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课程设计--基于MATLABsimulink的三相交流异步电机正转和反转建模第一篇：课程设计--基于MATLABsimulink的三相交流异步电机正转和反转建模基于MATLAB/simulink的三相交流异步电机正转和反转建模与仿真姓名：李鹏程学号：031040525 专业：电气工程及其自动化完成日期：2012年12月18日[摘要] 在MATLAB/simulink环境下，设计和组合了三相交流异步电动机正转和反转的仿真模型。
仿真结果证明了控制方法的有效性，并且为其他交流异步电动机的设计提供了基本的设计理论的简单构型。
随着近年来电力电子工业和计算机科技的迅速发展，交流异步电动机赖于其结构简单，运行可靠，过载能力强，维护方便等优点逐渐应用于工业生产中的各个领域，并获得了广泛的接纳认可以及好评。
笔者仅仅基于简单的模块进行建模与仿真，从仿真模型中得出与实际理论相符合的情况，最终达到理论与实践相结合的目的。
一：三相交流电源模块设置以上为A项，相应的B、C两相相位分别改为120度、240度。
二：异步电动机参数设计设置转子以鼠笼式模块（squirrel-cage）进行连接，输出三相电流内部短路。
参考坐标系选用静止坐标系（stationary）。
异步电机的一切参数设置基于国家工频。
三：分路器设置其中包含：（1）定子三相电流：is-a、is-b。
is-c；（2）转子三相电流：ir-a、ir-b、ir-c；（3）转速n=wm/2pi;（4）转矩Te;这些量也是仿真中最后需要观察和分析的数据量。
四：完整的三相交流异步电机simulink模型异步电机simulink仿真模型1：仿真中必须有powergui模块。
其作用是：（1）：可以显示系统稳定状态的电流和电压以及电路以及所有的状态变量值；（2）：为了执行仿真，其可以允许修改初始状态值；（3）：可以执行负载的潮流计算，可以初始化包括三相电机在内的三相网络，三相电机的简化模型为同步电机或异步电机。
基于MatlabSimulink的异步电机矢量控制系统仿真一、本文概述随着电力电子技术和控制理论的不断发展，异步电机矢量控制系统已成为现代电机控制领域的重要分支。
该系统通过精确控制异步电机的磁通和转矩，实现了对电机的高效、稳定和动态性能的优化。
Matlab/Simulink作为一种强大的仿真工具，为异步电机矢量控制系统的研究和设计提供了便捷的平台。
本文旨在探讨基于Matlab/Simulink的异步电机矢量控制系统仿真方法。
文章将简要介绍异步电机矢量控制的基本原理和关键技术，包括空间矢量脉宽调制（SVPWM）技术、转子磁链观测技术以及矢量控制策略等。
详细阐述如何利用Matlab/Simulink搭建异步电机矢量控制系统的仿真模型，包括电机模型、控制器模型以及系统仿真模型的构建过程。
文章还将探讨仿真模型的参数设置、仿真过程以及仿真结果的分析方法。
通过本文的研究，读者可以深入了解异步电机矢量控制系统的基本原理和仿真方法，掌握基于Matlab/Simulink的仿真技术，为异步电机矢量控制系统的实际设计和应用提供有益的参考和借鉴。
本文的研究也有助于推动异步电机矢量控制技术的发展和应用领域的拓展。
二、异步电机基本原理异步电机，又称感应电机，是一种广泛应用于工业领域的电动机。
其基本原理基于电磁感应和电磁力作用。
异步电机主要包括定子（静止部分）和转子（旋转部分）。
定子通常由铁芯和三相绕组构成，而转子则可能由实心铁芯、鼠笼型或绕线型结构组成。
当异步电机通电时，定子绕组中的三相电流会产生旋转磁场。
这个旋转磁场与转子中的导体相互作用，根据法拉第电磁感应定律，会在转子导体中产生感应电动势和感应电流。
这些感应电流在旋转磁场的作用下，受到电磁力的作用，从而使转子产生旋转力矩，驱动转子旋转。
异步电机的旋转速度与定子旋转磁场的旋转速度并不完全同步，这也是其被称为“异步”电机的原因。
异步电机的旋转速度通常略低于旋转磁场的同步速度，这是由于转子导体的电感和电阻导致的电磁延迟效应。
10.3969/j.issn.1000-0755.2014.10.002三相异步电动机在MATLAB下的建模与仿真何凯荣军吴管何飞谢涛（湖南理工学院信息与通信工程学院，湖南岳阳 414006）摘要：介绍了三相异步电动机的工作原理，重点研究了其在MA TLAB/Simulink中的建模思路，最后给出了仿真结果并对仿真结果进行了分析，为其在今后的实际应用打下了坚实的基础。
