Matlab Simulink中异步电机模型说明文档

DescriptionThe Asynchronous Machine block operates in either generator or motor mode. The mode of operation is dictated by the sign of the mechanical torque:Mechanical Systems lsPreset modelProvides a set of predetermined electrical and mechanical parameters for various asynchronous machine ratings of power (HP),phase-to-phase voltage (V), frequency (Hz), and rated speed (rpm).Select one of the preset models to load the corresponding electrical and mechanical parameters in the entries of the dialog box. Note that the preset models do not include predetermined saturation parameters. Select No if you do not want to use a preset model, or if you want to modify some of the parameters of a preset model, as described below.When you select a preset model, the electrical and mechanical parameters in the Parameters tab of the dialog box become unmodifiable (grayed out). To start from a given preset model and then modify machine parameters, you have to do the following: Select the desired preset model to initialize the parameters.1.2.Change the Preset model parameter value to No. This will not change the machine parameters. By doing so, you just break theconnection with the particular preset model.3.Modify the machine parameters as you wish, then click Apply.Mechanical inputAllows you to select either the torque applied to the shaft or the rotor speed as the Simulink signal applied to the block's input.Select Torque Tm to specify a torque input, in N.m or in pu, and change labeling of the block's input to Tm. The machine speed isdetermined by the machine Inertia J (or inertia constant H for the pu machine) and by the difference between the applied mechanical torque Tm and the internal electromagnetic torque Te. The sign convention for the mechanical torque is the following: when the speed is positive,a positive torque signal indicates motor mode and a negative signal indicates generator mode.Select Speed w to specify a speed input, in rad/s or in pu, and change labeling of the block's input to w. The machine speed is imposed and the mechanical part of the model (Inertia J) is ignored. Using the speed as the mechanical input allows modeling a mechanicalcoupling between two machines and interfacing with SimMechanics™ and SimDriveline™ models.The next figure indicates how to model a stiff shaft interconnection in a motor-generator set when friction torque is ignored in machine 2.The speed output of machine 1 (motor) is connected to the speed input of machine 2 (generator), while machine 2 electromagnetic torque output Te is applied to the mechanical torque input Tm of machine 1. The Kw factor takes into account speed units of both machines (pu or rad/s) and gear box ratio w2/w1. The KT factor takes into account torque units of both machines (pu or N.m) and machine ratings. Also, asthe inertia J2 is ignored in machine 2, J2 referred to machine 1 speed must be added to machine 1 inertia J1.In the preceding equations, Θ is the angular position of the reference frame, while is the difference between the position of the reference frame and the position (electrical) of the rotor. Because the machine windings are connected in a three-wire Y configuration, The following table shows the values taken by Θ andframe).Specifies the units of the electrical and mechanical parameters of the model. This parameter is not modifiable; it is provided for informationpurposes only.Parameters TabNominal power, voltage (line-line), and frequencyThe nominal apparent power Pn (VA), RMS line-to-line voltage Vn (V), and frequency fn (Hz).Stator resistance and inductanceThe stator resistance Rs (Ω or pu) and leakage inductance Lls (H or pu).Rotor resistance and inductanceThe rotor resistance Rr' (Ω or pu) and leakage inductance Llr' (H or pu), both referred to the stator.Mutual inductanceThe magnetizing inductance Lm (H or pu).Inertia constant, friction factor, and pole pairs For the SI units dialog box: the combined machine and load inertia coefficient J (kg.m ), combined viscous friction coefficient F (N.m.s),and pole pairs p. The friction torque Tf is proportional to the rotor speed ω (Tf = F.w).For the pu units dialog box: the inertia constant H (s), combined viscous friction coefficient F (pu), and pole pairs p.Initial conditionsSpecifies the initial slip s, electrical angle Θe (degrees), stator current magnitude (A or pu), and phase angles (degrees):[slip, th, i , i , i , phase , phase , phase ]For the wound-rotor machine, you can also specify optional initial values for the rotor current magnitude (A or pu), and phase angles(degrees):[slip, th, i , i , i , phase , phase , phase , i , i , i ,phase , phase , phase ]For the squirrel cage machine, the initial conditions can be computed by the load flow utility in the Powergui block.Simulate saturationSpecifies whether magnetic saturation of rotor and stator iron is simulated or not.Saturation parametersSpecifies the no-load saturation curve parameters. Magnetic saturation of stator and rotor iron (saturation of the mutual flux) is modeled bya nonlinear function (in this case a polynomial) using points of the no-load saturation curve. You must enter a 2-by-n matrix, where n is thenumber of points taken from the saturation curve. The first row of this matrix contains the values of stator currents, while the second rowcontains values of corresponding terminal voltages (stator voltages). The first point (first column of the matrix) must correspond to the pointwhere the effect of saturation begins.2as bs cs as bs cs as bs cs as bs cs ar br cr ar br crSample time (-1 for inherited)Specifies the sample time used by the block. To inherit the sample time specified in the Powergui block, set this parameter to Inputs and OutputsTmThe Simulink input of the block is the mechanical torque at the machine's shaft. When the input is a positive Simulink signal, theconnected in series.When you use Asynchronous Machine blocks in discrete systems, you might have to use a small parasitic resistive load, connected at the machine terminals, in order to avoid numerical oscillations. Large sample times require larger loads. The minimum resistive load is proportional to the sample time. As a rule of thumb, remember that with a 25 μs time step on a 60 Hz system, the minimum load isThe 3 HP machine is connected to a constant load of nominal value (11.9 N.m). It is started and reaches the set point speed of 1.0 pu at t = 0.9 second.The parameters of the machine are those found in the SI Units dialog box above, except for the stator leakage inductance, which is set to twice its normal value. This is done to simulate a smoothing inductor placed between the inverter and the machine. Also, the stationary reference frame was used to obtain the results shown.Open the power_pwm demo. Note in the simulation parameters that a small relative tolerance is required because of the high switching rate of the inverter.Run the simulation and observe the machine's speed and torque.The first graph shows the machine's speed going from 0 to 1725 rpm (1.0 pu). The second graph shows the electromagnetic torque developed by the machine. Because the stator is fed by a PWM inverter, a noisy torque is observed.However, this noise is not visible in the speed because it is filtered out by the machine's inertia, but it can also be seen in the stator and rotor currents, which are observed next.the last moments of the simulation.Example 2: Effect of Saturation of the Asynchronous Machine BlockThe power_asm_sat demo illustrates the effect of saturation of the Asynchronous Machine block.Two identical three-phase motors (50 HP, 460 V, 1800 rpm) are simulated with and without saturation, to observe the saturation effects on thestator currents. Two different simulations are realized in the demo.The first simulation, is the no-load steady-state test. The table below contains the values of the Saturation Parameters obtained by simulating different operating points on the saturated motor (no-load and in steady-state).Saturation Parameters MeasurementsRunning the simulation with a blocked rotor or with many different values of load torque will allow the observation of other effects of saturation on the stator currents.References[1] Krause, P.C., O. Wasynczuk, and S.D. Sudhoff, Analysis of Electric Machinery, IEEE Press, 2002.[2] Mohan, N., T.M. Undeland, and W.P. Robbins, Power Electronics: Converters, Applications, and Design, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1995, Section8.4.1.See AlsoPowerguiWas this topic helpful?Yes No© 1984-2010 The MathWorks, Inc. •Terms of Use•Patents•Trademarks•Acknowledgments。

