大中型异步电动机定子模态的仿真分析_王荀

异步电动机的仿真在课本中介绍的四种方式的状态方程，都是对异步电动机的数学描述，在进行异步电动机仿真时，没有必要对四种状态方程逐一进行，只要以其中一种作为内核，在外围加上坐标变换和状态变换，就可以得到在不同的坐标系下、不同状态量的仿真结果。

因此，以异步电动机在αβ坐标系中ω−i s−ψr为状态变量的状态方程结构为核心，构建异步电动机仿真模型。

一、异步电动机仿真框图与参数在αβ坐标系，状态变量为ω−i s−ψr的动态结构图如下图：仿真电动机参数为：R s=1.85Ω，R r=2.658Ω，L s=0.2941H，L r=0.2898H，L m=0.2838H，J=0.1284Nm∙s2，n p=2，U n=380V，f N=50Hz。

其中电动机漏磁系数σ=1−L m 2L s L r =1−0.283820.2941×0.2898=0.0550转自电磁时间常数T r=L rR r=0.28982.658=0.1090L m L r T r =0.28380.2898×0.1090=8.9819 L mL r=0.28380.2898=0.97931σL s =10.0550×0.2941=61.8219R s L r2+R r L m2L r2=1.85×0.28982+2.658×0.283820.28982=4.3991 L mT r=0.28380.1090=2.60371T r=9.1718n p L mL r=2×0.28380.2898=1.9586n pJ=20.1284=15.5763二、异步电动机的仿真模型用MATLAB/SIMULINK基本模块建立在αβ坐标系中异步电动机仿真模型如下图所示，其中将异步电动机仿真模型进行封装成AC Motor，三相正弦对称电压u A、u B和u C经过3/2变换模块得到两相电压u sα和u sβ，送入αβ坐标系中的异步电动机仿真模型，输出两相电流i sα和i sβ，经过2/3变换模块，得到三相电流i A、i B和i C。

异步电机模型仿真及故障分析研究吕曙东【摘要】根据异步电机的非线性多变量动态数学模型,利用LabVIEW基于数学模型对异步电机进行了仿真研究.通过分析转子断条后电机的等效电路图,得到了故障模型,并将故障诊断方法中的信号处理方法应用于电机故障诊断实例中,对正常电机模型和故障电机模型中的定子电流信号进行处理,且给出了两种信号处理方法的分析结果.仿真表明,此方法对电机故障诊断有一定实效.【期刊名称】《南通职业大学学报》【年(卷),期】2010(024)004【总页数】4页(P90-93)【关键词】异步电机;故障诊断;信号处理;计算机仿真【作者】吕曙东【作者单位】盐城工学院实验教学部,江苏盐城224051【正文语种】中文【中图分类】TM343三相异步电机以其结构简单、价格低廉、运行可靠而在传动领域占有极其重要的地位，在电力系统中的用电量占整个系统总用电量的60%以上。

因此，通过仿真技术研究电机故障诊断方法，对电机的常见故障进行分析及诊断，可以有效地降低故障率，减少突发事故造成的停产损失，降低维修成本，消除对人员和设备的安全威胁。

1 异步电机模型及仿真结果1.1 三相异步电机动态模型的仿真为能得到异步电机的定子电流，进而计算出电机的转矩与转速，必须先进行矩阵变换，将电压矩阵方程转换成状态方程形式，然后用LabVIEW实现。

异步电机坐标系上的ω—Ψs—is状态方程为：其中，状态变量为输入变量为利用LabVIEW的数学运算模版可以把五阶状态方程式（1）表示为异步电机动态数学模型[1]，它是利用LabVIEW对异步电机进行仿真的核心。

在仿真时，只要将异步电机的各种实际参数传送给输入端口，并对仿真参数进行设置，如仿真起止时间、仿真步长等，就可以在虚拟示波器中得到相应的参数。

利用上述电机模型，对正常异步电机进行了仿真。

电机参数为Rs=0.435 Ω，Lls=0.002 H，Rr=0.816 Ω，Llr=0.002 H，Lms=0.093 3 H，np=2，J=20 kg·m2；仿真输入220 V、50 Hz的三相对称交流电，仿真时间为45 s，仿真步长为0.005 s，仿真结果如图1所示。

运动控制综合实验异步电机仿真模型建立、仿真及SVPWM的研究与MATLAB仿真摘要对异步电动机的数学模型进行综合分析，分析异步电动机按两相静止和转子磁场定向分解的数学模型，然后用Matlab/Simulink 仿真软件包括建立异步电动机仿真模型，并给出仿真结果。

