MATLAB软件在三相异步电动机教学中的应用

信息工程学院基于Matlab的三相异步电动机起动、调速和制动特性仿真摘要：异步电动机目前在日常生活中已得到广泛应用，其主要特点为结构简单、运行可靠、效率较高和成本较低。

为使其应用更加广泛且性能更加完善，有必要对其最基本的起动、制动和调速性能进行深入研究。

而随着电机研究的不断深入，仿真就成为对其进行研究的一个重要手段，其中Matlab软件以其方便、高效、直观的特点，广泛应用于异步电动机的仿真研究，方便快捷且节约资源，为解决一些复杂问题带来了极大的方便。

本文通过Matlab软件进行仿真，研究异步电动机起动、调速和制动的各种方法，以找到提高其性能的途径，并通过与理论相对比，验证了本文模型的有效性和正确性。

关键词：Matlab；仿真；异步电动机Simulation for Start-up ,Speed Control and Braking Character of Three-phase Asynchronous Motor Based onMatlabAbstract:Asynchronous motor has been widely used in our daily life at present, the main characteristics of simple structure, reliable operation, high efficiency and low cost. In order to make its application more widely and performance will be improved, it is necessary for the most basic starting, braking and speed regulating performance for further research. And with the research of motor, the simulation has become an important means to study, the Matlab software, with its convenient, efficient and intuitive features, are widely used in the simulation research of asynchronous motor is convenient and save resources, to solve some complex problems has brought great convenience.Based on the Matlab software simulation, the asynchronous motor starting, speed and braking methods, in order to find ways to improve its performance, and compared with the theory, proves the correctness and the effectiveness of the model. Key words:Matlab; simulation; asynchronous motor1 设计目的和意义1.1 概述在科学技术发展迅速的当今社会，电机已经成为生活中必不可少的一部分，为人们的生产生活提供了极大的方便。

基于MATLAB三相异步电动机调压调速系统设计摘要：本文通过MATLAB对三相异步电动机的调压调速系统进行设计和分析。

首先，介绍了三相异步电动机的原理和特性，然后分析了调压调速系统的工作原理，并给出了系统的数学模型。

接着，基于MATLAB对调压调速系统进行仿真和分析，得到了系统的调压调速性能曲线。

最后，对仿真结果进行总结和讨论，并提出了进一步改进的建议。

关键词：MATLAB；三相异步电动机；调压调速系统；仿真；性能曲线一、引言三相异步电动机是目前广泛应用于工业领域的一种电动机，具有体积小、重量轻、性能稳定等特点。

为了满足工业生产的需求，对三相异步电动机进行调压调速是一项重要的技术。

调压调速系统能够实现电机的稳定运行和调节电机输出功率的目的，提高了电机的效率和使用寿命。

二、三相异步电动机的原理与特性三相异步电动机是一种基于电磁感应原理工作的电动机。

其工作原理是通过由三相交流电源供给的定子线圈产生的旋转磁场与转子短路线圈中的感应电流相互作用，使转子转动。

该电动机具有起动转矩大、调速范围广等特点。

三、调压调速系统的工作原理调压调速系统是通过改变电动机供电电压和频率，来实现电动机的调速和调压。

其中，调压是通过改变电源的电压来改变电机的转速；调速是通过改变电源的频率来改变电机的转速。

四、系统的数学模型根据三相异步电动机的原理和调压调速系统的工作原理，可以建立系统的数学模型。

该模型包括电动机的电动力学方程和调压调速系统的控制方程。

五、基于MATLAB的系统仿真与分析六、结果与讨论通过MATLAB仿真可以得到系统的调压调速性能曲线，进一步分析得到系统的响应时间、超调量等指标。

根据仿真结果可以对系统参数进行优化，以提高系统的调压调速性能。

七、结论本文基于MATLAB对三相异步电动机调压调速系统进行了设计和分析。

通过仿真和分析得到系统的调压调速性能曲线，对系统的性能进行了评估和讨论。

通过优化系统参数，可以进一步提高系统的调压调速性能。

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 MATLAB 的三相异步电机仿真分析曾新红【摘要】针对电机及拖动课程理论性强、概念多而抽象的特点，在教学过程中引用 Matlab 仿真软件进行辅助教学，能起到很好的效果。

