电机数学模型
以二相导通星形三相六状态为例，分析BLDC 的数学模型及电磁转矩等特性。为了便于分析，假定：
a)三相绕组完全对称，气隙磁场为方波，定子电流、转子磁场分布皆对称； b)忽略齿槽、换相过程和电枢反应等的影响； c)电枢绕组在定子内表面均匀连续分布； d)磁路不饱和，不计涡流和磁滞损耗。 则三相绕组的电压平衡方程可表示为：
(1)
式中：为定子相绕组电压(V)；为定子相绕组电流(A)；
为定子相绕组电动势(V)；L 为每相绕组的自感(H)；M 为每相绕组间的
互感(H)；p 为微分算子p=d/dt 。
三相绕组为星形连接，且没有中线，则有
(2) (3)
得到最终电压方程：
(4)
L-M
L-M L-M
r
r r
i a i b i c
e a
e c
e b
图.无刷直流电机的等效电路
无刷直流电机的电磁转矩方程与普通直流电动机相似，其电磁转矩大小与磁通和电流幅值成正比
(5)
所以控制逆变器输出方波电流的幅值即可以控制BLDC电机的转矩。为产生恒定的电磁转矩，要求定子电流为方波，反电动势为梯形波，且在每半个周期内，方波电流的持续时间为120°电角度，梯形波反电动势的平顶部分也为120°电角度，两者应严格同步。由于在任何时刻，定子只有两相导通，则：电磁功率可表示为：
(6)
电磁转矩又可表示为：
(7)
无刷直流电机的运动方程为：
(8)
其中为电磁转矩；为负载转矩；B 为阻尼系数；为电机机械转速；J为电机的转动惯量。
传递函数：
无刷直流电机的运行特性和传统直流电机基本相同，其动态结构图可以采用直流电机通用的动态结构图，如图所示：
Ct365/(GD^2s)
Ce
1/R
U(s)+
-
+
-
T L(s)
T C(s)
I(s)
N(s)
图2.无刷直流电机动态结构图
由无刷直流电机动态结构图可求得其传递函数为:
式中：
K1为电动势传递系数，，Ce 为电动势系数；
K2为转矩传递函数，，R 为电动机内阻，Ct 为转矩系数；
T m为电机时间常数，，G 为转子重量，D 为转子直径。
基于MATLAB的BLDC系统模型的建立
在Matlab中进行BLDC建模仿真方法的研究已受到广泛关注，已有提出采用节点电流法对电机控制系统进行分析，通过列写m文件，建立BLDC仿真模型，这种方法实质上是一种整体分析法，因而这一模型基础上修改控制算法或添加、删除闭环就显得很不方便；为了克服这一不足，提出在Matlab/Simulink中构造独立的功能模块，通过模块组合进行BLDC建模，这一方法可观性好，在原有建模的基础上添加、删除闭环或改变控制策略都十分便捷，但该方法采用快速傅立叶变换(FFT)方法求取反电动势，使得仿真速度受限制。本文提出了一种新型的BLDC建模方法，将控制单元模块化，在Matlab/Simulink建立独立的功能模块：BLDC本体模块、电流滞环控制模块、速度控制模块、参考电流模块、转矩计算模块和电压逆变模块，对这些功能模块进行有机整合，即可搭建出无刷直流电机系统的仿真模型。在建模过程中，梯形波反电动势的求取方法一直是较难解决的问题[27,28]，本文采用分段线性法成功地化解了这一难点，克服了建模方法存在的不足。
针对电气传动控制领域所设计的工具箱已提供了PMSM的电机模型，但没有给出BLDC的电机模型。因此，本文在分析无刷直流电机数学模型的基础上，借助于Matlab强大的仿真建模能力，在Matlab/Simulink中建立了BLDC控制系统的仿真模型。BLDC建模仿真系统采用双闭环控制方案：
下即为BLDC建模的整体控制框图，其中主要包括：BLDC本体模块、电流滞环控制模块、速度控制模块、参考电流模块、转矩计算模块和电压逆变模块。BLDC本体结构
(1)BLDCM本体模块
在整个控制系统的仿真模型中，BLDCM本体模块是最重要的部分，该模块根据BLDC电压方程式(4)求取BLDC三相相电流，结构框图如图所示
图.BLDCM本体模块结构框图及其封装形式
在整个控制系统的仿真模型中，BLDC 本体模块是最重要的部分，该模块根据BLDC 电压方程式(2-4)求取BLDC 三相相电流，而要获得三相相电流信号ia ，ib ，ic ，必需首先求得三相反电动势信号ea ，eb ，ec 控制框图如图2-11所示。而BLDC 建模过程中，梯形波反电动势的求取方法一直是较难解决的问题，反电动势波形不理想会造成转矩脉动增大、相电流波形不理想等问题，严重时会导致换相失败，电机失控。因此，获得理想的反电动势波形是BLDC 仿真建模的关键问题之一。本文采用了分段线性法，如图2-12所示，将一个运行周期0°～360°分为6个阶段，每60°为一个换相阶段，每一相的每一个运行阶段都可用一段直线进行表示，根据某一时刻的转子位置和转速信号，确定该时刻各相所处的运行状态，通过直线方程即可求得反电动势波形。分段线性法简单易行，且精度较高，能够较好的满足建模仿真的设计要求。因而，本文采用分段线性法建立梯形波反电动势波形。
理想情况下，二相导通星形三相六状态的BLDC 定子三相反电动势的波形如图2-12所示。图中，根据转子位置将运行周期分为6个阶段：0～π/3，π/3～2π/3，2π/3～π，π～4π/3，4π/3～5π/3，5π/3～2π。以第一阶段0～π/3为例，A 相反电动势处于正向最大值Em ，B 相反电动势处于负向最大值-Em ，C 相反电动势处于换相阶段，由正的最大值Em 沿斜线规律变化到负的最大值-Em 。根据转子位置和转速信号，就可以求出各相反电动势变化轨迹的直线方程，其它5个阶段，也是如此。据此规律，可以推得转子位置和反电动势之间的线性关系，如表2-1所示，从而采用分段线性法，解决了在BLDC 本体模块中梯形波反电动势的求取问题。
Em e a 图.三相反电动势波形
Em Em -Em
-Em -Em e b e c
转子位置和反电动势之间的线性关系表
表中：K为反电动势系数(V/(r/min)，pos为角度信号，w为转速信号，转数per=fix(pos/(2*pi))*2*pi，fix函数是实现取整功能。
根据上式，用M文件编写反电势系数的S函数如下：
反电动势S 函数
%=========================================================
%BLDCM模型中反电动势函数
%=========================================================
function [sys,x0,str,ts] =emf(t,x,u,flag)
switch flag
case 0, %初始化设置
[sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes;
case 3, %输出量计算
sys = mdlOutputs(t,x,u);
case {1,2,4,9} %未定义标志
sys = [];
otherwise%错误处理
