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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

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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以上为本篇毕业论文范文异步电动机建模及仿真(二)的介绍部分。

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