以三相异步电机学习为例，运用 MATLAB 软件对三相异步电机的起动运行特性进行仿真分析，并给出相应的仿真结果和分析。

实践证明，在教学中，根据教学内容选择合适的仿真内容，可以很好的发挥 Matlat 在电机与拖动教学中的作用。

% This paper proposes to use the MATLAB software to aid the teaching of Motor and Electric Driving course due to the fact that the course of Motor and Electric Driving is of theoretical and concept feature .The teaching of asynchronous motor is taken as an example .MATLAB software is used to simulate the asynchronous mo -tor's starting and running process.The simulation and results are also analyzed .The practice has shown that choo -sing the appropriate contents to be simulated based on MATLAB software will improve the teaching quality of the course of Motor and Electric Driving.【期刊名称】《广州航海高等专科学校学报》【年(卷),期】2012(000)003【总页数】4页(P38-41)【关键词】Matlab;三相异步电机;仿真分析【作者】曾新红【作者单位】广州航海高等专科学校船舶工程学院,广东广州510725【正文语种】中文【中图分类】TM343优秀的仿真软件可有效扩充教学信息，增加吸引力，使教学更加生动、形象，有助于提高学生的学习兴趣.针对电机及拖动课程的特点和高等专科院校学生的基础及培养目标，在教学过程中采用Matlab仿真软件进行辅助教学，取得了很好的教学效果.Matlab仿真软件可以在仿真过程中随意改变感兴趣的参数，实时观测系统的变化，并能高效地对各状态量进行观测和分析［1］.利用MATLAB Simulink工具箱及m文件编程，能构建所需系统仿真模型和开发各种控制界面［2］，激发学生对新知识产生浓厚的探索兴趣，有利学生创新思维的培养，提高学生分析和解决实际问题以及理论联系实际的能力.本文以三相异步电机学习为例，运用MATLAB 软件对三相异步电机起动运行特性进行仿真分析.1 异步电机空载起动半载运行仿真分析在MATLAB/SIMULINK中建立仿真模型如图1所示，在建立模型时要注意各模块参数的设置.以及在Bus Selector与异步电机模块连接时，要注意先将异步电机模块的输出信号与Bus Selector的输入信号连接，试运行后再在参数设置中选择需要输出的信号.否则，容易导致仿真失败.图1 三相异步电机起动模型在Subsystem模块中设置初始负载为0，即空载，0.4 s后再加上额定负载.将模型建好后运行，便在模拟示波器中得出如下的仿真波形，图2是转子电流/定子电流仿真波形图.从图2可见起动电流约为额定电流的7倍左右，空载时定子电流、转子电流都很小，转子电流约为0.带载后电机电流随着负载的变化而变化，电流增大，转子电流频率 f2=1/0.5=2与理论结果一致（f2=sf1=（1 500-1 440）×50/1 500=2）.图2 转子电流/定子电流仿真波形图图3是电机转速波形图，转子转速在空载时接近同步转速1 500 n/min，带载后转速下降，如给额定负载，在经过少许波动后，转速便在额定转速1 440 r/min下稳定运行.模型中转速实时显示与模拟示波器Scope2波形图中均清楚可见.图4是电磁转矩波形图，电磁转矩随着负载的变化而变化，初始转矩为0，即空载，带载后，也经过少许波动后，便稳定在额定转矩49.74（N·m）.从以上分析可知，上述输出波形均符合电机的运行特性.图3 电机转速波形图图4 电磁转矩波形图2 额定负载时定子串电阻起动（即减压起动）仿真分析定子串电阻起动仿真模型如图5所示.模型中设置三级起动，分别在0.4 s，0.6 s，0.8 s串上不同的电阻，逐级起动.图5 转子串接对称电阻起动仿真模型图6、图7、图8分别是转子串接对称电阻起动时，转子电流/定子电流仿真波形图和转子转速波形图.图6与图2对比可见，定子串接电阻后，起动电流减小，约为额定电流的4倍左右，但起动时间延长，从原来的0.1 s延长致0.25 s.起动过程相对较平稳.但图8与图4对比可见，起动转矩变小.图6 定子电流/转子电流波形图图7 定子串电阻起动电机转速波形图图8 定子串电阻起动电磁转矩波形图3 额定负载时转子串电阻起动仿真分析转子串电阻起动仿真模型如图9所示.模型中设置五级起动，转子分别串上不同的电阻，逐级减小电阻起动.从图10、11、12图可见，转子串接电阻后，起动电流减小，约为额定电流的3倍左右，起动转矩增大，起动过程较平稳.图9 转子串接对称电阻起动仿真模型图10 定子电流/转子电流波形图图11 转子串电阻起动电磁转矩波形图图12 定子串电阻起动电机转速波形图通过上述三种起动方式的仿真分析比较可知:异步电机直接起动，设备简单，但起动电流大，加载时电流波动也大;降压起动，起动电流减小，但起动转矩随着也减小，起动过程延长;转子串电阻起动，起动电流减小，起动转矩增大，起动过程平滑且时间也较短，但此种方式只适合于绕线式异步电机.4 结束语通过Matlab对三相异步电机的仿真，可以方便快速的得出仿真结果，一方面可以使学生更好的理解三相异步电机的机械特性及其起动运行特性［3］，图形的可视化使学生印象深刻;另一方面也大大增强了学生学习《电机与拖动基础》的学习兴趣.实践证明，在教学中，根据教学内容选择合适的仿真内容，可以很好的发挥Matlat在电机与电力拖动教学中的作用.参考文献:［1］查晓春，黄爱华.自动控制原理课程的Matlab辅助教学［J］.实验技术与管理，2007（12）:91-93.［2］张志涌.精通MATLAB 6.5版教程［M］.北京:航天航空大学出版社，2003. ［3］许晓峰.电机及拖动:第二版［M］.北京:高等教育出版社，2004.。