Modeling and Simulation of Three-phase Asynchronous Motor Based on MA TLABHe Kai Rong Jun Wu Guan He Fei Xie Tao(Department of Information and Communication Engineering,Hunan Institute of Science and Technology. Yueyang, Hunan)Abstract: This paper introduces the working principle of three-phase asynchronous motor, and mainly studies the modeling ideas in the MA TLAB/Simulink. Finally, the paper gives out the simulation results of three-phase asynchronous motor and analyzes the simulation results, so that laying a solid foundation for its practical application in the future.Key words: asynchronous motor; load operation; mechanical property; modeling0 引言异步电机相对于直流电机具有维护简单、体积小和重量轻等优点，广泛应用于工农业生产和生活中。
基于MATLAB/simulink的三相交流异步电机正转和反转建模与仿真姓名：李鹏程学号：031040525专业：电气工程及其自动化完成日期：2012年12月18日[摘要] 在MATLAB/simulink环境下，设计和组合了三相交流异步电动机正转和反转的仿真模型。
仿真结果证明了控制方法的有效性，并且为其他交流异步电动机的设计提供了基本的设计理论的简单构型。
随着近年来电力电子工业和计算机科技的迅速发展，交流异步电动机赖于其结构简单，运行可靠，过载能力强，维护方便等优点逐渐应用于工业生产中的各个领域，并获得了广泛的接纳认可以及好评。
笔者仅仅基于简单的模块进行建模与仿真，从仿真模型中得出与实际理论相符合的情况，最终达到理论与实践相结合的目的。
一：三相交流电源模块设置以上为A项，相应的B、C两相相位分别改为120度、240度。
二：异步电动机参数设计设置转子以鼠笼式模块（squirrel-cage）进行连接，输出三相电流内部短路。
参考坐标系选用静止坐标系（stationary）。
异步电机的一切参数设置基于国家工频。
三：分路器设置其中包含：（1）定子三相电流：is-a、is-b。
is-c；（2）转子三相电流：ir-a、ir-b、ir-c；（3）转速n=wm/2pi;（4）转矩Te;这些量也是仿真中最后需要观察和分析的数据量。
四：完整的三相交流异步电机simulink模型异步电机simulink仿真模型1：仿真中必须有powergui模块。
其作用是：（1）：可以显示系统稳定状态的电流和电压以及电路以及所有的状态变量值；（2）：为了执行仿真，其可以允许修改初始状态值；（3）：可以执行负载的潮流计算，可以初始化包括三相电机在内的三相网络，三相电机的简化模型为同步电机或异步电机。
即，其在本仿真中起到的作用。
2：异步电动机模块，使用的是鼠笼式转子，输出三项电流再其内部短路，采用静止坐标系，有利于波形的观察和分析。
3：总线选择器（bus slecter）：一路总线输入后多路输出，方便波形的检测。
simulink仿真三相鼠笼式异步电动机定子串电阻启动实验报
本实验使用Simulink软件对三相鼠笼式异步电动机进行定子串电阻启动的仿真实验。
实验基于以下电动机参数进行：
额定功率：10kW
额定电压：380V
额定频率：50Hz
额定转速：1480r/min
定子串电阻：0.1Ω
实验流程：
1. 建立三相电源模块,设置额定电压和频率,将三相电源模块连接到三相鼠笼式异步电动机的电源端口。
2. 建立三相鼠笼式异步电动机模块,设置电机参数,包括额定功率、额定转速和定子串电阻等。
3. 建立定子串电阻启动模块,设置电阻值为0.1Ω,将该模块连接到电动机的定子端口。
4. 再建立一个示波器模块,将其连接到电动机的转速端口,以便观察电动机转速变化。