error(['unhandled flag = ',num2str(flag)]);
end
%=========================================================
%mdlInitializeSizes 进行初始化，设置系统变量的大小
%=========================================================
function [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes()
sizes = simsizes; %取系统默认设置
= 0;
= 0;
= 3;
= 2;
= 1;
= 1;
sys = simsizes(sizes);
x0 = [];
str = [];
ts = [-1 0];
%=========================================================
%mdlOutputs 计算系统输出
%=========================================================
function sys=mdlOutputs(t,x,u)
global k;
global Pos;
global w;
k=; % V/(r/min)反电动势系数
w=u(1); % 转速(rad/s)
Pos=u(2); % 角度(rad)
if Pos>=0 & Pos<=pi/3
sys=[k*w,-k*w,k*w*((-Pos)/(pi/6)+1)];
elseif Pos>=pi/3 & Pos<=2*pi/3
sys=[k*w,k*w*((Pos-pi/3)/(pi/6)-1),-k*w];
elseif Pos>=2*pi/3 & Pos<=pi
sys=[k*w*((2*pi/3-Pos)/(pi/6)+1),k*w,-k*w];
elseif Pos>=pi & Pos<=4*pi/3
sys=[-k*w,k*w,k*w*((Pos-pi)/(pi/6)-1)];
elseif Pos>=4*pi/3 & Pos<=5*pi/3
sys=[-k*w,k*w*((4*pi/3-Pos)/(pi/6)+1),k*w];
else Pos>=5*pi/3 & Pos<=2*pi
sys=[k*w*((Pos-5*pi/3)/(pi/6)-1),-k*w,k*w];
end
转矩计算模块
根据BLDC数学模型中的电磁转矩方程式，可以建立图所示的转矩计算模块，模块输入为三相相电流与三相反电动势，通过加、乘模块即可求得电磁转矩信号Te 。
转矩计算模块结构框图及其封装形式
转速计算模块
根据运动方程式，由电磁转矩、负载转矩以及摩擦转矩，通过加乘、积分环节即可得到转速信号，求得的转速信号经过积分就可得到电机转角信号，如图
转速计算模块结构框图及其封装形式
电流滞环控制模块
在这个仿真模块中采用滞环控制原理来实现电流的调节，使得实际电流随跟定电流的变化。模块结构框图如图所示[40]，输入为三相参考电流和三相实际电流，输出为PWM逆变器控制信号。
电流滞环控制模块结构框图及其封装
参考电流模块
参考电流模块的作用是根据电流幅值信号Is和位置信号给出三相参考电流，输出的三相参考电流直接输入电流滞环控制模块，用于与实际电流比较进行电流滞环控制。转子位置和三相参考电流之间的对应关系如表所示，参考电流模块的这一功能可通过S函数编程实现，程序如下
参考电流S 函数
function [sys,x0,str,ts] =mod(t,x,u,flag)
switch flag
case 0,
[sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes;
case 3,
sys = mdlOutputs(t,x,u);
case 2,
sys = [];
case 9,
sys = [];
otherwise
error(['unhandled flag = ',num2str(flag)]);
end
function [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes()
sizes = simsizes;
= 0;
= 0;
= 1;
= 1;
= 1;
= 1;
sys = simsizes(sizes);
x0 = [];
str = [];
ts = [-1 0];
function sys=mdlOutputs(t,x,u)
global Pos;
global w;
global Theta;
Theta=u;
b=fix(Theta/(2*pi));%取整
if Theta==0
sys=0;
else if (Theta/(2*pi))==b
sys=2*pi;
else
sys=Theta-b*2*pi;
end
end
Pos=sys; %位置
表转子位置和三相参考电流之间的对应关系表
位置计算模块
电机转角信号到电机位置信号的转换可通过S函数编程实现，程序如下位置计算S 函数
function [sys,x0,str,ts] =is(t,x,u,flag)
switch flag
case 0,
[sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes;
case 3,
sys = mdlOutputs(t,x,u);
case 2,
sys = [];
case 9,
sys = [];
otherwise
error(['unhandled flag = ',num2str(flag)]);
end
function [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes()
sizes = simsizes;
= 0;
= 0;
= 3;
= 2;
= 1;
= 1;
sys = simsizes(sizes);
x0 = [];
str = [];
ts = [-1 0];
function sys=mdlOutputs(t,x,u)
global Is;
global Pos;
Is=u(1); %电流
Pos=u(2);%位置
if Pos>=0& Pos<=pi/3
sys=[Is,-Is,0];
elseif Pos>=pi/3& Pos<=2*pi/3
sys=[Is,0,-Is];
elseif Pos>=2*pi/3& Pos<=pi
sys=[0,Is,-Is];
elseif Pos>=pi& Pos<=4*pi/3
sys=[-Is,Is,0];
elseif Pos>=4*pi/3& Pos<=5*pi/3
sys=[-Is,0,Is];
else Pos>=5*pi/3& Pos<=2*pi