以电机基础理论为出发点，针对SPWM电压利用率低，谐波多和一般空间电压矢量SVPWM（space vector pulse width modulation）结构模糊复杂的缺点，本文通过用MATLAB/simulink平台自行设计的模块，搭建了整套SVPWM系统，并且通过仿真验证了整套系统的正确性和简单易行。

关键词：Matlab/Simulink 异步电动机状态方程空间电压矢量 SVPWM SPWM目录摘要 (II)目录 (III)引言.......................................................错误！未定义书签。

1 异步电动机动态数学模型....................................-2 -1.1电压方程..............................................-2-1.2磁链方程..............................................-3-1.3转矩方程..............................................-5-1.4运动方程..............................................-6-2 坐标变化和变换矩阵........................................ - 7 -2.1三相--两相变换（3/2变换）.............................-7 -3 异步电动机仿真............................................ - 8 -3.1异步电机仿真框图.......................................-8-3.2异步电动机的仿真模型 (8)4 异步电机仿真模型仿真结果................................. - 17 -5 SVPWM技术原理 (19)5.1 SVPWM调制技术原理 (19)5.2 SVPWM算法实现 (21)6 SVPWM建模与仿真 (24)6.1 SVPWM仿真模块图 (24)6.2仿真结果 (34)参考文献 (37)引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。

异步电机驱动系统实时仿真
卢子广;柴建云;王祥珩
【期刊名称】《电机与控制应用》
【年(卷),期】2003(030)003
【摘要】研制复杂大功率的电力驱动系统的过程中，采用实时仿真器对实际控制器进行前期闭环测试可降低技术风险和开发费用。

本文基于方框图建模工具Simulink构造异步电机驱动系统实时模型，采用dSPACE实时仿真环境自动生成控制器和被控对象实时代码，基于两定时器任务实现异步电机驱动系统15μs步长实时仿真。

实时仿真系统具有与实际系统的硬件接口，可以与实际控制器或实际的逆变器-电机系统直接相连，构成硬件在回路仿真测试或快速控制原型系统，以加快电力驱动系统的开发进程。

【总页数】5页(P25-29)
【作者】卢子广;柴建云;王祥珩
【作者单位】清华大学电机工程与应用电子技术系,北京市,100084;清华大学电机工程与应用电子技术系,北京市,100084;清华大学电机工程与应用电子技术系,北京市,100084
【正文语种】中文
【中图分类】TM343
【相关文献】
1.基于嵌入式系统的异步电机半实物实时仿真平台 [J], 陈众;余思维;罗通;张丰鸣;文亮
2.基于FPGA的虚拟异步电机系统的半实物实时仿真 [J], 黄苏融;黄艳;高瑾;李益峰;元约平
3.电力驱动系统逆变器实时仿真 [J], 卢子广;柴建云;王祥珩
4.NPC三电平容错逆变器异步电机驱动系统FCS-MPTC [J], 张磊; 王思明; 梁运华
5.电动汽车无刷直流电机驱动系统实时仿真 [J], 卢子广;柴建云;王祥珩;邱阿瑞因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

大型异步电动机定子振动与模态分析
王天煜;王凤翔
【期刊名称】《中国电机工程学报》
【年(卷),期】2007(27)12
【摘要】预测电机的振动和噪声需准确计算电机定子结构的固有频率及定子的响应特性。

文中利用3D有限元软件研究了定子模态和固有频率,分析了定子叠片结构、绕组对大型异步电机定子固有频率和振动模态的影响;用有限元分析和实验测量确定正交各向异性叠片结构和绕组的材料属性,并与实测结果进行了比较。

研究表明,对于大型异步电机,定子绕组对固有频率影响很大,其弹性模量远低于实体铜,有效部分绕组和端部绕组不能简单地以附加质量形式计算固有频率;端部绕组质量和刚度对固有频率的影响大体相互抵消,所以端部绕组对固有频率的影响相对很小。