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。

异步电动机矢量控制系统的仿真研究摘要：本文根据异步电动机矢量控制的基本原理，基于Matlab 软件构造了按转子磁场定向的矢量控制系统的仿真模型。

通过仿真试验验证了模型的正确性，结果表明所建立的调速系统具有良好的动态性能，实现了系统的解耦控制。

关键词：异步电动机矢量控制Matlab 仿真Simulation of Vector Control System for Asynchronous MotorAbstract:According to the basic principles of induction motor vector control，this paper constructssimulation model of rotor magnetic field oriented vector control system based on the MATLAB software.It verifies the accuracy of the model by simulation. Results show that it has good dynamic performance，andit realizes the decoupling control system.Key words: asynchronous-motor; vector control; matlab simulation0 引言异步电动机具有非线性、强耦合、多变量的性质，要获得良好的调速性能，必须从其动态模型出发，分析异步电动机的转矩和磁链控制规律，研究高性能异步电动机的调速方案。

矢量控制就是基于动态模型的高性能的交流电动机调速系统的控制方案之一。

所谓矢量控制，就是通过矢量变换和按转子磁链定向，得到等效直流电动机模型，在按转子磁链定向坐标系中，用直流电动机的方法控制电磁转矩与磁链,然后将转子磁链定向坐标系中的控制量经变换得到三相坐标系的对应量，以实施控制。

摘要异步电动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，由磁链方程、电压方程、转矩方程和运动方程组成，为非线性，所以控制起来极为不便。

异步电机的模型之所以复杂，关键在于各个磁通间的耦合。

如果把异步电动机模型解耦成有磁链和转速分别控制的简单模型，就可以模拟直流电动机的控制模型来控制交流电动机。

本文研究了按转子磁链定向的矢量控制系统的电流闭环控制的设计方法，通过坐标变换，在按转子磁链定向同步旋转正交坐标系中，得到等效的直流电动机模型，然后仿照直流电动机的控制方法控制电磁转矩与磁链，将转子磁链定向坐标系中的控制量反变换得到三相坐标系的对应量，以实施控制，并用MATLAB进行仿真。