sys=[0,-Is,Is];
end
电压逆变器模块
逆变器对BLDC来说，首先是功率变换装置，也就是电子换向器，每一个桥臂上的一个功率器件相当于直流电动机的一个机械换向器，还同时兼有PWM 电流调节器功能。对逆变器的建模，本文采用Simulink的SimPowerSystem工具箱提供的三相全桥IGBT模块。由于在Matlab新版本(如中SimPowerSystem工具箱和Simulink工具箱不可以随便相连的，中间必须加上受控电压源(或者受控电压源、电压表、电流表)。本文给IGBT的A、B、C三相加三个电压表，输出
的Simulink信号可以与BLDC直接连接，如图所示。逆变器根据电流控制模块所控制PWM信号，顺序导通和关断，产生方波电流输出。
电压逆变器模块结构框图及其封装
基于Matlab/Simulink建立了BLDC控制系统的仿真模型，并对该模型进行了BLDC双闭环控制系统的仿真。仿真中，BLDC电机参数设置为：定子相绕组电阻R＝1Ω，定子相绕组自感L＝，互感M＝，转动惯量J＝·m2，阻尼系数B= ·m·s/rad，额定转速n＝1000r/min，极对数p＝1，220V直流电源供电。
总体模型：
存在问题：仿真速度慢，且示波器值均为0
2.1同步发电机数学模型及运行特性 本节主要阐述同步发电机稳态数学模型及运行特性：包括向量图、等值电路与功率方程以及功角特性。 2.1.1 同步发电机稳态数学模型 理想电机假设： 1）电机铁心部分的导磁系数为常数； 2）电机定子三相绕组完全对称，在空间上互差120度，转子在结构上对本身的直轴和交轴完全对称； 3）定子电流在空气隙中产生正弦分布的磁势，转子绕组和定子绕组间的互感磁通也在空气隙中按正弦规率分布； 4）定子及转子的槽和通风沟不影响定子及转子的电感，即认为电机的定子及转子具有光滑的表面。 同步电动机是一种交流电机，主要做发电机用，也可做电动机用，一般用于功率较大，转速不要求调节的生产机械，例如大型水泵，空压机和矿井通风机等。近年由于永磁材料和电子技术的发展，微型同步电机得到越来越广泛的应用。同步电动机的特点之一是稳定运行时的转速n与定子电流的频率f1之间有严格不变的关系，即同步电动机的转速n与旋转磁场的转速n0相同。“同步”之名由此而来。 同步发电机是电力系统中的电源，它的稳态特性与暂态行为在电力系统中具有支配地位。虽然在电机学中已经学过同步电机，但那时侧重于基本电磁关系，而现在则从系统运行的角度审视发电机组。 1.同步发电机的相量图 设发电机以滞后功率因数运行，三相同步发电机正常运行时，定子某一相空载电势Eq，输出电压或端电压U和输出电流I间的相位关系如图2-1所示。δ是Eq领先U的角度，称为功角，是功率因数角，即U与I的相位差， Eq与q轴（横轴或交轴）重合，d为纵轴或直轴。U和I的d、q分量为： 图 2-1电势电压相量图 电机学课程中已经讨论过，端电压和电流的分量与Eq间的关系为： （2-3）
电动机功率计算 80146
旋转装置的功率如何计算（转自中国机械CAD论坛） 旋转装置的功率如何计算(已解决) 如图，施加在转动链轮上的功率怎么计算，我算出来好小，肯定不对。 请费点力气帮我看看，谢谢！ 回楼上的，工件不运动，就原地打转。 条件不充足啊，工件从静止到同速旋转要多长时间啊？5000Kg工件是固体吗？和其他物体在旋转过程中有接触吗？ 我网上找了些公式，这么算不知道对不对—— 扭矩=工件重量X链轮半径X推力球轴承摩擦系数 X9.8=4500X0.115X0.0013X9.8=6.6 Nm 输入功率=扭矩X旋转速度/9549=6.6*4/9549=0.0027 kW 才2.7瓦？？？在这里，主要克服的是，启动转动惯性力 惯性力矩=转动惯量x角加速度，（M=Jβ）， J=J1+J2+J3，J=mr^2/2 ，这里你的轴，链轮，还有下面的重物分别计算，也许你的重物不是圆柱型，简化力学模型，就当他是圆的好了 β=△w/△t， 物体是从0转速开始启动到4r/min的，w=2πn/60， △t是你的意愿，假设10秒，5秒的，这就好了 M=9549XN/n，M是你上面算出来的，N是功率，n是转速 最后再乘以减速器还有轴承的系数就好了， 如果按xushishujun给的公式计算的话！（假设t=1s） 扭矩M=25.5N.m
功率N=11W 这么小的扭矩和功率就能启动5000KG的重物旋转吗？ 扭矩M=25.5N.m时，如果电机输出转速为940r/min，，电机功率为2.51kw 一台天车吊起10t重物后，你用手将重物旋转一下可能比较轻松，但要旋转快一点就费劲多了。 这就是转动惯量与角速度的相互作用的关系。 转动惯量=5000*1*1/2=2500 (kg*m^2) 角加速度=2*3.14*4/60/1=0.42 (rad/s^2) 惯性转矩=2500*0.42=1047 N*m 功率=1047*4/9549=0.44 kw 不知道算的对不，貌似也很小，可能不对？ 我觉得先算扭矩，保证扭矩后再根据物件需要的运动速度，计算功率。还有克服摩擦的功率。 是应该按惯性矩去算，不过采用链式传动会对减速机冲击很大不是很好的选择多谢指点，前些时候有人提起过，但没说到冲击的点子上，看来是要改成齿轮的合适些。 可能应该是这样了，这个数值比较合理了，我是参照电动葫芦的行走电机的，呵呵，惭愧~ 各位好，我把我的计算过程在这里写一下吧 J=mr^2/2=(5000x1^2)/2=2500kgm^2 β=△w/△t=(2πn/60)/t=(2x3.14x4/60)/1=0.42rad/s^2 M'=Jβ=2500X0.42=1050Nm
同步电机数学模型的建立和仿真 ：包邻淋 专业：控制工程 学号：1402094
摘要 (3) 1同步电机数学模型的建立 (4) 1.1模型的导出思路 (4) 1.2变量置换用的表达式 (5) 1.4电机实用模型 (6) 1.5电机实用模型的状态空间表达式 (8) 1.6电机模型参数的确定 (10) 2 同步电机数学模型的仿真 (13) 2.1同步发电机仿真模型 (13) 2.2不同阶次模型的仿真分析 (14) 参考文献 (17)
摘要 一般发电机存在临诸多问题，建立精确地描述同步发电机的数学模型是十分必要的[1]。电力系统数字仿真因具有不受原型系统规模和结构复杂性限制，能保证被研究系统的安全性，且具有良好的经济性、方便性等优点。 常用的同步发电机数学模型由同步发电机电路方程及转子运动方程两部分组成。同步发电机电路方程又分为基本方程和导出模型两类[4]。对于不同的假设条件，同步发电机模型可作不同程度的简化，因此同步发电机的导出模型也有不同的形式。同一假设条件下，不同的同步发电机数学模型，其主要区别在于电机的转子绕组数，有d，q，f，D，Q5个绕组的电压方程和磁链方程，外加2个转子运动方程，则称之为转子7阶模型[5]。如果转子绕组数减少，则发电机方程组的阶数也相应减少。 本文通过MATLAB/simulink进行仿真计算，比较采用不同的同步发电机模型时，对系统的稳定性分析的影响。在此基础上提出在不同情况下进行电力系统仿真计算选取同步发电机数学模型的方法。