【总页数】5页(P41-45)
【关键词】大型异步电机;振动;固有频率;绕组;弹性模量;有限元
【作者】王天煜;王凤翔
【作者单位】沈阳工业大学电气工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM306
【相关文献】
1.大型发电机定子绕组端部振动故障原因分析及端部振型模态试验的运用 [J], 郑志勇;谢明;罗祥辉;夏侯斐
2.大型汽轮发电机定子绕组端部振动模态测试 [J], 刘锐
3.大型发电机定子绕组振动监测模态试验 [J], 汪昌廉
4.高效率三相异步电动机定子铁心模态分析 [J], 张中超;王立名
5.异步电动机定子铁心模态及振动响应分析 [J], 郭宏伟
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中北大学信息商务学院毕业论文开题报告学生姓名：王则乾学号：07050442X16 系别：信息与通信工程系专业：电气工程及其自动化设计(论文)题目：异步电动机的仿真研究指导教师:孙惠民2011年 3月 7日毕业论文开题报告毕业论文开题报告２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：一、问题研究课题要求在了解异步电动机的工作原理、结构、基本电磁关系的基础上，对三相异步电动机的人为机械特性进行绘制，并且通过运用不同的起动和制动、调速方法对异步电动机的暂态过程进行仿真研究。

从而更好的理解异步电动机的的控制特性、控制规律、和工作特性。

二、具体工作内容及研究手段1学习并掌握交流电机的基本理论，理解异步电动机的基本工作原理与特性。

理解交流调速系统的基本控制特性、控制规律、及其工作特性。

2通过减低异步电动机的定子电压、改变磁极对数、调节频率、定子串电阻或电抗器、或转子串电阻等方法获得各种人为机械特性，并通过仿真得出结果。

3异步电动机的起动运用直接起动或减压起动等方式，制动运用回馈制动、反接制动、能耗制动等方式对三相异步电动机的起动和制动进行仿真分析，建立仿真模型同时给出仿真结果。

4 建立异步电动机正反转、调速控制的简单的仿真模型。

调速控制可采用调压调速、变频调速实现。

5熟练掌握Matlab的simulink和Power system工具箱，以调速系统的电气原理结构图为基础，弄清楚系统的构成，并在模块库中找出相应的模块，完成对各个组成环节的元件参数配置，对系统进行仿真，并给出结论。

参考文献[1] 周立求,沈记全. 基于MATLAB/SIMULINK的异步电动机建模与仿真[J]. 电机电器技术, 2003,(04) .[2] 刘文良,孙振环,王杰. MATLAB环境下异步电动机建模与仿真[J]. 天津轻工业学院学报, 2001,(01) .[3] 孙笑辉,韩曾晋. 异步电动机直接转矩控制启动方法仿真研究[J]. 电气传动, 2000,(02) .[4]刁红泉,颜钢锋. 异步电机软启动节能控制器设计[J]. 工程设计学报, 2004,(03) .[5] 张庆新,常丽东. 异步电机功率因数控制器的研究[J]. 沈阳航空工业学院学报, 2000,(03) .[6] 贺益康,夏劲雄. 异步电机轻载调压节能控制策略的仿真研究[J]. 电机与控制学报, 1997,(03) .[7] 徐甫荣. 交流异步电动机起动调速节能保护控制综述[J]. 电工技术杂志, 2003,(04) .[8]张庆新,常丽东. 异步电机功率因数控制器的研究[J]. 沈阳航空工业学院学报, 2000,(03) .[9]邓隐北. 异步电动机等效电路参数的试验确定[J]. 中小型电机, 1995,(06)[10]祁文哲. 交流三相异步电机功率因数的测量[J]. 兰州铁道学院学报, 2002,(04) .[11]高景德,张麟征,黄立培. 异步电机起动过程的研究[J]. 电工技术杂志, 1984,(01) .[12]佟科,孙树微,田利民,麻鸿儒. 用向量分析确定三相异步电动机单相运行的最佳电容[J]. 东北电力学院学报, 1998,(03) .[13] Ayyub, Mohammad, Murthy, S.S, Singh, B.P. Energy Conservation Through Improved Design of Induction Motor .1996, .[14] Ian Rennie. Improving motor efficiency for abetterenvironment .ABB Review. 2000, (1) :20~27 .[15] Z.Q.Zhu,G.W.Jewell,and D.Howe. Finite Element a-nalysis in the Design of Permanent Magnet Machines[J] .IEESeminar on Current Trends in the Use of Finite Elements(FE)inElectromechanical Design and Analysis. 2000, :7 .毕业论文开题报告指导教师意见：指导教师：年月日所在系审查意见：教学主任：年月日。