5. 启动仿真实验,观察电动机的转速变化情况。
实验结果：
在仿真实验过程中,电动机启动时,定子串电阻阻值逐渐减小,电动机的转速也随之逐渐增加,最终达到额定转速1480r/min。
结论：
通过定子串电阻启动,能够成功将三相鼠笼式异步电动机启动,并使其达到额定转速。
三相异步电动机直接启动matlab仿真1.问题描述从三相异步电动机固有机械特性可知，如果在额定电压下直接启动电动机，由于最初启动瞬间主磁通将减少到额定值的一半左右，功率因数又很低，所以启动电流相当大。
本次仿真所用电机为matlab中simulink中默认电机，其参数为Pn =184.5 KW，Un =400 V，fn =50 Hz, Un =1 487 r/min, 定子电阻Rs=0.5968Ω，定子电感Ls=0.0003495H，转子电阻Rr=0.6258Ω，转子电感Ls=0.005473H，,励磁互感Lm=0.0354H，转动惯量J=0.05kg·m²，摩擦系数F=0.005879N·m·s，极对数p=2。
选择鼠笼式squirrel-cage。
电机参数2.仿真模型搭建仿真时间0.5s，Solver选择ode23tb，选择模块为powergui，three-phase programmable voltage source，asynchronous machine si units，bus selector，gain，scope3.结果及分析从上到下依次为定子电流，转子电流，转速，机械转矩起动过程不到0.2s结束，起动速度较快。
因为负载很小，所以转速非常接近同步转速1500，转速上升速度快。
定子电流波形和转子电流波形呈现较大的振荡，起动后电流降至正常工作电流。
异步电机在直接起动过程中的起动电流较大为额定电流的几倍，这与实际情况相符。
电机最初起动转矩起伏较大，但转矩在起动过程的0.05至0.1秒内迅速减小，这不利于电机的起动，电机在完全起动后转矩接近于0，这是因为负载转矩很小的缘故，符合理论结论。
摘要现代交流调速技术被誉为20世纪后期人类社会重大技术进步之一,在电机电气传动领域产生了巨大的社会效益.进入21世纪,交流调速技术继续作为电气传动系统的主要研究课题之一。
MATLAB是新一代的科学与工程计算软件，已经成为全球应用最广泛最流行的软件之一。
现在的MATLAB已经不仅仅是一个矩阵实验室，它已经成为了一种具有广泛应用前景的全新的计算机高级编程语言，它在高校和研究部门扮演着重要的角色。
MATLAB不仅具有传统的交互编程功能，而且提供了丰富可靠的矩阵运算、图形绘制、数据处理、信号与图象处理等工具，其功能也越来越强大。
本文运用MATLAB模拟三相异步电机调速特性，使繁琐的数学处理工作的效率大大加快。
计算确定电机的磁路、参数、运行性能和起动性能的计算。
并做出相对应的实验，验证所得参数的正确性。
通过电磁计算所得的电机性能指标必须符合国家标准或设计任务书的要求，否则应进行调整。
在电磁计算过程中一般选择若干个不同的方案同时进行，然后通过分析比较选择最佳方案。
说明MATLAB非常适合电气设计的仿真实验。
关键词：MATLAB；仿真Simulink；交流调速AbstractThe modern AC variable speed technology known as the late 20th century, human society is one of major technological advances in the field of electric drive motors produce enormous social benefits. Into the 21st century, AC variable speed electric drive system to continue as a major research topic one. MATLAB is a new generation of scientific and engineering computing software, has become the world's most widely used as one of the most popular software. MATLAB now has more than just a matrix laboratory, it has become a broad prospect of new