1同步电机数学模型的建立 1.1模型的导出思路 由于定转子间的相对运动，基于空间静止不动的三相坐标系所建立的原始方程，磁链方程式中会出现变系数，这对方程组的求解和模型的建立造成了很大的困难。现在通用的方法是对原始方程做d q变换(又称为派克变换)，将原方程从a b c三相静止不动坐标系变为与转子相对静止的d q坐标系。 基本方程中有d，q，f，D，Q5个绕组的电压方程和磁链方程，外加2个转子运动方程，若设，则原方程为5阶，若转子运动方程为，；所含变量为，。。在化为实用模型时 和保留，用取代，再用5个磁链方程消去3个转子电流，以及2个定子磁链，而 则用实用变量代替。 经过上述思路导出的实用模型，除了以及引入的等效实用变量之外方程中系数都是同步电机技术参数中的电抗和时间
课程名称：电力传动与控制 学院：电控学院 专业：导航、制导与控制姓名：马生涛 学号：2015132040 指导教师：王飚 完成时间：2016-7-18
摘要 交流异步电动机是一个高阶非线性、强耦合的多变量系统,如果忽略其非线性、多变量、强耦合的条件，近似求出线性单变量动态结构，然后采用直流调速系统的分析及设计方法得到的控制系统动态性能往往不高。要设计具有优良动态性能的异步电动机调速系统，必须要了解异步电动机动态数学模型。为了使分析简化，常采用坐标变换的方法加以改造。本文在此基础上利用仿真软件MATLAB/SIMULINK建立一个通用的仿真模型。
目录 1 引言 (4) 2 三相异步电动机动态数学模型 (4) 2.1 异步电动机动态数学模型 (6) 2.2 坐标变换 (8) 2.3 三相-静止两相变换(3s/2s变换) (9) 2.4 静止两相-旋转正交变换(2s/2r变换) (10) 2.5 静止两相坐标下的动态数学模型 (12) 2.6 旋转正交坐标下的动态数学模型 (13) 3 三相异步电动机仿真模型建立 (14) 4 仿真分析 (18) 4.1 电动机空载启动和空载运行有关特性曲线 (18) 4.2电动机带负载起动运行有关特性曲线 (19) 5结语 (19)
1 引言 稳态数学模型的异步电动机调速系统虽然能够在一定范围内实现平滑调速，然而，对于高动态性能的对象，稳态数学模型就不满足要求了，因此对于的异步电动机的动态数学模型的设计就很有必要，但是由于异步电动机的非线性，强耦合以及多变量性，必须设计一套高动态调速系统，为了使分析简化，采用坐标变换的方法设计出简化动态数学模型，并用MATLAB进行仿真实现。 2 三相异步电动机动态数学模型 (1) 异步电机变压变频调速时需要进行电压和频率的协调控制，有电压和频率两种独立的输入变量。在输出变量中，除转速外，磁通也得算一个独立的输出变量。因为电机只有一个三相输入电源，磁通的建立和转速的变化是同时进行的，为了获得良好的动态性能，也希望对磁通施加某种控制，使它在动态过程中尽量保持恒定，才能产生较大的动态转矩。由于这些原因，异步电机是一个多变量（多输入多输出）系统，而电压（电流）、频率、磁通、转速之间又互相都有影响，所以是强耦合的多变量系统，可以先用下图来定性地表示： 图1 异步电机的多变量、强耦合模型结构 在异步电机中，电流乘磁通产生转矩，转速乘磁通得到感应电动势，由于它
电机数学模型 以二相导通星形三相六状态为例，分析BLDC的数学模型及电磁转矩等特性。为了便于分析，假定： a)三相绕组完全对称，气隙磁场为方波，定子电流、转子磁场分布皆对称； b)忽略齿槽、换相过程和电枢反应等的影响； c)电枢绕组在定子内表面均匀连续分布； d)磁路不饱和，不计涡流和磁滞损耗。 则三相绕组的电压平衡方程可表示为： 错误！未找到引用源。(1) 式中：错误！未找到引用源。为定子相绕组电压(V)；错误！未找到引用源。为定子相绕组电流(A)；错误！未找到引用源。为定子相绕组电动势(V)；L为每相绕组的自感(H)；M为每相绕组间的互感(H)；p为微分算子p=d/dt。 三相绕组为星形连接，且没有中线，则有 错误！未找到引用源。(2) 错误！未找到引用源。(3) 得到最终电压方程： 错误！未找到引用源。(4) e c c 图.无刷直流电机的等效电路 无刷直流电机的电磁转矩方程与普通直流电动机相似，其电磁转矩大小与磁通和电流幅值成正比 错误！未找到引用源。(5) 所以控制逆变器输出方波电流的幅值即可以控制BLDC电机的转矩。为产生恒定的电磁转矩，要求定子电流为方波，反电动势为梯形波，且在每半个周期内，方波电流的持续时间为120°电角度，梯形波反电动势的平顶部分也为120°
电角度，两者应严格同步。由于在任何时刻，定子只有两相导通，则：电磁功率可表示为： 错误！未找到引用源。(6) 电磁转矩又可表示为： 错误！未找到引用源。(7) 无刷直流电机的运动方程为： 错误！未找到引用源。(8) 其中错误！未找到引用源。为电磁转矩；错误！未找到引用源。为负载转矩；B为阻尼系数；错误！未找到引用源。为电机机械转速；J为电机的转动惯量。 传递函数： 无刷直流电机的运行特性和传统直流电机基本相同，其动态结构图可以采用直流电机通用的动态结构图，如图所示： 图2.无刷直流电机动态结构图 由无刷直流电机动态结构图可求得其传递函数为: 式中： K1为电动势传递系数，错误！未找到引用源。，Ce 为电动势系数； K2为转矩传递函数，错误！未找到引用源。，R 为电动机内阻，Ct 为转矩系数；T m为电机时间常数，错误！未找到引用源。，G 为转子重量，D 为转子直径。基于MATLAB的BLDC系统模型的建立 在Matlab中进行BLDC建模仿真方法的研究已受到广泛关注，已有提出采用节点电流法对电机控制系统进行分析，通过列写m文件，建立BLDC仿真模型，
电机电流计算： 对于交流电三相四线供电而言，线电压是380，相电压是220，线电压是根号3相电压 对于电动机而言一个绕组的电压就是相电压，导线的电压是线电压（指A相 B相 C相之间的电压，一个绕组的电流就是相电流，导线的电流是线电流 当电机星接时：线电流＝相电流；线电压＝根号3相电压。三个绕组的尾线相连接，电势为零，所以绕组的电压是220伏 当电机角接时：线电流＝根号3相电流；线电压＝相电压。绕组是直接接380的，导线的电流是两个绕组电流的矢量之和 功率计算公式 p=根号三UI乘功率因数是对的 用一个钳式电流表卡在A B C任意一个线上测到都是线电流 极对数与扭矩的关系 n=60f/p n: 电机转速 60： 60秒 f: 我国电流采用50Hz p: 电机极对数 1对极对数电机转速：3000转/分；2对极对数电机转速：60×50/2=1500转/分在输出功率不变的情况下，电机的极对数越多，电机的转速就越低，但它的扭矩就越大。所以在选用电机时，考虑负载需要多大的起动扭距。 