关键词：异步电动机直流电动机磁链 MATLAB仿真目录1 课程任务设计书 (2)2 异步电动机数学模型基本原理 (3)2.1 异步电动机的三相动态数学模型 (3)2.2 异步电机的坐标变换 (6)2.2.1 三相-两相变换（3/2变换） (6)2.2.2静止两相-旋转正交变换（2s/2r变换） (8)3 异步电动机按转子磁链定向的矢量控制系统 (9)3.1 按转子磁链定向矢量控制的基本思想 (9)3.2 以ω-is-ψr 为状态变量的状态方程 (9)3.2.1 dq坐标系中的状态方程 (9)3.2.2αβ坐标系中的状态方程 (10)3.3αβ坐标系下异步电机的仿真模型 (11)3.4矢量控制系统设计 (14)3.5 矢量控制系统的电流闭环控制方式思想 (14)4 异步电动机矢量控制系统仿真 (15)4.1 仿真模型的参数计算 (15)4.2 矢量控制系统的仿真模型 (16)4.3仿真结果分析 (17)5. 总结与体会 (18)参考文献 (19)1课程任务设计书2 异步电动机数学模型基本原理异步电动机是个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。

在研究异步电动机数学模型时，作如下的假设：120电角度，产生的磁动（1）忽略空间谐波，设三相绕组对称，在空间中互差势沿气隙周围按正弦规律分布；（2）忽略磁路饱和，各绕组的自感和互感都是恒定的；（3）忽略铁心饱和；（4）不考虑频率变化和温度变化对绕组电阻的影响。

基于Matlab/Simulink 的异步电机矢量控制系统仿真摘要在异步电机的数学模型分析中以及矢量控制系统的基础之上，利用Matlab/Simulink运用建立模块的思想分别组建了坐标变换模块、PI调节模块、转子磁链个观测模块、SVPWM等模块，然后将这些模块有机的结合，最后构成了异步电动机矢量控制的仿真模块，并且进行了仿真验证。

仿真结果分别显示了电机空载与负载情况下转矩、转速的动态变化曲线，验证了该方法的有效性、实用性，为电机在实际使用中打下了坚实的基础。

本文主要研究异步电机在矢量控制下的仿真。

使用Matlab/Simulink中的电气系统模块(PowerSystem Blocksets)将其重组得到新的模型并对其仿真，最后分析仿真结果得出结论。

关键词: 异步电机矢量控制 MATLAB/SIMULINK 变频调速目录摘要 (I)Abstract......................................................................................... 错误!未定义书签。

1 绪论 (1)1.1 电机及电力拖动技术的发展概况 (1)1.2 异步电动机的控制技术现状................................................. 错误!未定义书签。

1.3 仿真软件的简介及其选择..................................................... 错误!未定义书签。

1.4 论文的主要内容及结构安排................................................. 错误!未定义书签。

2 异步电动机的数学模型 (4)2.1 异步电动机的稳态数学模型 (4)2.2 异步电动机的动态数学模型 (5)2.3 本章小结 (7)3 矢量控制系统基本思路 (8)3.1 矢量控制的基本原理 (8)3.2 坐标变换 (9)3.3SVPWM调制 (21)3.3本章小结 (11)4 异步电机矢量控制系统仿真 (14)4.1矢量控制系统模型 (14)4.2仿真结果与分析 (15)4.5本章小结 (17)5结论与展望 (18)5.1结论 (18)5.2后续研究工作的展望 (19)参考文献 ....................................................................................... 错误!未定义书签。

………………………. …………. …………………山东农业大学 毕 业 论 文 基于Matlab/Simulink 的异步电动机交流调速系统模型设计及仿真 院 部 机械与电子工程学院 专业班级 电气工程及其自动化3班 届 次 20**届 学生姓名 学 号 指导教师 二0**年六月一日装订线……………….……. …………. …………. ………目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 研究目的及意义 (1)1.1.1 研究目的 (1)1.1.2 研究意义 (1)1.2 研究的背景 (1)1.3 国内外研究现状 (1)1.4 研究方法 (2)2 异步电动机的调速系统 (2)2.1 异步电动机调速系统的分类 (2)2.2 异步电机调速原理简介 (3)2.2.1 变极电动机 (3)2.2.2 变频调速 (3)2.2.3 转子串电阻调速 (3)2.2.4 调压调速 (3)2.3 各种异步电机调速的特点 (3)2.3.1 变极调速方法 (3)2.3.2 变频调速方法 (3)2.3.3 转子串电阻调速方法 (4)2.3.4 调压调速的方法 (4)3 异步电机调压调速模型设计 (4)3.1 异步电机调压调速的原理 (4)3.2 速度负反馈的交流调压调速系统 (5)3.3 调压调速系统的组成部分 (6)3.3.1 三相交流调压器 (6)3.3.2 同步脉冲触发器 (7)3.3.3 反馈环节 (7)4 三相交流调压调速系统的matlab仿真 (9)4.1 matlab简介 (9)4.2 Simulink库介绍 (9)4.3系统建模与仿真 (11)4.3.1 三相电源的建模及参数设置 (11)4.3.2 同步流脉冲触发器的建模与参数的设置 (12)4.3.3 三相交流调压电路的建模与参数设置及仿真 (13)4.3.4 电机模块的建模与参数设置 (14)4.3.5 转速反馈环节及给定环节的建模及参数设置 (15)4.4 带转速负反馈的三相交流调压调速系统的连接图 (15)4.5 仿真结果与分析 (15)5 结论 (19)参考文献 (21)致谢 (22)附录 (23)ContentsAbstract ........................................................................................ 错误！未定义书签。