high-level computer programming language, its universities and research play an important role. MATLAB not only traditional interactive programming capabilities, and provides a rich and reliable matrix operations, graphics rendering, data processing, signal and image processing tools, and its function more and more powerful. In this paper, MATLAB simulation of three-phase induction motor drive characteristics, so that the complicated mathematical treatment efficiency greatly accelerated. Determine the motor's magnetic circuit calculation, parameters, performance and starting performance calculation. And make corresponding experiments to verify the correctness of derived parameters. Calculated by electromagnetic motor performance indicators must comply with national standards or requirements of the design plan, or should be adjusted. Electromagnetic calculation generally select a number of different programs simultaneously, and then choose the best option analysis and comparison. Description MATLAB is designed for electrical simulation.Keywords: MATLAB; simulation Simulink; AC variable speed目录摘要 (I)Abstract ......................................................................................................................... I I 第1章引言. (1)1.1引言 (1)1.2异步电机概述 (2)1.3系统仿真技术概述 (2)1.4仿真软件的发展状况与应用 (3)1.5MATLAB概述 (3)1.6Simulink概述 (5)1.7小结 (6)第2章三相异步电机原理 (7)2.1旋转磁场 (7)2.2同步转速 (8)2.3三相异步电动机的工作原理 (9)2.4三相异步电动机调速特性 (10)2.4.1变极调速 (10)2.4.2变频调速 (12)2.4.3调节转差能耗调速 (13)第3章仿真系统设计 (16)3.1系统对象 (16)3.2系统分块 (16)3.3系统仿真图 (18)3.3.1变频调速仿真图 (18)3.3.2转子绕组串电阻调速仿真图 (21)3.3.3调压调速仿真图 (24)第4章异步电动机转子绕组串电阻调速实验 (28)第5章结论 (31)参考文献 (32)致谢 (33)附录 (34)第1章引言1.1引言世界工业进步的一个重要因素是过去几十年中工厂自动化的不断完善。
基于MATLAB_SIMULINK实现三相交流异步电机SPWM调速控制的仿真与研究课程名称：电气工程课程设计基于MATLAB_SIMULINK三相交流异步电机SPWM控制调速的仿真与研究一．PWM控制的基本原理在采样控制理论中有一个重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲在具有惯性的环节上，其效果基本相同。
冲量即指窄脉冲的面积。