异步电机的转速n=(60f/p)×(1-s)，主要与频率和极数有关。 直流电机的转速与极数无关，他的转速主要与电枢的电压、磁通量、及电机的结构有关。n=(电机电压-电枢电流*电枢电阻)/(电机结构常数*磁通)。 扭矩公式 T=9550*P输出功率/N转速 导线电阻计算公式： 铜线的电阻率ρ＝0.0172， R＝ρ×L/S (L＝导线长度，单位：米，S＝导线截面，单位：m㎡) 磁通量的计算公式： B为磁感应强度,S为面积。已知高斯磁场定律为：Φ=BS 磁场强度的计算公式：H = N × I / Le 式中：H为磁场强度，单位为A/m；N为励磁线圈的匝数；I为励磁电流（测量值），单位位A；Le为测试样品的有效磁路长度，单位为m。 磁感应强度计算公式：B = Φ/ (N × Ae)B=F/IL u磁导率 pi=3.14 B=uI/2R 式中：B为磁感应强度，单位为Wb/m^2；Φ为感应磁通（测量值），单位为Wb；N为感应线圈的匝数；Ae为测试样品的有效截面积，单位为m^2。 感应电动势 1)E＝nΔΦ/Δt（普适公式）｛法拉第电磁感应定律，E：感应电动势(V)，n：感应线圈匝数，ΔΦ/Δt:磁通量的变化率｝ 磁通量变化率=磁通量变化量/时间磁通量变化量=变化后的磁通量-变化前的磁通量 2)E＝BLV垂(切割磁感线运动)｛L:有效长度(m)｝ 3)Em＝nBSω（交流发电机最大的感应电动势）｛Em:感应电动势峰值｝ 4)E＝BL2ω/2（导体一端固定以ω旋转切割）｛ω:角速度(rad/s)，V:速度(m/s)｝
异步电机的数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统[1]。在研究异步电机的多变量数学模型时，常作如下假设： (1)三相绕组在空间对称互差ο120，磁势在空间按正弦分布； (2)忽略铁芯损耗； (3)不考虑磁路饱和，即认为各绕组间互感和自感都是线性的； (4)不考虑温度和频率变化对电机参数的影响。 异步电机在两相静止坐标系上的数学模型： 仿真的基本思想是利用物理的或数学的模型来类比模仿现实过程，以寻求过程和规律。在实际过程中，系统可能太复杂，无法求得其解析解，可以通过仿真求得其数值解。计算机仿真是利用计算机对所研究系统的结构、功能和行为以及参与系统控制的主动者——人的思维过程和行为，进行动态性的比较和模仿，利用建立的仿真模型对系统进行研究和分析，并可将系统过程演示出来。 系统仿真软件MATLAB 不但在数值计算和符号计算方面具有强大的功能，而且在计算结果的分析和数据可视化方面有着其他类似软件难以匹敌的优势。界面友好，编程效率高，扩展性强。MATLAB 提供的SIMULINK 是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。SIMULINK 的目的是让用户能够把更多的精力投入到模型设计本身。它提供了一些基本的模块，这些模块放在浏览器里面，用户可以随时调用。当模型构造之后，用户可以进行仿真，等待结果，或者改变参数，再进行仿真。异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统，其动态和静态特性都相当复杂。以下将介绍用SIMULINK 如何来建立三相异步电机的计算机仿真模型，为以后的系统仿真做好准备。 经过三相静止/两相静止坐标变换及两相旋转/两相静止坐标变换，可得异步电机在两相静止坐标系上的数学模型。 电压方程： ?????? ? ???????????????????+--+++=??????????????βαβαβαβαωωωωr r s s r r r m m r r r r m r m m S m S r r s s i i i i P L R L P L L L P L R L P L P L P L R P L P L R u u u u 22110000
第27卷第4期2004年8月 鞍山科技大学学报 Jou rnal of A n shan U n iversity of Science and T echno logy V o l.27N o.4 A ug.,2004无刷双馈电机的数学模型和 基于Si m u link4的仿真 陈海朋1,李 岩1,韩 伟2 (1.鞍山科技大学电子与信息工程学院,辽宁鞍山 114044;2.鞍山供电公司,辽宁鞍山 114001) 摘 要:无刷双馈电机是一种在许多方面都有着很好应用前景的新型电机.本文重新推导了无刷双馈电机的数学模型,并在M A TLAB S I M UL I N K环境下建立了仿真模型,为进一步构成控制系统,进行系统分析与设计奠定了基础. 关键词:级联式双馈电机;数学模型;仿真 中图分类号:TM301.2 文献标识码:A 文章编号:167224410(2004)0420273205 双馈电机又称异步化同步电机[1],与变频器一起可以实现机电系统的柔性连接,对提高电力系统的稳定性有重要意义.双馈电机可以在各种负荷下实现大范围的无级调速,将其用于风机、泵类负载时,具有显著的节能效果,同时也大大降低了所需变频器的功率.在可调速的电气转动方式中,这种调速方式的效率很高[2].特别是无触点双馈电机具有良好的应用前景. 目前国内外对无刷双馈电机的研究已从对电机结构的改进阶段发展到建立比较准确的实用模型阶段.可以看出,现有的无刷双馈电机的数学模型大多建立在d q0坐标轴系基础之上[3],并且在把电机内的电量折算到d q0坐标轴系时,往往取其综合矢量方向为q轴方向,这与当前教材不一致.而且,以往对无刷双馈电机的仿真程序大部分是用C或FO R TAN语言编写,这些语言对编制和调试矩阵运算、微分方程解法等程序很不方便. 针对上述情况,本文重新推导了无刷双馈电机的数学模型.并且以该数学模型为基础,利用M A TALB S I M U L I N K中的S函数和电源模块集(Pow er system b lock set),建立了无刷双馈电机的仿真模型,实现了该仿真模型与电源模块之间的耦合. 1 无刷双馈电机与级联式双馈电机的工作原理 级联式双馈电机(CD FM)与无刷双馈电机(BD FM)的结构相似,都相当于2台绕线式异步电机串级而成,具有2套分离的定子绕组,2套转子绕组.只是无刷双馈电机相当于2台绕线式异步电机同轴串级而成,并且2套转子绕组反相序联接,其结构如图1所示. 为分析方便,假定无刷双馈电机由极对数分别为p A,p B的绕线式异步电机A和B组成.电机A的定子直接与三相工频电网相连,电机内部磁场相互作用关系如图2所示.图中f A,f B分别为两定子绕组的供电频率,H z;f r A,f r B分别为两转子绕组感应电势的频率,H z;n为转子转速,r m in. 稳态运行时,无刷双馈电机的转速为 n=60(f A-f B) (p A+p B)(1) 收稿日期:2004203211. 作者简介:陈海朋(1978-),男,黑龙江兰西人,2001级研究生.