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。

目录前言 (1)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 (8)2.1三相--两相变换（3/2变换） (8)3 异步电动机仿真 (9)3.1异步电机仿真框图及参数 (9)3.2异步电动机的仿真模型 (11)4 仿真结果 (15)5 结论 (16)参考文献 (17)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。

1 异步电动机动态数学模型在研究三相异步电动机数学模型时，通常做如下假设 1) 三相绕组对称，磁势沿气隙圆周正弦分布；2) 忽略磁路饱和影响，各绕组的自感和互感都是线性的； 3) 忽略铁芯损耗4) 不考虑温度和频率对电阻的影响异步电机的数学模型由下述电压方程、磁链方程、转矩方程和运动方程组成。

1.1 电压方程三相定子绕组的电压平衡方程为（1-1）与此相应，三相转子绕组折算到定子侧后的电压方程为（1-2）式中 A u , B u , C u , a u , b u ,c u —定子和转子相电压的瞬时值；A i ,B i ,C i , a i , b i ,c i —定子和转子相电流的瞬时值；A ψ,B ψ,C ψ, a ψ, b ψ,c ψ—各相绕组的全磁链； Rs, Rr —定子和转子绕组电阻上述各量都已折算到定子侧，为了简单起见，表示折算的上角标“ ’”均省略，以下同此。

基于MATLAB的三相鼠笼式交流异步电动机制动仿真
三相鼠笼式交流异步电动机是一种常见的工业电动机，具有结构简单、运行可靠、接线便捷等特点。

为了更好地了解鼠笼式交流异步电动机的制
动过程，可以使用MATLAB软件进行仿真研究。

首先，我们需要建立鼠笼式交流异步电动机的数学模型。

这个模型是
基于电动机的物理特性和电路等参数建立的，可以描述电动机的运行情况。

通常，鼠笼式交流异步电动机的数学模型可以分为电磁部分和机械部分两
部分。

在电磁部分，我们可以利用磁动势方程描述电动机的电磁特性。

首先，我们可以根据电动机的电路参数计算出定子电压、电流和电动势等相关参数。

然后，根据电动势方程，我们可以计算出电动机的磁链和电磁转矩。

在机械部分，我们可以利用转矩方程描述电动机的机械特性。

根据载
荷特性和电动机的转速、转矩、惯性等参数，我们可以计算出电动机的机
械转矩和转速。

在建立了鼠笼式交流异步电动机的数学模型之后，我们可以使用MATLAB软件进行仿真研究。

根据实际需求，我们可以设置不同的仿真条
件和参数，如电机参数、工作状态、负载特性等。

然后，我们可以运行仿
真程序，得到电动机在不同工况下的运行情况和性能指标。

通过仿真研究，我们可以得到电动机的速度-转矩特性曲线、电流-转
矩特性曲线、功率-转矩特性曲线等数据，从而更好地理解电动机的工作
原理和性能。

总之，基于MATLAB的三相鼠笼式交流异步电动机制动仿真可以帮助研究人员深入了解电动机的运行特性和性能，提供了一种快捷有效的研究方法。

同时，这种仿真方法也可以用于电动机的设计优化和性能改进。

收稿日期：2010－12－30．基金项目：辽宁省教育厅高等学校科研基金资助项目（No ：L2010002），国家自然科学基金资助项目（No ：61104071，60974071）．作者简介：巫庆辉（1974－），博士研究生，从事现代电气传动与智能控制、复杂工业过程建模与控制等方面的教学与科研工作．MATLAB /Simulink S －function 在三相异步电机教学中的应用研究巫庆辉，崔总泽，李琳（渤海大学工学院辽宁锦州121013）摘要：针对三相异步电动机教学过程中较深的理论知识不利于学生理解与掌握的问题，对MATLAB /Simulink S －function 在三相异步电机教学进行了应用研究，MATLAB 环境下Simulink 与S －function 有机结合搭建了三相异步电动机的仿真平台，仿真结果验证了该方法的有效性。

关键词：教学；MATLAB /Simulink ；S －function ；电机与拖动；三相异步电动机中图分类号：TM343文献标识码：A文章编号：1673－0569（2011）03－0249－050引言“电机与拖动”是自动化专业的一门重要的专业基础课，它既是一门理论性很强的技术基础课，同时又具有专业课的性质，对电气类专业的其它课程具有承上启下的功能〔1〕。

针对交流、直流电机和单相、三相变压器的工作原理所涉及概念及公式推导等理论知识较多，“纸上谈兵”的教学方式不易于学生对知识的理解与掌握，文献〔2〕提出“实战演习”的教学模式。

针对电机及拖动课程某些表达比较模糊、抽象的特点，文献〔3〕提出了对比、图解方法在电机及拖动教学中的应用，使得抽象问题形象化、直观化。

随着计算机仿真技术的发展，尤其MATLAB 软件为编程提供了大量的函数库及良好的人机交互，使得人们对MATLAB 在电机及拖动的教学与科研中的应用越来越重视。

近年来，关于MATLAB 在电机领域中的应用取得了较好的成果〔4－6〕。