这里所说的效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。
如果把各输出波形用傅里叶变换分析，则其低频段非常相近，仅在高频段略有差异。
当窄脉冲的形状不同，而它们的面积相等，那么，当它们分别加在具有惯性的同一个环节上时，其输出响应基本相同。
当窄脉冲变为单位冲击函数时，环节的响应即为该环节的脉冲过渡函数。
脉冲越窄，各脉冲响应波形的差异也越小。
如果周期性的施加脉冲，则响应也是周期的，用傅里叶级数分解后将可看出各波形在低频段的特性将非常接近，仅在高频段有所不同。
上述原理即称之为面积等效原理，它是PWM控制技术的重要理论基础。
下面分析如何使用一系列等副不等宽的脉冲来代替一个正弦波。
将正弦半波分成N等份，就可以把正弦半波看成是由N个彼此相连的脉冲序列所组成的波形。
这些脉冲宽度相等，都等于π/N，但幅值不等，且脉冲顶部不是水平直线，而是曲线，各脉冲的幅值按正弦规律变化。
如果把上述脉冲序列利用相同数量的等副而不等宽的矩形脉冲代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦波部分的中点重合，且使矩形脉冲和相应的正弦半波部分面积相等，而得到一系列的脉冲序列，即PWM波形。
根据面积等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的。
对于正弦半波的负半周，也可以用同样的方法得到PWM波形。
像这种脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形，也称之为SPWM（Sinusoidal PWM)波形。
二．电压型PWM逆变电路及其控制方法本实验采用调制法，即把希望输出的波形（正弦波）作为调制信号，把接受调制的信号作为载波，通过信号波的调制得到所期望的PWM波形。
《基于MATLAB的三相异步电动机的建模与仿真研究》工作特性，然后对基于基于MATLAB的三相异步电动机的建模与仿真进行了重点分析，以供广大读者参考。
【关键词】MATLAB 三相异步电动机建模仿真1 MATLAB简介MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，可以为三相异步电动机提供数值计算能力、专业水平的符号计算功能、可视化建模和仿真等功能。
矩阵是MATLAB的基本数据单位，其指令表达形式类似于数学和工程中用到的，所以相比较C语言而言，MATLAB的结算问题能力更便捷。
目前的MATLAB包含了数百种以上的内部函数主包和三十多种工具包，后者又可以分为学科工具包和功能性工具包，从而实现处理可视化建模仿真、实时控制、文字处理等各项功能。
MATLAB还有着很强的开放性，其内部的主包和工具包都属于可读可修改文件，从而方便用户将源程序的修改加入到自己编写的程序中。
2 异步电动机基本原理和工作特性三相异步电动机主要由定子和转子构成，二者之间有一个比较小的空气隙。
当对称三相绕组接到对称三相电源以后，空气隙就可以建立同步转速和旋转磁场。
旋转磁场会切割转子导体，而后者就会产生感应电势，再加上转子绕组属于闭合状态，所以电流会从转子导体中通过。
电流和旋转磁场之间会产生电磁力，并作用于转子导体，其方向与旋转磁场方向保持一致。
异步电动机工作特性是指在额定电压和额定频率的情况下，电动机转速、定子电流、功率因数、电磁转矩等方面的关系。
首先从转速特性方面来看，在空载状态下，转子电流接近零，所以处于同步转速状态下，而随着负载的增加，转速会逐渐下降，因此转速特征是一条稍向下倾斜的曲线。
其次从定子电流特性方面来分析，如果处于空载状态下，定子电流就全部是励磁电流；并且随着负载的增加，定子电流也会增加。
最后从功率因数特性的方面来看，异步电动机的功率因数处于滞后状态，如果处于空载情况下，电动机的功能因素就比较低；随着负载的增加，电动机的功率因数也会提高，直到额定负载状态下会达到最大值。
中国石油大学胜利学院综合课程设计总结报告题目：三相异步电机直接启动特性实验模型学生姓名: 潘伟鹏系别: 机械与电气工程系专业年级: 20１２级电气工程专业专升本2班指导教师: 王铭2013年 6 月27日一、设计任务与要求普通异步电动机直接起动电流达到额定电流的6－-7倍，起动转矩能达到额定转矩的1.２5倍以上。
过高的温度、过快的加热速度、过大的温度梯度和电磁力，产生了极大的破坏力,缩短了定子线圈和转子铜条的使用寿命。
但在电网条件和工艺条件允许的情况下,异步电动机也可以直接启动。