电机的耗电量的公式计 算 -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1
电机的耗电量以以下的公式计算：耗电度数=(根号3）X 电机线电压 X 电机电流 X 功率因数) X 用电小时数/1000 电机的额定功率是750W，采用星形接法，接在三相380伏的电源上，用变频器监测电流是1.1A；我又用钳形电流表进行测量，测得每相电流为1.1A，这就说明变频器和钳形电流表测得的电流是一致的。因为电机是星形接法，线电压是相电压的倍，线电流等于相电流，电机实际消耗的功率：380×× = 724 W，这样电机实际消耗的功率就接近于电机的额定功率。如果电机是三角形接法，线电压等于相电压，线电流是相电流的倍，电机实际消耗功率的计算是一样的。 这就说明：三相交流电机实际消耗的功率就等于线电压 × 线电流。 电机额定功率为450kW，功率因数为，电机效率为％，现运行中发现电流为40A，电压为6000V，那么怎么正确计算电机的各项功率以及电机有功及无功的损耗 高压电机一般为三相电机. 视在功率=×6000×40= 有功功率 =×6000×40×= 无功功率=(视在功率平方减有功功率平方开根二次方) 有功损耗=有功功率×%)=×= 无功损耗=无功功率×%)=×= 注明:
电机不运行于额定状况,效率及功率因数是有偏差的,上述数值只能为理论值,可能与实际会有点小偏差。 因为铭牌上所标的额定功率是电机能输出的机械功率，所以不等于电压和电流的乘积就象一个10KW的电动机，他能输出的机械功率是10KW，但它所消耗的电功率要大于10KW，三相电动机的功率计算公式：P=*U*I*cosΦ . 三相异步电动机功率因数 异步电动机的功率因数不是一个定数，它与制造的质量有关，还与负载率的大小有关。为了节约电能，国家强制要求电机产品提高功率因数，由原来的到提高到了现在的到，但负载率就是使用者掌握的，就不是统一的了。过去在电机电流计算中功率因数常常取，现在也常常是取。 2.实际功率和额定功率 三相异步电动机的功率计算公式就是*线电压*线电流*功率因数。那你的实际电压是395V，实际电流是140A，那么它的实际功率就是： *395*140*=81kw 如果是空载，功率因数还要小，功率也就还要少，消耗电能也就少。
三相感应电动机起动动态过程仿真软件的开发及应用
摘 要：本文利用MATLAB 语言强大的计算功能和计算结果可视化功能，对电动机起动动态过程进行仿真软件的开发，通过对一台投入使用中的电机进行起动动态过程的仿真，并对其结果进行分析。 关键词：感应电动机，软件开发，动态仿真 Abstract : Using the calculating and consequence visualization functions of MATLAB ，this article developed a simulation softwares for start dynamic processes of motor ，simulated dynamic processes for one working motors and analysised the consequences. Key words : Induction Motor ，Software Development ， Dynamic Analysis 随着科学技术的不断发展，电机已成为提高生活效率和科技水平以及提高生活质量的主要载体之一，这就要求我们对电机的运行特性有进一步的了解与掌握。本文主要针对感应电动机的起动动态过程进行仿真软件开发及仿真。 1 仿真软件开发 将电机的数学模型与MATLAB 语言的功能相结合，来编制电机在起动工况下的动态仿真软件。在simulink 中建立感应电机的仿真模型，随后在MATLAB 的工作空间调用龙格-库塔函数，即可得到电机在起动条件下的仿真结果，再应用plot( )命令，得到感应电机的起动仿真曲线。仿真程序流程图如图1所示。 对仿真软件的开发，主要可分为以下几个步骤： 1.1参数的选定 为了编制程序的方便（包括界面可视性效果）及验证程序的正确性，首先选定一台由我公司制造的已知电机作为原型机，用其参数进行仿真软件的开发及模拟。 输入的参数包括：额定功率1800=N P KW ，额定转速1491/min N n r =，定子绕组接线系数0=k （星接），定子绕组相电 阻Ω=08999.0s R ，转子绕组相电阻Ω=10999.0r R ，定子绕组相漏抗Ω=0858.0ls X ，转 子 绕 组 相 漏 抗 Ω=1405.0lr X ，定 子 绕 组 激 磁 电 抗 Ω=2895.3m X ，转子外径m D 65.02=，铁芯 长m L t 83.0=，转动惯量24.113m Kg J m ?=，旋转阻力系数rad s m N Roma /0225.0??=，定子绕组每相串联匝数1801=ω，定子绕组系数936.01=ωK ，转子槽数472=Z ，电机极对数 2=p ，额定电压V U N 6000=，频率Hz f 50=。 输出的数据包括：不同的时间t 时，定、转子的三相电流A i 、B i 、C i 、a i 、b i 、c i ； 转子导条电流、电机转速及电磁转矩等数据。
电机功率计算公式 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
一，电机额定功率和实际功率的区别 是指在此数据下电机为最佳工作状态。 额定电压是固定的，允许偏差10%。 电机的实际功率和实际电流是随着所拖动负载的大小而不同； 拖动的负载大，则实际功率和实际电流大； 拖动的负载小，则实际功率和实际电流小。 实际功率和实际电流大于额定功率和额定电流，电机会过热烧毁； 实际功率和实际电流小于额定功率和额定电流，则造成材料浪费。 它们的关系是： 额定功率=额定电流IN*额定电压UN*根3*功率因数 实际功率=实际电流IN*实际电压UN*根3*功率因数 二，280KW水泵电机额定电流和启动电流的计算公式和相应规范出处 (1)280KW电机的电流与极数、功率因素有关一般公式是：电流＝((280KW/380V)0.8.5机的电流怎么算 答：⑴当电机为单相电机时由P=UIcosθ得：I=P/Ucosθ,其中P为电机的额定功率，U为额定电压，cosθ为功率因数； ⑵当电机为三相电机时由P=√3×UIcosθ得：I=P/(√3×Ucosθ),其中P为电机的额定功率，U为额定电压，cosθ为功率因数。 功率因数
在交流电路中，电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数，用符号 cosΦ表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cosΦ=P/S 功率因数的大小与电路的负荷性质有关，如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1，一般具有电感或电容性负载的电路功率因数都小于1。功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。所以，供电部门对用电单位的功率因数有一定的标准要求。 (1) 最基本分析：拿设备作举例。例如：设备功率为100个单位，也就是说，有100个单位的功率输送到设备中。然而，因大部分电器系统存在固有的无功损耗，只能使用70个单位的功率。很不幸，虽然仅仅使用70个单位，却要付100个单位的费用。在这个例子中，功率因数是 (如果大部分设备的功率因数 小于时，将被罚款)，这种无功损耗主要存在于电机设备中(如鼓风机、抽水机、压缩机等)，又叫感性负载。功率因数是马达效能的计量标准。 (2) 基本分析：每种电机系统均消耗两大功率，分别是真正的有用功(叫千瓦)及电抗性的无用功。功率因数是有用功与总功率间的比率。功率因数越高，有用功与总功率间的比率便越高，系统运行则更有效率。 (3) 高级分析：在感性负载电路中，电流波形峰值在电压波形峰值之后发生。两种波形峰值的分隔可用功率因数表示。功率因数越低，两个波形峰值则分隔越大。保尔金能使两个峰值重新接近在一起，从而提高系统运行效率。 对于功率因数改善
