照.应用MATLAB建模与仿真[P].北京:科学出版社,2001
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