信息工程系电力拖动自动控制论文题目: 基于SIMULINK的异步电机的建模与仿真专业：电气工程及其自动化班级：K0309414学号：K030941410学生姓名：蔡泉权指导教师：耿东山2012 年 6 月 1 日基于SIMULINK 的异步电机的建模与仿真摘 要 利用MATLAB 软件中的动态仿真工具SIMULINK ，构建异步电机的仿真模型，并通过实验验证了所建电机模型的可行性、实用性。

关键词 异步电机 建模 仿真 MATLAB ／SIMULINK1 引言随着电力电子技术的飞速进步和交流电机调速理论的不断深入。

异步电机的应用日益广泛。

然而异步电机是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。

通过坐标变换，可以消除瞬变过程中的周期性时变系统和降低方程的阶数，从而简化数学模型，基于这种观念，利用计算机仿真技术去建模既省时又直观。

本文采用异步电机基于两相静止坐标系下的数学模型，结合坐标变换，利用MATLAB 软件中的动态仿真SIMULINK ，建立异步电机的仿真模型。

并通过实例进行实时仿真。

2 基于静止坐标系下异步电机数学模型异步电机的数学建模方法是将三相电机转换成两相电机，按两相电机建模。

2．1 电压矩阵方程异步电机在两相静止坐标系中的电压矩阵方程为式中，u α1，u β1分别是异步电机在α、β轴上定子电压分量；u α2，u β2分别是异步电机在α、β轴上转子电压分量；i α1，i β1分别是异步电机在α、β轴上定子电流分量；i α2，i β2分别是异步电机在α、β轴上转子电流分量；R 1、R 2分别为定、转子电阻；L 1、L 2分别为定、转子电感；L m 为互感；s 为微分算子；ω为转子角速度特别地，对于笼型电机转子侧电压为零。

2．2 三相－二相变换三相对称静止绕组，通以三相平衡的正弦电流，产生合成磁动势，以同步转速旋转，则此三相称为三相静止坐标系。

两相静止绕组，它们在空间互差90度电角度，且通入时间上互差90度的两相电流，也产生与上相同的磁动势，则把此两相称为两相静止坐标系。

基于SIMULINK的异步电机的建模与仿真摘要利用MATLAB软件中的动态仿真工具SIMULINK，构建了异步电机的仿真模型，并通过实验验证了所建电机模型的可行性、与实用性。

关键词异步电机建模仿真MATLAB／SIMULINK1 引言随着电力电子技术的飞速进步和交流电机调速理论的不断深入。

异步电机的应用日益广泛。

然而异步电机是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。

通过坐标变换，可以消除瞬变过程中的周期性时变系统和降低方程的阶数，从而简化数学模型，基于这种观念，利用计算机仿真技术去建模既省时又直观。

本文采用异步电机基于两相静止坐标系下的数学模型，结合坐标变换，利用MATLAB软件中的动态仿真SIMULINK，建立异步电机的仿真模型。

并通过实例进行实时仿真。

2 基于静止坐标系下异步电机数学模型异步电机的数学建模方法是将三相电机转换成两相电机，按两相电机建模。

2．1电压矩阵方程异步电机在两相静止坐标系中的电压矩阵方程为式中，uα1，uβ1分别是异步电机在α、β轴上定子电压分量；uα2，uβ2分别是异步电机在α、β轴上转子电压分量；iα1，iβ1分别是异步电机在α、β轴上定子电流分量；iα2，iβ2分别是异步电机在α、β轴上转子电流分量；R1、R2分别为定、转子电阻；L1、L2分别为定、转子电感；L m为互感；s为微分算子；ω为转子角速度特别地，对于笼型电机转子侧电压为零。