基于MATlab异步电机故障诊断仿真分析异步电机是工业中常用的一种电机，其故障诊断对于提高设备可靠性和延长使用寿命非常重要。

MATLAB是一种功能强大的数学计算软件，可以用于电机故障仿真分析。

本文将基于MATLAB对异步电机的故障诊断进行仿真分析。

首先，我们需要建立一个异步电机的数学模型。

异步电机的数学模型可以用于对电机进行仿真和分析。

在MATLAB中，我们可以使用方程组来表示电机的动态行为，包括转子转速、转矩输出和电流等。

通过建立数学模型，我们可以为不同故障情况下的电机建立仿真模型。

接下来，我们需要考虑不同的电机故障情况。

常见的异步电机故障包括定子绕组故障、转子故障和轴承故障等。

针对不同的故障情况，我们需要修改之前建立的电机数学模型，并进行相应的仿真分析。

例如，对于定子绕组故障，我们可以通过增加定子绕组的电阻和电感等参数来模拟故障情况，并分析电机转速和电流的变化。

在进行仿真分析时，我们可以使用MATLAB的仿真工具箱来进行参数调整和数据分析。

例如，我们可以调整电机的工作条件，如负载、电压和频率等，观察不同故障情况下电机的响应。

同时，我们可以通过添加噪声和干扰来模拟实际工况下的情况，测试故障诊断算法的鲁棒性和准确性。

最后，我们需要对仿真结果进行分析和评估。

通过对电机的转速、电流和振动等参数进行分析，我们可以判断电机是否存在故障，并确定故障的类型和程度。

我们可以基于实验数据和经验知识，开发故障诊断算法来自动识别和判断电机故障。

通过对仿真结果的评估和比较，我们可以进一步优化算法，并提高故障诊断的准确性和可靠性。

综上所述，基于MATLAB的异步电机故障诊断仿真分析可以帮助我们理解电机的动态行为和故障机制，并优化故障诊断算法。

通过建立电机数学模型、模拟不同故障情况并进行仿真分析，我们可以准确、快速地诊断电机故障，提高设备可靠性和工作效率。

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。

2021年第3期第56卷（总第220期）(EXPLOSION-PROOF ELECTRIC MACHINE)异步电动机定态及振动响应分析郭宏伟(佳木斯防爆电机研究所有限公司，黑龙江佳木斯154005)摘要异步电机振动指标及制不仅反应用户的使用要求，同时可以指标大小及其变化趋势诊断电机故情况，例如电机运转时经常会监测轴频及其倍频(如转子不平衡引、转子不对中引起、叶叶片通过频率)振动的幅值，以此做为判断故障部件、故部位。

而在产品阶段进分析及振动响应分析也是进行振动控制的重要手段。

以机辅助仿真分析为手段，对15kW-2p卧式异步电机定子模态及振动响应进行了分°关键词振动；；振型;固有频率DOI：10.3969/J.ISSN.1008-7281.2021.03.10中图分类号:TM307文献标识码:B文章编号：1008-281(2021)03时030时03Analysis on Modal and Vibration Response of StatorCorr of Induction MotorGuo Hongwei(Jiamusi Explosion-Proof Electwc Machine Instituie Co.,Ltd.,Jiamusi154005,China) Abstract The vibration index and control of induction motor not only Neect the user's requirementi,but also can diagnose motor faulty based on iti index size and iti changng trend: For example&when the motor is running&tPv shat frequence and iti multiple时equency vibra­tions caused by rotor irnbalanco,rotor misalignment and blade Oequency(i.v.the blade pls­ing frequency)are monitored usually as the judgmenti of the faulty component and the fault lo­cation.The modal analysis and vibration response analysis in the product design staae are also mnpoNan"means for vibration control.This paper uses computeoaided sirnulation analysis as a means to analyze and calculate the stator mode and vibration response of a15kW-2P hoNzontai induction motor.Key worrs Vibration；modal；vibration mode;natural frequence0引言随着电机技术的进步，在一些领域对电机振动指标的要求越来越高（比如汽车电机领域、航空航天、航海领域），因此近年来对电机NVH（声学与振动控制及声振粗糙度）研究日益深入，例如西门子公司多次对前处理分析、振动噪进合收集成性极高的振动仿真测试平台，同时大振动测试设备的研入，推出振动传感器、数集仪、激振力锤和激振器（通常用于激励大型）、测试软件（如b）,电机行业中其他的技术领先厂家如ABB和B&K等也相继按照此思路推动电机NVH技术的发展°一般异步电机振动的研究及控制主要涉及两大方面，这是由其自身特点决定，因振动一及电方案、机械振动传递、以及能量转换,要对制继续深入，对理及学有充分的理论基础和！以分对电机进振动,先要电机的电波结果，然结构本，最后通过应。

