（畢業(yè)論文）基于matlab的按定子磁鏈定向的異步電動(dòng)機(jī)仿真

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1、...1...2...2...3...3...4...7...8...8.10.10.11.12.13.16.16.16.16.18.19.20.21.24.271引言,2異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型分析2.1異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的性質(zhì).2.2異步電動(dòng)機(jī)的多變量非線性數(shù)學(xué)模型2.2.1I11^'-2.2.2磁鏈方程2.2.3轉(zhuǎn)矩方程2.2.4電力拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程..2.2.5三相異步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型3華標(biāo)變換和狀態(tài)方程3.1坐標(biāo)變換的基本思路3.2三相--兩相變換（3/2變換）3.3兩相坐標(biāo)系的數(shù)學(xué)模型........3.4兩相坐標(biāo)系的狀態(tài)方程.....4系統(tǒng)建模與仿真4.1MATLAB/S

2、imulink簡(jiǎn)介…4.2各模塊模型實(shí)現(xiàn)4.2.13/2變換模塊模型....4.2.2異步電動(dòng)機(jī)模塊模型4.2.32/3變換模塊模型....4.2.4整體模塊模型4.3仿真參數(shù)設(shè)置4.4仿真結(jié)果????????5總結(jié)1引言異步電動(dòng)機(jī)乂稱感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，是由氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能量的一種交流電機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)按照轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分為兩種形式：有鼠籠式、繞線式異步電動(dòng)機(jī)［1］。異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組不需與其他電源和連，其定子電流直接取自交流電力系統(tǒng)；與其他電機(jī)和比，異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、使用、維護(hù)方便，運(yùn)行可靠性高。但它的轉(zhuǎn)速與蘇旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同

3、步轉(zhuǎn)速有叫定的轉(zhuǎn)差率，因而調(diào)速性能較差，在要求有較寬廣的平滑調(diào)速范圍的使用場(chǎng)合（如傳動(dòng)軋機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)、大型機(jī)床等），不如直流電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)、方便。因此，在需要高動(dòng)態(tài)性能的調(diào)速系統(tǒng)或伺服系統(tǒng)，異步電動(dòng)機(jī)就不能完全適應(yīng)了。要實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)性能的系統(tǒng)，必須首先認(rèn)真研究異步電機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型［1］。系統(tǒng)建模與仿真一直是各領(lǐng)域研究、分析和設(shè)計(jì)各種復(fù)雜系統(tǒng)的有力工具。建?？梢猿嚼硐氲娜ツM復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)物理系統(tǒng)；而仿真則可以對(duì)照比較各種控制策略和方案，優(yōu)化并確定系統(tǒng)參數(shù)。長(zhǎng)期以來，仿真領(lǐng)域的研究重點(diǎn)是放在仿真模型建立這一環(huán)爺上，即在系統(tǒng)模型建立以后，設(shè)計(jì)一種算法，以使系統(tǒng)模型為計(jì)算機(jī)所接受，然后再將其編制成計(jì)

4、算機(jī)程序，并在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。顯然，為達(dá)到理想的目的，在這一過程中編制與修改仿真程序十分耗費(fèi)時(shí)問和精力，這也大大附礙了仿真技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。近年來逐漸被大家認(rèn)識(shí)的MATLAB軟件則很好地解決了系統(tǒng)迷模和仿真的問題。異步電機(jī)的動(dòng)態(tài)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)。本次設(shè)計(jì)就是借助于MATLAB軟件的Simulink組件來建立界步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，再按照定子磁鏈定向的方法來仿真分析異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性。2異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型分析2.1異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的性質(zhì)直流電動(dòng)機(jī)的磁通由勵(lì)磁繞組產(chǎn)生，可以在電樞合上電源以前建立起來而不參與系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程（弱磁調(diào)速時(shí)除外）。因此，它

5、的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型只冇一個(gè)輸入變量——電樞電壓和一個(gè)輸入變量——轉(zhuǎn)速，在控制對(duì)象中含有機(jī)電時(shí)間常數(shù)T,WA和電樞回路電磁吋間常數(shù)如T,,果電力電子變換裝置也計(jì)入控制對(duì)象，則還冇滯后的吋間常數(shù)T、、。在工程上能夠允許的一些假定條件下，町以描述成單變量（單輸入單輸出）的三階線性系統(tǒng)，完全可以應(yīng)用經(jīng)典的線性控制理論和巾它發(fā)展出來的工程設(shè)計(jì)方法進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)。但是，同樣的理論和方法用來分析與設(shè)計(jì)交流調(diào)速系統(tǒng)吋，就不那么方便了,因?yàn)榻涣麟姍C(jī)的數(shù)學(xué)模型和直流電機(jī)模型相比有著木質(zhì)上的區(qū)別。1）異步電機(jī)變壓變頻調(diào)速吋需要進(jìn)行電壓（或電流）和頻率的協(xié)調(diào)控制，冇電壓（電流）和頻率兩種獨(dú)立的輸入變量。在輸出變量

6、中，除轉(zhuǎn)速外，磁通也得算一個(gè)獨(dú)立的輸出變量。因?yàn)殡姍C(jī)只有一個(gè)三相輸入電源，磁通的建立和轉(zhuǎn)速的變化是同吋進(jìn)行的，為了獲得良好的動(dòng)態(tài)性能，也希羯對(duì)磁通施加某種控制,使它在動(dòng)態(tài)過程中盡量保持恒定，冰能產(chǎn)生較大的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩。巾于這些原因，異步電機(jī)是一個(gè)多變量（多輸入多輸出）系統(tǒng)，而電壓（電流）、頻率、磁通、轉(zhuǎn)速之間又互相都冇影響，所以是強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)，可以用圖2-1來定性地表示。圖2-1異步電動(dòng)機(jī)的多變量、強(qiáng)耦合模型結(jié)構(gòu)2）在異步電機(jī)中，電流乘磁通產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)述乘磁通得到感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由于它們都是同吋變化的，在數(shù)學(xué)模型中就含冇兩個(gè)變量的乘積項(xiàng)。這樣?一來，即使不考慮磁飽和等因素，數(shù)學(xué)模型也是非

7、線性的。3)三相異步電機(jī)定子宥三個(gè)繞組，轉(zhuǎn)子也可等效為三個(gè)繞組，每個(gè)繞組產(chǎn)生磁通時(shí)都宥a己的電磁慣性，再算上運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)電慣性，和轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角的積分關(guān)系，即使不考慮變頻裝置的滯后因素，也是一個(gè)八階系統(tǒng)。綜上所述，異步電機(jī)的動(dòng)態(tài)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)。2.2異步電動(dòng)機(jī)的多變量非線性數(shù)學(xué)模型在研究異步電動(dòng)機(jī)的多變量非線性數(shù)學(xué)模型時(shí)，常作如下的假?zèng)]：(1)忽略空問諧波，設(shè)三和繞組對(duì)稱，在空問互差120°電角度，所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)沿氣