本次课程设计通过MＡTLAB软件建模模拟三相异步电动机直接启动时的各个元器件上的电量变化。
参考：电力系统matｌab仿真类书籍电机类教材二、方案设计与论证三相异步电动机直接起动就是利用开关或接触器将电动机的定子绕组直接接到具有额定电压的电网上。
由《电机学》知三相异步电动机的电磁转矩M与直流电动机的电磁转矩有相似的表达形式。
它们都与电机结构(表现为转矩常数）和每级下磁通有关，只不过在三相异步电动机中不再是通过电枢的全部电流,而是点数电流的有功分量。
三相异步电机电磁转矩的表达式为：（1-1）式中——转矩常数——每级下磁通——转子功率因数式(１－1)表明,转子通入电流后，与气隙磁场相互作用产生电磁力,因此，反映了电机中电流、磁场和作用力之间符合左手定则的物理关系，故称为机械特性的物理表达式。
该表达式在分析电磁转矩与磁通、电流之间的关系时非常方便。
从三相异步电动机的转子等值电路可知，（１-2)(1－3) 将式（1－2)、(1-3)代入(1-1)得：(１-4）一:我们做如下分析：1.当s=０时,,M＝０,说明电动机的理想空载转速为同步转速。
2.当s很小时,有,,说明电磁转矩T近似与ｓ呈线性关系,即随着M的增加,略有下降。
因而,类似直流电动机的机械特性,是一条下倾的直线。
3.当s很大时，有,,说明电磁转矩M近似与s成反比,即M增加时ｎ反而升高。
三相异步电机实验
院系：
班级：
姓名：
学号：
一、实验目的：
1.进一步的学习和了解MATLAB的功能；
2.三相异步电机的了解；
3.了解三相异步电动机直接启动的情况。
二、实验内容：
完成三相异步电机接额定电压直接启动情况下的动态仿真。
电机参数如下：，额定线电压380V，，
，定子电阻为3.478Ω，定子漏感为0.01254H，转子电阻为2.546Ω，转子漏感为0.01226H，励磁电感为0.3229H，转动惯量为0.0131，极对数为2。
三、实验过程：
1.搭建的电路实验图如下：
2.三相异步电机的具体参数截图如下：
三．仿真结果：
第一个示波器：三相异步电机定子启动电流
第二个示波器：电磁转矩
第三个示波器：转速
当异步电机直接接额定电压启动时，启动电流较大，最大电流峰值超过额定情况的5倍。
由于1s之前电机空载，所以当电机转速稳态时的空载同步转速为1500rpm，电磁转矩为0，空载电流有效值为2A。
当1s时突加额定转矩后，电流增大，电机转速降为额定转速，在稳态时电磁转矩仍然与负载转矩相等。
Matlab／Simulink环境下异步电机定子故障诊断的仿真与研究针对定子电流谐波分量法对异步电动机进行定子故障诊断，难以得到明显电流故障特征分量的问题。
本文中根据具体故障情况下定子绕组的接线，通过数学分析推导出发生故障时定子端电压，建立了在两相静止坐标系下故障电机的模型，并使用定子电流谐波分量法对滤去工频谐波分量之后的故障定子电流进行分析来诊断电机是否发生定子故障。
对仿真结果进行分析，使用定子电流谐波分量法可以检测到明显的故障特征谐波分量，准确的诊断出异步电机的定子故障。
该方法对实际电机定子故障诊断的研究有一定参考价值和实际意义。
标签：三相异步电动机定子故障故障分量0 引言异步电机运行中，定子绕组在热、电、机械等作用下，常发生故障，故障率可达电机故障总数的30%~40%，长期发展下去，匝间短路又可导致相间短路或接地短路。
因此有必要对电机的早期故障进行检测。
本文使用定子电流谐波分量法对故障模型的定子电流进行分析来诊断电机是否定子故障。
通过诊断定子故障电流中明显的（1/np）f1频率的故障特征分量来确定定子故障。
此方法不易受电源不平衡、负载波等影响，能对绕组的早期故障做出诊断。
1 α，β坐标系下数学模型异步电机的电压方程为：其中:k=1/(LsLr-L2m)，Rs，Rr分别为定转子电阻Ls，Lr分别为定转子电感，Lm为定转子之间互感。
φsα，φsβ分别为定子在α，β轴上的磁链，ωr为转子转速，isα，isβ为定子在α，β轴上的电流分量，irα，irβ为转子在α，β轴上的电流分量。
转矩方程为：（4）运动方程：（5）2 故障模拟方法本文中模拟了以下几种类型的异步电机定子故障：①供电电源C相断线；②定子绕组A相断开；2.1供电电源C相断线iA=03 电机定子故障建模由于MATLAB7.0版本自帶了电气系统仿真模块库(SimPowerSystems)其中的电机模型为电机转矩控制的仿真提供了便利。
但该模型是非故障情况下建立的理想模型，当要对电机故障情况进行仿真时该模型不适用。
