4400.基于matlab的按定子磁鏈定向的異步電動機仿真

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1、課程設計說明書《自動控制系統(tǒng)》課程設計任務書一、設計題目、內(nèi)容及要求1.設計題目：基于MATLAB的按定子磁鏈定向的異步電動機仿真2.設計內(nèi)容：以異步電動機在靜止坐標系中為狀態(tài)變量的狀態(tài)方程結(jié)構為核心，構建異步電動機仿真模型。要求：（1）推導出相應的狀態(tài)方程；（2）三相正弦對稱電壓、和經(jīng)3/2變換模塊，得到相應的兩相電壓，送入異步電動機仿真模型，輸出兩相電流經(jīng)2/3變換模塊，得到三相電流、和；（3）觀察空載起動和加載過程的轉(zhuǎn)速仿真波形，觀察異步電動機穩(wěn)態(tài)電流波形，觀察定子磁鏈波形。3.設計要求：要求學生利用MATLAB/SIMULINK仿真平臺獨立完成異步電動機的建模，波形仿真結(jié)

2、果正確，說明書格式符合要求。二、設計原始資料仿真電機參數(shù)：，，，，，，，，。三、要求的設計成果（課程設計說明書、設計實物、圖紙等）課程設計說明書，異步電動機的仿真模型及仿真波形圖。四、進程安排第二十周周一：查閱資料，狀態(tài)方程推導；周二至周三：異步電動機數(shù)學建模并仿真；周四：撰寫課程設計說明書；周五：課程設計答辯。五、主要參考資料[1]陳伯時．電力拖動自動控制系統(tǒng)（第三版）．北京：機械工業(yè)出版社，2003．[2]薛定宇．基于MATLAB/Simulink的系統(tǒng)仿真技術與應用．北京：清華大學出版社，2002．28課程設計說明書目錄1引言12異步電動機動態(tài)數(shù)學模型分析22.1異步電動機

3、動態(tài)數(shù)學模型的性質(zhì)22.2異步電動機的多變量非線性數(shù)學模型32.2.1電壓方程32.2.2磁鏈方程42.2.3轉(zhuǎn)矩方程72.2.4電力拖動系統(tǒng)運動方程82.2.5三相異步電機的數(shù)學模型83坐標變換和狀態(tài)方程103.1坐標變換的基本思路103.2三相--兩相變換（3/2變換）113.3兩相坐標系的數(shù)學模型123.4兩相坐標系的狀態(tài)方程134系統(tǒng)建模與仿真164.1Matlab/Simulink簡介164.2各模塊模型實現(xiàn)164.2.13/2變換模塊模型164.2.2異步電動機模塊模型184.2.32/3變換模塊模型194.2.4整體模塊模型204.3仿真參數(shù)設置214.4仿真結(jié)果2

4、45結(jié)論27參考文獻2828課程設計說明書1引言異步電動機又稱感應電動機，是由氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組感應電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換為機械能量的一種交流電機。異步電動機按照轉(zhuǎn)子結(jié)構分為兩種形式：有鼠籠式、繞線式異步電動機[1]。異步電動機的轉(zhuǎn)子繞組不需與其他電源相連，其定子電流直接取自交流電力系統(tǒng)；與其他電機相比，異步電動機的結(jié)構簡單，制造、使用、維護方便，運行可靠性高。但它的轉(zhuǎn)速與其旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速有固定的轉(zhuǎn)差率，因而調(diào)速性能較差，在要求有較寬廣的平滑調(diào)速范圍的使用場合（如傳動軋機、卷揚機、大型機床等），不如直流電動機經(jīng)濟、方便。因此，在需要高動態(tài)性能的調(diào)速

5、系統(tǒng)或伺服系統(tǒng)，異步電動機就不能完全適應了。要實現(xiàn)高動態(tài)性能的系統(tǒng)，必須首先認真研究異步電機的動態(tài)數(shù)學模型[1]。系統(tǒng)建模與仿真一直是各領域研究、分析和設計各種復雜系統(tǒng)的有力工具。建?？梢猿嚼硐氲娜ツM復雜的現(xiàn)實物理系統(tǒng)；而仿真則可以對照比較各種控制策略和方案，優(yōu)化并確定系統(tǒng)參數(shù)。長期以來，仿真領域的研究重點是放在仿真模型建立這一環(huán)節(jié)上，即在系統(tǒng)模型建立以后，設計一種算法，以使系統(tǒng)模型為計算機所接受，然后再將其編制成計算機程序，并在計算機上運行。顯然，為達到理想的目的，在這一過程中編制與修改仿真程序十分耗費時間和精力，這也大大阻礙了仿真技術的發(fā)展和應用。近年來逐漸被大家認識的M

6、atlab軟件則很好的解決了系統(tǒng)建模和仿真的問題。異步電機的動態(tài)數(shù)學模型是一個高階、非線性、強耦合的多變量系統(tǒng)。本次設計就是借助于Matlab軟件的Simulink組件來建立異步電動機的動態(tài)數(shù)學模型，再按照定子磁鏈定向的方法來仿真分析異步電動機的運行特性。28課程設計說明書2異步電動機動態(tài)數(shù)學模型分析2.1異步電動機動態(tài)數(shù)學模型的性質(zhì)直流電動機的磁通由勵磁繞組產(chǎn)生，可以在電樞合上電源以前建立起來而不參與系統(tǒng)的動態(tài)過程（弱磁調(diào)速時除外）。因此，它的動態(tài)數(shù)學模型只有一個輸入變量——電樞電壓和一個輸入變量——轉(zhuǎn)速，在控制對象中含有機電時間常數(shù)和電樞回路電磁時間常數(shù)，如果電力電子變換裝置

7、也計入控制對象，則還有滯后的時間常數(shù)。在工程上能夠允許的一些假定條件下，可以描述成單變量（單輸入單輸出）的三階線性系統(tǒng)，完全可以應用經(jīng)典的線性控制理論和由它發(fā)展出來的工程設計方法進行分析與設計。但是，同樣的理論和方法用來分析與設計交流調(diào)速系統(tǒng)時，就不那么方便了，因為交流電機的數(shù)學模型和直流電機模型相比有著本質(zhì)上的區(qū)別。1）異步電機變壓變頻調(diào)速時需要進行電壓（或電流）和頻率的協(xié)調(diào)控制，有電壓（電流）和頻率兩種獨立的輸入變量。在輸出變量中，除轉(zhuǎn)速外，磁通也得算一個獨立的輸出變量。因為