电机： 电机（英文：Electric machinery，俗称“马达”）是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。 电机在电路中是用字母M（旧标准用D）表示，它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源，发电机在电路中用字母G表示，它的主要作用是利用机械能转化为电能。 电机功率计算公式： 电机功率算公式： 1、三相：P＝1.732×UI×cosφU是线电压，某相电流。 当电机电压是380伏时，可以用以下的公式计算： 电机功率=根号3*0。38*电流*0。8 将1千瓦代入上式，可以得到电流等于1.9A。 2、P=F×v÷60÷η 公式中P功率(kW)，F牵引力(kN)，v速度(m/min)，η传动机械的效率，一般0.8左右。 本例中如果取η=0.8,μ=0.1,k=1.25，则： P=F×v÷60÷η×k=0.1×400×60÷60÷0.8×1.25=62.5 kW 电机电流计算公式： 单相电机电流计算公式 I=P/(U*cosfi) 例如：单相电压U=0.22KV，cosfi=0.8则I=P/(0.22*0.8)=5.68P 三相电机电流计算公式
I=P/(1.732*U*cosfi) 例如：三相电压U=0.38KV，cosfi=0.8则 I=P/(1.732*0.38*0.8)=1.9P 根据经验220V:KW/6A、380V:KW/2A、660V:KW/1.2A、3000V:4KW/1A 功率包括电功率、机械功率。电功率又包括直流电功率、交流电功率和射频功率；交流功率又包括正弦电路功率和非正弦电路功率；机械功率又包括线位移功率和角位移功率，角位移功率常见于电机输出功率；电功率还可分为瞬时功率、平均功率（有功功率）、无功功率、视在功率。在电学中，不加特殊声明时，功率均指有功功率。在非正弦电路中，无功功率又可分为位移无功功率，畸变无功功率，两者的方和根称为广义无功功率。 功率可分为电功率，力的功率等。故计算公式也有所不同。 功率功率电功率计算公式：P=W/t=UI； 在纯电阻电路中，根据欧姆定律U=IR代入P=UI中还可以得到：P=I2R=(U2)/R 在动力学中：功率计算公式：1.P=W/t（平均功率）2.P=FV；P=Fvcosα（瞬时功率） 因为W=F（F力）×S（s位移）（功的定义式），所以求功率的公式也可推导出P=F·v：P=W/t=F*S/t=F*V（此公式适用于物体做匀速直线运动）
电力电子与交流传动系统仿真 第6章交流电机的数学模型及参数关系 (1) 6.1 三相异步电动机的数学模型 (2) 6.2 三相同步电动机的数学模型 (5) 6.3 永磁同步电动机的数学模型 (8) 6.4 无刷直流电动机的数学模型 (14) 6.5 交流电机的参数计算 (17) 6.5.1 笼型绕组的多回路模型 (17) 6.5.2 电感参数的解析计算 (19) 6.5.3 磁路饱和问题的处理 (25)
第6章 交流电机的数学模型及参数关系 在第5章坐标变换与电机统一理论的基础上，本章针对现代交流传动控制系统中常用的三相异步电动机、三相同步电动机、永磁同步电动机和无刷直流电动机进行数学建模和参数分析，为后续的系统仿真奠定基础。下面首先阐述电机建模的三个共性问题。 1. 正方向的规定 交流电机的数学模型由电机绕组的电压方程（包括磁链方程）和电机转子的运动方程（包括转矩方程）组成。由于是对电力传动系统进行分析，考虑的都是电动机，所以采用电动机惯例列写电压方程和运动方程，即在电磁系统方面，以外加电压u 为正，线圈流入正向电流i 时，产生正值磁链ψ；同时，在机械系统方面，电机的电磁转矩em T 为驱动性质，与转子转速Ω同向，而外加负载转矩L T 为制动性质，与转子转速Ω反向，如图6-1所示。 u R L 图6-1 正方向的规定 2. 基本假设 交流电机的定子一般采用三相对称绕组，为简化问题，同时又不影响数学模型的精度，常作如下假设： 1) 定子内壁、转子外表面光滑，不计齿槽效应。 2) 气隙磁密按正弦规律分布，不计空间高次谐波。 3) 铁芯磁路为线性，不计磁饱和效应。 3. 转子运动方程 各类交流电机的转子运动方程都是一样的，即 ?? ??? = ++=t p t J R T T d d d d 0ΩL em θΩΩΩ （6-1） 式中，Ω为转子机械角速度，θ为转子位置角，0p 为电机极对数，J 为转动部分的转动惯量，ΩR 为机械阻尼系数。其区别仅在于电磁转矩em T 的不同计算。
电机转矩功率转速电压电流之间的关系及计算 公式 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】
电机转矩、功率、转速之间的关系及计算公式 电动机输出转矩： 使机械元件转动的力矩称为转动力矩，简称转矩。机械元件在转矩作用下都会产生一定程度的扭转变形，故转矩有时又称为扭矩。 转矩与功率及转速的关系：转矩(T)=9550*功率(P)/转速(n) 即:T=9550P/n—公式【1】 由此可推导出： 转矩=9550*功率/转速《＝＝＝》功率=转速*转矩/9550，即P=Tn/9550——公式 【2】 方程式中： P—功率的单位（kW）； n—转速的单位（r/min)； T—转矩的单位（N.m）； 9550是计算系数。 电机扭矩计算公式 T=9550P/n 是如何计算的呢？ 分析： 功率=力*速度即 P=F*V---————公式【3】 转矩(T)=扭力(F)*作用半径(R) 推出F=T/R---——公式【4】 线速度(V)=2πR*每秒转速(n秒)=2πR*每分转速(n分)/60=πR*n分/30---——公式【5】 将公式【4】、【5】代入公式【3】得： P=F*V=T/R*πR*n分/30 =π/30*T*n分 -----P=功率单位W， T=转矩单位N.m， n分=单位转/分钟 如果将P的单位换成KW，那么就是如下公式： P*1000=π/30*T*n 30000/π*P=T*n30000/3.1415926*P=T*n9549.297*P=T*n 这就是为什么会有功率和转矩*转速之间有个9550的系数关系。。。 电动机转矩、转速、电压、电流之间的关系 由于电功率P=电压U*电流I，即 P=UI————公式【6】 由于公式【2】中的功率P的单位为kw，而电压U的单位是V，电流I的单位是A，而UI 乘积的单位是V.A，即w，所以将公式【6】代入到公式【2】中时，UI需要除以1000以统一单位。 则： P=Tn/9550=UI/1000————公式【7】 ＝＝》Tn/9.55=UI————公式【8】 ＝＝》T=9.55UI/n————公式【9】 ＝＝》U=Tn/9.55I————公式【10】 ＝＝》I=9.55U/Tn————公式【11】 方程式【7】、【8】、【9】、【10】、【11】中： P—功率的单位（kW）；
安徽工业大学工商学院课程设计（论文）同步电机模型的MATLAB仿真 学生姓名：李春笋 学号：111842161 专业班级：气1142 指导教师：范国伟 2013年12月20日