2．2三相－二相变换三相对称静止绕组，通以三相平衡的正弦电流，产生合成磁动势，以同步转速旋转，则此三相称为三相静止坐标系。

两相静止绕组，它们在空间互差90度电角度，且通入时间上互差90度的两相电流，也产生与上相同的磁动势，则把此两相称为两相静止坐标系。

若它们的磁动势空间位置一致、幅值和转速相等，故可认为这两种坐标系等效。

三相－两相的转换矩阵如下：2．3转矩和运动方程转矩方程式为：式中p n为电机的极对数；J为电机的转动惯量；T l为负载转矩。

基于MATLAB_SIMULINK的异步电机矢量控制调速系统仿真优秀doc资料文章编号:100022472(2000022*******基于M AT LAB SI M U L I NK的异步电机矢量控制调速系统仿真Ξ杨洋,张桂香(湖南大学机械与汽车工程学院,湖南长沙410082摘要:从异步电机矢量控制数学模型入手,介绍一种基于M A TLAB S I M UL I N K的异步电机按转子磁场定向的矢量控制系统仿真模型Λ该模型可通用于异步笼型电机,使用时只需输入不同电机参数即可Λ通过仿真实验验证了模型的正确性Λ关键词:异步电机;矢量控制;M A TLAB S I M UL I N K;仿真中图分类号:TM921.51文献标识码: ASi m ulati on of V ector Control Inducti on M otor A djusting Syste m Based on M A TLAB S I M UL I N KYAN G Yang,ZHAN G Gui2x iang(Co llege of M echan ical and A utomo tive Engineering,H unan U n iv,Changsha 410082,Ch inaAbstract:A si m ulati on model of vecto r con tro l inducti on mo to r adjusting syste m w ith the reference fra m e fixed to the ro to r is established.T he model can beconven ien tly used by inputting p roper mo to r para m eters.Si m ulati on s show the validity of the model.Key words:inducti on mo to r;vecto r con tro l;M A TLAB S I M UL I N K;si m ulati on0引言矢量控制理论的提出使异步电机调速性能达到甚至超过直流电机调速性能成为可能,而且运用矢量控制已成为当今交流变频调速系统的主流Λ在进行复杂的系统设计时,采取计算机仿真方法来分析和研究交流调速系统性能是非常有效和必要的Λ传统的计算机仿真软件包用微分方程和差分方程建模,直观性、灵活性差,编程量大,操作不便ΛM A TLAB是一个高度集成的软件系统,集科学计算、图象处理、声音处理于一体,具有极高的编程效率ΛM A TLAB提供的S I M UL I N K是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包,它具有模块化、可重栽、可封装、面向结构图编程及可视化等特点,可大大提高系统仿真的效率和可靠性ΛS I M UL I N K提供有Sink s(输出方式、Source(输入源、Ξ收稿日期:2000202229作者简介:杨洋(1970-,女,湖南长沙人,湖南大学硕士生.D iscrete (离散时间环节、L inear (线性环节、N on linear (非线性环节、Connecti on s (连接与接口、Ex tra (其他环节子模型库Λ用户可以方便定制和创建自己的模型、模块Λ在多种矢量控制方法中,按转子磁场定向的矢量控制运用较为普遍,本文将结合这种矢量控制和S I M UL I N K 的特点,介绍一种异步电机按转子磁场定向的矢量控制系统的建模仿真方法Λ模型将为同类调速系统提供有效、可靠的研究分析依据Λ1异步电机矢量控制系统的仿真模型异步电机的矢量控制相当于把直流电机换向器的功能通过控制的方法来实现,从而达到磁通和转矩单独控制的目的Λ根据感应电机的坐标变换理论,在三相坐标系下的定子输入的电流通过3s 2r 交换,由三相静止坐标变换为两相垂直的静止坐标,再通过从两相静止坐标系到两相旋转坐标系M ,T 轴的变换,并且使得M 轴沿转子总磁链矢量的方向,最终获得等效成同步旋转坐标系下的直流电流i m 1,i t 1,这样异步电机通过坐标变换,变成一台由i m 1,i t 1输入的直流电机Ζ矢量控制系统的构想就是模仿直流电机的控制方法,求得直流电机的控制量,经过相应的坐标反变换,重新获得三相输入电流(或电压,就能控制异步电机了Ζ根据异步电机理论,经坐标变换后,笼型异步电机在同步旋转坐标上按转子磁场定向的电压矩阵方程(转子短路,u m 2=u t 2=0为u m 1u t 10=R 1+L s p -Ξ1L s L m p -Ξ1L m Ξ1L s R 1+L s p Ξ1L m L m p L m p 0R 2+L r p 0Ξs L m 0Ξs L r R 2i m 1i t 1i m 2i t 2(1电机转子磁链与电流的关系为L