异步电机定子模态分析及定转子槽配合对其噪声的影响管兵【摘要】异步电机中振动和噪声是电机发展的主要问题之一,其噪声产生机理的研究是关键.针对异步电机模型,利用ANSYS软件建立电机定子结构模型进行模态分析,通过理论计算电机定子的固有频率,并将两者进行比较分析；研究电机在相同定子不同转子槽数下对噪声级的影响.比较异步电机的力波频率和力波阶次,为避免电机共振的发生提供依据.%Vibration and acoustic noise are considered as important issue of the development of induction motors. The research of noise generation mechanism is the key. Based on the induction motor modal, ANSYS software was adopted to analyze the model of stator structural system, natural frequency of induction motor stator was calculated by formula, and then compared the result. Study the influence of the noise level about the same stator with different rotor slot number. Comparison of asynchronous motor stress wave frequency and stress wave order times, providing the basis to avoid the happening of the motor resonance.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2012(039)009【总页数】5页(P43-47)【关键词】异步电机;模态分析;槽配合;有限元;噪声级【作者】管兵【作者单位】安徽皖南电机股份有限公司,泾县242500【正文语种】中文【中图分类】TM3430 引言随着现代生活的发展，噪声的影响越来越受到重视，而电机是产生环境噪声的主要因素之一，因此降低电机的噪声成为重要的研究课题。

大型汽轮发电机定子绕组端部模态仿真与试验研究黄伟;孙首群【摘要】Large turbo-generators may suffer electromagnetic forces from the winding ends. When the frequency of the electromagnetic force or twice of operation frequency is close to the inherent frequency of the stator’s end, large vibration will occur which can cause potential risk. So, study on the end winding vibration of the large turbo-generator is important. In this pa-per, a 3D finite element model of the simplified end winding was established. The modal analysis was done and the first two or-der vibration modes were obtained. Then, the modals of the end winding were tested, and the result was compared with that of the simulation. Their difference was found to be allowable. The correctness of this simulation was verified. This work may pro-vide a basis for design and safe operation of turbo-generators.%大型汽轮发电机运行时会受到端部电磁力的作用，当电磁力的频率或者二倍工频与定子绕组端部的固有频率接近时，容易发生较大的振动，产生安全隐患，故需要对定子绕组端部振动情况进行研究。

异步电动机故障仿真与诊断研究发布时间：2021-08-20T17:30:01.887Z 来源：《当代电力文化》2021年第11期作者：连钢[导读] 异步电动机因构造简单、控制便利等优点，成为了一种广泛应用在各种生产活动和生活中的工业设备。

连钢大唐山西发电有限公司太原第二热电厂山西太原 030041摘要：异步电动机因构造简单、控制便利等优点，成为了一种广泛应用在各种生产活动和生活中的工业设备。

然而，受工作电压波动、工作环境不稳定、负载频繁变动等因素的影响，电机常出现各种故障。

因此，开展异步电动机故障诊断技术研究，尽量防止故障发生，对于降低维修成本、消除事故威胁、减少经济损失等具有重要的理论意义与工程价值。

关键词：异步电动机；故障仿真；诊断1机组检修安装质量控制在循环热电厂机组，对重要部件进行例行检查和维护，并进行局部安装。

其中部分的振动是安装质量差引起的。

废气热电厂少数机组并网，安装受到严格监控。

汽轮机组、中旋泵机组的安装和全面质量控制是最关键的环节。

电机安装过程中，所有内容均为内部定子、机座、轴承座和转子轴的安装。

两台电机固定件垂直角同心度大于0.40mm，气隙不平度小于10%，转速部分主轴摆度小于0.02mm/m，导轴承中位在0.10～0.15mm之间。

根据泵组的整体结构和安装特点，采用电机下滚动轴承中心作为固定件的基准点和中心的基准点。

驱动电机的上机架、定子、井筒、异形管和下驱动电机的导向轴承座同心调整。

试验合格后，定位销再次动作，固定定位组件。

机组安装完毕后，调整旋转总成的总高度、设计高度和摆架的磁性中心，然后以驱动电机底部的导套中心为基准中心。

2泵机组故障的原因振动是评价水泵机组能否持续稳定可靠运行的关键指标。

小型火电厂水泵机组产生振动的重要原因和问题很多，振动源也比较复杂。

它对发电站也有很大的危害。

当高频振动达到允许范围但无法持续有效控制时，主要危害有：（1）轴滑环和电刷严重磨损会引起火灾；（2）对泵机组的基础部件造成威胁；（3）增加火电厂的机械噪声；（4）松开接头以降低应力集中；（5）破坏并网机组的密封软件系统；（6）增加泵组的振动或引发的事故。