摘要 采用电力电子变频装置实现电压频率协调控制，改变了同步电机历来的恒速运行不能调速的面貌，使它和异步电机一样成为调速电机大家庭的一员。本文针对同步电机中具有代表性的凸极机，在忽略了一部分对误差影响较小而使算法复杂度大大增加的因素（如谐波磁势等），对其内部电流、电压、磁通、磁链及转矩的相互关系进行了一系列定量分析，建立了简化的基于abc三相变量上的数学模型，并将其进行派克变换，转换成易于计算机控制的d/q坐标下的模型。再使用MATLAB中用于仿真模拟系统的SIMULINK 对系统的各个部分进行封装及连接，系统总体分为电源、abc/dq转换器、电机内部模拟、控制反馈四个主要部分，并为其设计了专用的模块，同时对其中的一系列参数进行了配置。系统启动仿真后，在经历了一开始的振荡后，各输出相对于输出时间的响应较稳定。关键词：同步电机 d/q模型 MATLAB SIMULINK 仿真。 The Simulation Platform of Synchronous Machine by MATLAB Abstract: The utilization of transducer realizes the control of voltage’s frequency. It changes the situation that Synchronous Machine is always running with constant speed. Just like Asynchronous Machine, Synchronous machine can also be viewed as a member of the timing machine. This thesis intends to aim at the typical salient pole machine in Synchronous Machine. Some quantitative analysis are made on relations of salient pole machine among current, voltage, flux, flux linkage and torque, under the condition that some factors such as harmonic electric potential are ignored. These factors have less influence on error but greatly increase complexity of arithmetic. Thus, simplified mathematic model is established on the basis of a, b, c three phase variables. By the Park transformation, this model is transformed to d, q model which, is easy to be controlled by computer. Simulink is used to masking and linking all the parts of the system. The system can be divided into four main parts, namely power system, abc/dq transformation, simulation model of the machine and feedback control. Special blocks are designed for the four parts and a series of parameters in these parts are configured. The results of simulation show that each output has a satisfactory response when there is disturbance. Key Words: Synchronous Machine Simulation d/q Model MATLAB SIMULINK
同步电机数学模型的建立和仿真 姓名：包邻淋 专业：控制工程 学号：1402094
摘要 (3) 1同步电机数学模型的建立 (4) 1.1模型的导出思路 (4) 1.2变量置换用的表达式 (5) 1.4电机实用模型 (6) 1.5电机实用模型的状态空间表达式 (8) 1.6电机模型参数的确定 (10) 2 同步电机数学模型的仿真 (13) 2.1同步发电机仿真模型 (13) 2.2不同阶次模型的仿真分析 (14) 参考文献 (17)
摘要 一般发电机存在临诸多问题，建立精确地描述同步发电机的数学模型是十分必要的[1]。电力系统数字仿真因具有不受原型系统规模和结构复杂性限制，能保证被研究系统的安全性，且具有良好的经济性、方便性等优点。 常用的同步发电机数学模型由同步发电机电路方程及转子运动方程两部分组成。同步发电机电路方程又分为基本方程和导出模型两类[4]。对于不同的假设条件，同步发电机模型可作不同程度的简化，因此同步发电机的导出模型也有不同的形式。同一假设条件下，不同的同步发电机数学模型，其主要区别在于电机的转子绕组数，有d，q，f，D，Q5个绕组的电压方程和磁链方程，外加2个转子运动方程，则称之为转子7阶模型[5]。如果转子绕组数减少，则发电机方程组的阶数也相应减少。 本文通过MATLAB/simulink进行仿真计算，比较采用不同的同步发电机模型时，对系统的稳定性分析的影响。在此基础上提出在不同情况下进行电力系统仿真计算选取同步发电机数学模型的方法。
1同步电机数学模型的建立 1.1模型的导出思路 由于定转子间的相对运动，基于空间静止不动的三相坐标系所建立的原始方程，磁链方程式中会出现变系数，这对方程组的求解和模型的建立造成了很大的困难。现在通用的方法是对原始方程做d q变换(又称为派克变换)，将原方程从a b c三相静止不动坐标系变为与转子相对静止的d q坐标系。 基本方程中有d，q，f，D，Q5个绕组的电压方程和磁链方程，外加2个转子运动方程，若设，则原方程为5阶，若转子运动方程为，；所含变量为，。。在化为实用模型时 和保留，用取代，再用5个磁链方程消去3个转子电流，以及2个定子磁链，而 则用实用变量代替。 经过上述思路导出的实用模型，除了以及引入的等效实用变量之外方程中系数都是同步电机技术参数中的电抗和时间
三相异步电动机功率的计算 2008-4-29 0:40:40 现场找不到功率表，要求以钳式电流表代替。即用电流表套住一根主电缆，测量其交流电流值，并换算为功率。 ※工人师傅的经验公式为：P=0.5*I 其中：P为电机有功功率，单位千瓦；I为实测电流，单位安培。 然则问题是，何以证明此经验公式？ 三、问题的研究 电机是普通三相异步电动机，Y型接法。额定电压380V，额定功率7.5KW，额定电流15.2A。 通过经验可知，三相电机总功率等于3乘以每相的功率，即p=3*u*i，其中： p为三相电机总功率，单位瓦 u为相电压，单位伏 i为相电流，单位安注：暂用字母大小写区分相电压与线电压 又查阅资料知，线电压等于1.732倍相电压，线电流等于相电流，即p=3*（U/1.732）*I，其中： p为三相电机总功率，单位瓦 U为线电压，即380伏 I为线电流，即钳式电流表实测电流，单位安 故:得到公式p=1.732*U*I 四、问题的解决 综上，P=1.732*U*I*cosφ/1000，其中： P为三相电机有功功率，单位千瓦
U为线电压，即380伏 I为线电流，即钳式电流表实测电流，单位安 cosφ为功率因数，针对电机通常取0.8 故：P=0.52*I≈0.5*I（KW），公式得证。 五、问题的补充 1 三相四线制 三相四线制供电方式，即国际电工委员会（IEC）规定的TN-C方式，是用工作零线兼作接零保护线，可以称作保护中性线，可用NPE表示。故三根相线、一根中性线。 三相五线制供电方式，即国际电工委员会（IEC）规定的TN-S方式，是把工作零线N和专用保护线PE严格分开的供电系统。故三根相线、一根工作零线、一根保护零线。 单相三线制是三相五线制的一部分，即根据国际电工委员会(IEC)标准和国家标准而定的TN—S系统，在配电中出现了N线和PE线。故相线、零线、接地线。 三相三线制一般常用于电力输送和工厂强力电源供电，它不是国际电工委员会（IEC）规定的方式。 2 Y型接法 采用三相三线制的三角形接法，为三组线圈头尾相接，适用于4.5KW以下电动机 采用三相四线制的Y形接法又称星形接法，为三组线圈的三个尾相接，形成一个Y形，适用于4.5KW以上电动机