m i m 1+L r i m 2=Ω2(2L m i t 1+L r i t 2=0(3将(2代入(1中第3行中,得:i m 2=-p Ω2R 2(4再代入(2解出i m 1:i m 1=-T 2p +1L m Ω2或得:Ω2=L m T 2p +1i m 1(5由式(1第4行可得:i t 2=-L m L r i t 1(6而由式(3第4行Ξs =-R 2Ω2i 2(7可将(6代入(7,并考虑到T 2=L r R 2,则Ξs =-L m i t 1T 2Ω2(8电机的电磁转矩公式为:T e =Mp L m L r i t 1Ω2(9电机运动方程为:T e -T l =J N pd Ξ d t (10其中,R 1,R 2为定转子电阻;T 2为转子励磁时间常数,T 2=L r R 2;L m 为定转子等效绕组间15第2期杨洋等:基于M A TLAB S I M UL I N K 的异步电机矢量控制调速系统仿真的互感,L m =(3 2L m 1;U m 1,U m 2为M T 轴坐标系中M 、T 轴定子电压;L s 为定子等效绕组的自感,L s =L m +L 11;i m 1,i t 1,i m 2,i t 2为M T 轴坐标系中M 、T 轴定向转子电流;L r 为转子等效绕组的自感,L r =L m +L 11;T e 电磁转矩;Ξ1为定子转速;N p 为极对数;Ξs 为转差;J 为转动惯量;Ξ为转子转速;Ω2为转子总磁链Ζ由上述式子可知,由于M T 坐标按转子磁场定向,在定子电流的两个分量之间实现了解耦,i m 1唯一决定磁链Ω2,当磁通不变时,i t 1则只影响转矩,与直流电机中的励磁电流和电枢电流相对应Ζ式(5,(8,(9,(10就是矢量控制的基本数学模型Ζ根据这些推导的式子,可以画出异步电机变压变频矢量控制系统结构图(图1Ζ图1中异步电机矢量变换数学模型如图2Ζ图2的模型中除根据(5,(9式绘得分解成磁通和转速的直流电机模型外,由转子频率和转差频率相加,得到定子频率信号,再经积分,即获得转子磁链的相位信号5,这是坐标变换所不可缺的参数Ζ如果将式(1展开,并代入式(2,(3,我们可以写出异步电机按转子磁场定向情况下的状态变量方程X α=A (Ξ1X +B U(11式中X =i m1i t 1Ω2,A (Ξ=ZΞ1L m R 2ΡL r -Ξ1-R 1L r ΡL m Ξ1ΡR 2L mL r 0-R 2L r ,B =L r Ρ00L r Ρ00,U =u m 1u t 1,Z =R 1L 2r +R 2L 2m ΡL r ,Ρ=L s L r -L 2m 从状态方程可以看出这是一个线性时变系统,虽然S I M UL I N K 中提供有状态方程模块,但主要是针对定常系统的,所以在S I M ULI N K 中用状态方程仿真电机系统较为不便Λ如希望用状态方程仿真,可直接在M A TLAB 中用M 文件编程建立仿真系统,只不过系统模型不如S I M UL I N K 所建的直观Λ本文主要的目的是在S I M UL I N K 下建立仿真模型,图1和图2的模型,可毫不费力地利用S I M UL I N K 提供的库模块来构建,这是后一节的重点Λ图1异步电机变压变频矢量控制系统结构图A 7R 为磁通调节器,A SR 为转速调节器25湖南大学学报(自然科学版2000年图2异步电机矢量变换数学模型2异步电机矢量控制系统的SI M UL I NK 仿真模型图1中,包含了坐标转换模块(2r 3s block ,电流控制型变频器模块(CSI block ,以及异步电机矢量变换模型(I nducti on m otor block ,这些模块可以由SI M UL I NK调用库模型分别建立,然后封装成Subsyste m Λ这里的坐标变换(2 3和图2中的坐标转换(3 2互为反变换Λ而电流控制型P WM 变压变频器的模型在M AT LAB 5.2中的POW ERS Y S 库中可以找到Λ这三个主要模块构造好后,其它环节也一样可以通过SI M UL I NK 模块库调入,输入不同参数,然后如图3连接,整个仿真模型就建好了Λ图中异步电机矢量变换模块展开内部结构如图4Λ系统中还包括两个P I 调节器,对应于图1中A 7R ,ASR ,这两个调节器也是定制好Subsyste m 后再封装而成Λ图3异步电机矢量控制变压变频调速SI M U L I NK 仿真模型3仿真实验35第2期杨洋等:基于M A TLAB S I M UL I N K 的异步电机矢量控制调速系统仿真图4异步电机矢量变换仿真模块(1仿真实验1转速输入设定为一阶跃函数,初值为100rad s (角频率,1s 后跃变为300rad s Λ磁通设为一定值1.1,由电流型逆变器给电机供电,让电机空载启动运行,仿真获得的转速、电磁转矩仿真曲线如图5,图6Λ图5电机输出速度仿真曲线图6电磁转矩仿真曲线(2仿真实验输入设定转速(角速度不变,300rad s ,磁通输入仍为1.1,电机空载启动,1s 后加入额定负载T L ,经SI M UL I NK 仿真模型仿真后得出的速度、电磁转矩曲线如图7,图8Λ图7电机输入速度仿真曲线图8电机电磁转矩变化曲线45湖南大学学报(自然科学版2000年项目: 科技支撑计划课题(2021BAG12A05-08定稿日期:2021-06-28作者简介:倪强(1987-,男,湖南益阳人,硕士研究生,研究方向为电力牵引交流传动及其控制技术。

异步电动机matlab与Simulink建模与仿真设计摘要本文通过结合Matlab / Simulink中的模块和s函数，建立了鼠笼式异步电动机的模型，并进行了分析。

通过改进定子电流和定子磁链的方程式增加了模型的准确性。

文中给出了增加负载时定子电流，磁链以及转子速度转矩的仿真结果。

仿真结果表明在αβ两相同步静止坐标系下的模型可以更准确的反映运行中电机的实际情况。

关键词：Matlab / Simulink 异步电动机状态方程1 前言随着电力电子技术与交流电动机的调速和控制理论的迅速发展,使得异步电动机越来越广泛地应用于各个领域的工业生产。

异步电动机的仿真运行状况和用计算机来解决异步电动机控制直接转矩和电机故障分析具有重要意义。

它能显示理论上的变化,当异步电动机正在运行时,提供了直接理论基础的电机直接转矩控制(DTC),并且准确的分析了电气故障。

在过去,通过研究的异步电动机的电机模型建立了三相静止不动的框架。

研究了电压、转矩方程在该模型的功能,同相轴之间的定子、转子的线圈的角度。

θ是时间函数、电压、转矩方程是时变方程这些变量都在这个运动模型中。

这使得很难建立在αβ两相异步电动机的固定框架相关的数学模型。

但是通过坐标变换,建立在αβ两相感应电动机模型框架可以使得固定电压、转矩方程,使数学模型变得简单。

在本篇论文中,我们建立的异步电机仿真模型在固定框架αβ两相同步旋转坐标系下,并给出了仿真结果,表明该模型更加准确地反映了运行中的电动机的实际情况。

2 异步电动机的数学模型2.1 三相-两相变换矩阵（1）2.2电压方程矩阵作为转子感应电动机是短路鼠笼式, Urα , Urβ =0。

电压方程可以得到:7（2）根据方程(2)我们可以得出状态方程为：（3）这个方程和电流的定子磁链定向的关系是一样的。

（4）（5）根据公式(4)(5),我们有了异步电动机与定子磁链定向的状态方程和电流作为状态变量:（6）转矩方程是：（7）速度方程是：8（8）3基于simulink的异步电动机模型它提供了一个异步电动机在电力系统仿真模块(SimPowerSystems 7.0版本)的MATLAB的仿真,使电力系统变得更方便。

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／simulink的异步电动机双闭环控制仿真调压调速是电动机双闭环控制的本质，这种调速方法可实现电动机起动时磁链上升过程更加平滑稳定，其反馈控制可提高系统的抗干扰性能及定位精度。

文章对异步电动机的调速系统进行了研究，使用MATLAB/SIMULINK工具分别对双闭环调速系统进行建模和仿真。

仿真结果表明双闭环调速系统具有良好的动态、静态性能，电机起动过程平稳、动态响应效果好，另外，文章中的一些仿真模块修改后也同样可以用于其它控制系统中，方便、灵活，可移植性较强。

标签：异步电动机；simulink；双闭环控制引言MATLAB是美国Math Works公司推出的一套高性能的数值计算和可视化软件，集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，构成了一个方便的、界面友好的系统仿真和平台。

MATLAB的推出得到了各个领域的广泛关注，其强大的扩展功能为各个领域的应用提供了基础[1-3]。

其中Simulink工具箱，不同于其他软件，它具有多种特性，如高度模块化：各个模块具有丰富的功能；可视化：用户能够通过软件直接看到所需控制系统。

可封装：可自行设置各种参数。

用户只需从模块库中选择合适的模块，并组合在一起即可实现系统的仿真，简单易操作[4]。

本文主要简单介绍了如何利用Simulink工具箱来建立异步电动机的双闭环仿真模型的方法和步骤，并对控制系统的动静态特性进行了仿真和分析。

1 双闭环控制系统的基本原理转矩内环的转速控制以及矢量控制的电气原理如图1所示，其中，电流滞环控制型逆变器是电路的主要控制方式。

对于控制电路，矩阵控制的关键在于速度调节器对转矩的控制，速度环的输出前加了转矩内环，与此同时转矩会产生一个反馈信号及时反馈给转速调节器。

电机的定子的控制主要是通过对电路中磁链调节器的控制输出，并對电流和磁链分别施加了控制环节。

磁链调节器和转矩调节器的输出分别是定子电流的转矩分量ist*和励磁分量ism*。

基于Matlab/Simulink异步电机矢量控制系统仿真1、Matlab仿真程序及各仿真系统工作原理首先，读懂本文献并结合相关参考文献，分析异步电机矢量控制系统机构原理。

1.1矢量控制系统分析矢量控制系统的基本思路是以产生相同的旋转磁动势为准则,将异步电动机在静止三相坐标系上的定子交流电流通过坐标变换等效成同步旋转坐标系上的直流电流,并分别加以控制,从而实现磁通和转矩的解耦控制,以达到直流电机的控制效果。

所谓矢量控制，就是通过矢量变换和按转子磁链定向，得到等效直流电动机模型，在按转子磁链定向坐标系中，用直流电动机的方法控制电磁转矩与磁链,然后将转子磁链定向坐标系中的控制量经变换得到三相坐标系的对应量，以实施控制。

其中等效的直流电动机模型如图1所示，在三相坐标系上的定子交流电流i A、i B、i C，通过3/2变换可以等效成两相静止正交坐标系上的交流i sα和i sβ，再通过与转子磁链同步的旋转变换，可以等效成同步旋转正交坐标系上的直流电流i sm和i st。

图1矢量控制系统原理结构图其次，原理分析清楚后，利用Matlab/Simulink强大的仿真能力，建立交流异步电机控制系统的仿真模型。

由于老师所给文献篇幅有限，学生又查阅了相关文献，结合其他相关文献，将控制系统分为几个功能模块:转速调节模块、定子电流励磁分量模块、定子电流转矩分量调节模块和坐标变换模块等，将这些模块有机组合，就可在Matlab/Simulink中搭建出交流异步电机系统的仿真模型。

1.2转速（ASR）调节模型图2 转速控制模型1.3磁链(APsirR、ACMR)控制模型图3 磁链控制模型1.4转矩计算（ACTR）模型图4 转矩控制模型1.5坐标变换（2s/2r、2r/2s）模型图5 坐标变换模块模型1.6整体模型图6 整体模型2、仿真结果及分析由于学生能力有限，在按照相关文献上的程序编写后，大致模块已经建立出来，但是，在电机建模上不太清楚，不能完整的运行程序，故无法来改变参数来进行完整的仿真，希望老师能够谅解。

电机课设MATLAB仿真过程详细说明
电气1007班李兵
1.打开simulink元件库（如图）双击椭圆位置
2.打开后如下图所示：
3.拖动左侧滑条找到simpowersystems子库，如图
4.我们需要用到的原件基本都在这个库里面了，下面一一把它们找到
异步电动机：选择实际值的模型：
三相交流电源（建议使用三个单项交流电压源组合，参数简单）：
别忘了加上一个powergui模块，否则仿真运行时会报错：
5.测量元件示波器：框内依次打开就可以找到示波器了，如图
6.测量辅助元件：bus selector
7.对于电机带负载起动或空载起动方式选择所加负载转矩
带负载起动：
空载起动：
8.现在已经知道了元件的具体位置，接下来建立仿真模块（Ctrl+N）把我们需要
的元件拖到新建的界面上，连线就得到下图所示：
只有绕线式电机才有a b c 三个接线端的，除了串电阻调速的第二步外，这三个端子直接短接起来就好了。

9.电机参数：
10.电源参数
11.仿真测量
12.设置仿真的时间后就可以进行最后的仿真了
13.关于机械特性的作图，通常采用代码作图（要明白每一语句的意思），也可以尝试用simulink做出机械特性图，。

simulink 异步电机功率Simulink是MATLAB的图形化编程环境，它适用于开发各种复杂工程和科学应用程序。

其中的异步电机模块可以用于模拟和分析异步电机的性能，包括功率等方面。

本文将围绕“Simulink异步电机功率”主题进行分步骤的阐述。

第一步：打开Simulink软件在计算机上打开Simulink软件，如果尚未安装Simulink，则需在MATLAB中进行安装。

第二步：安装异步电机模块在Simulink软件中，需要先安装异步电机模块，以便在系统中功能正常。

从菜单栏中选择“File”->“Open”，在打开的窗口中输入“asynchronous motor simulation”进行查询，并在列表中选择该模块进行安装。

第三步：配置模块在模块安装完成后，需对其进行一些配置操作以确保其能够正常运行。

选择菜单栏中的“Simulink”->“Configuration Parameters”，然后在弹出的窗口中选择“Solver”选项卡。

在“Solver Type”下拉列表中选择“Vari able-step”以实现对系统时间步长的精细控制。

然后选择“Asynchronous Machine”选项卡，在其中配置电机的各种参数，例如电源电压、电流限制和初始速度等。

第四步：建立电机模型完成上述操作后，就可以开启电机建模。

在主菜单中选择“Library Browser”，然后在弹出的窗口中选择“Motor Control Blockset”来访问该模块的建模库。

从中选择“Asynchronous Machine”模块，将其拖放到模型中。

在该模块的参数设置中，设置电机的各种参数和计算参数。

然后从Blocks库中选择期望的控制器，例如PID控制器或Fuzzy Logic控制器，将其拖到电机模型中。

第五步：建立仿真环境完成了电机模型的建造，需要设置一个仿真环境来测试该模型的正确性。

在主菜单中选择“Simulation”->“Configuration Parameters”->“Simulation Stop Time”，并在文本框中输入仿真时间。