課程設(shè)計異步電動機(jī)綜合仿真設(shè)計

1、揚州大學(xué)專業(yè)軟件應(yīng)用綜合設(shè)計報告水能學(xué)院 11 級電氣工程及其自動化專業(yè)題目 異步電動機(jī)綜合仿真設(shè)計四 學(xué)生 魯波 學(xué)號 101601131指導(dǎo)教師 張建華 2012年11月1日20異步電機(jī)綜合仿真設(shè)計四摘要：matlab是一款強(qiáng)大的計算機(jī)輔助設(shè)計軟件工具，matlab具有數(shù)值、符號運算，繪圖功能，仿真等功能。matlab的simulink仿真環(huán)境是美國mathworks公司專門為matlab語言設(shè)計提供的結(jié)構(gòu)圖編程與系統(tǒng)仿真的專用軟件工具。利用simulink仿真環(huán)境分析異步電機(jī)制動時的各參數(shù)情況，以及不同的制動方式的比較。關(guān)鍵字：simulink，異步電機(jī)，制動參數(shù) ，matlab1 引言

2、異步電機(jī)又稱感應(yīng)電機(jī)是交流電機(jī)的一種。具有結(jié)構(gòu)簡單，制造、使用和維護(hù)方便，運行可靠，效率較高，價格較低等優(yōu)點。異步電機(jī)主要作為電動機(jī)使用，是當(dāng)今應(yīng)用最廣，需要量最大的一種電機(jī)。主要部件是定子，轉(zhuǎn)子。制動時生產(chǎn)機(jī)械對電機(jī)的有一種特殊要求。異步電機(jī)可以采用機(jī)械制動，也可以采用電磁制動，常用的電磁制動方法：1）自然制動 2）能耗制動 3）反接制動 4）回饋制動。本實驗的目的是通過matlab的仿真實驗，了解異步電機(jī)的運行情況。1. 掌握simulink仿真環(huán)境常用模塊庫和電力系統(tǒng)模塊庫；2. 對鼠籠式異步電動機(jī)自然制動進(jìn)行仿真設(shè)計；3. 對鼠籠式異步電動機(jī)能耗制動進(jìn)行仿真設(shè)計；4. 對鼠籠式異步電動

3、機(jī)反接制動進(jìn)行仿真設(shè)計；5. 對鼠籠式異步電動機(jī)回饋制動進(jìn)行仿真設(shè)計；2 設(shè)計依據(jù)及框圖2.1 設(shè)計平臺 matlab是美國mathworks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境，主要包括matlab和simulink兩大部分。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計算方面首屈一指。matlab可以進(jìn)行矩陣運算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連matlab開發(fā)工作界面接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計算、控制設(shè)計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設(shè)計與分析等領(lǐng)域。 本次實驗主要使用matlab 7.0版本。利用

4、simulink仿真模塊進(jìn)行異步電機(jī)的制動仿真實驗。2.2 設(shè)計思想 通過對四種異步電機(jī)的制動方式的不同設(shè)計仿真模型，按其制動方式的不同利用仿真模塊進(jìn)行仿真實驗，并分析記錄。1. 自然制動是指在電機(jī)運行過程中，切斷電源，不加其他任何控制，電機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸降低，直至停車的全過程。其耗時長，轉(zhuǎn)速下降慢。2. 能耗制動是指在電機(jī)運行過程中，切斷定子交流電源，然后外加直流電源。3. 反接制動是指在電機(jī)運行過程中，改變定子交流電源的相序。4. 回饋制動是指在電機(jī)運行過程中，負(fù)載轉(zhuǎn)矩為負(fù)值。2.3 設(shè)計結(jié)構(gòu)框圖或流程圖 自然制動和回饋制動流程圖能耗制動和反接制動流程圖2.4各模塊功能簡介模塊圖voltage

5、measurement用于檢測電壓，使用時并聯(lián)在被測電路中ac voltage source提供一個正弦交流電壓源dc voltage source提供一個直流電壓源series rlc branch串聯(lián)rlc支路3-phase breaker三相斷路器asynchronous machine si units異步電機(jī)（國際單位）模塊machines measurement demux電機(jī)測量單元，將各種電機(jī)模型輸出的測量信號集分離為單個信號輸出voltage measurement用于檢測電壓，使用時并聯(lián)在被測電路中constant常量模塊out提供一個輸出scope示波器3 軟件調(diào)試分析3

6、.1自然制動自然制動是指在電機(jī)運行過程中，切斷電源，不加其他任何控制，電機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸降低，直至停車的全過程。其耗時長，轉(zhuǎn)速下降慢。1）仿真模型2）參數(shù)設(shè)置ac voltage source: 電壓為220v，頻率為50赫茲，相位依次為0度，240度， 120度；constant: 設(shè)置其值為 5；asynchronous machine si units: rotor type為squirrel-cage，reference frame為stationary，vn(vrms)為380，fn（hz）為50；machines measurement demux: machine tye選擇async

7、hronous，依次勾選rotor currents，stator currents，rotor speed，electronmagntic torquegain：設(shè)置為30/pi;3-phase breaker: transition times(s)依仿真情況進(jìn)行合理設(shè)置。3）實驗步驟1.連接好仿真模型并設(shè)置好各模塊的參數(shù)，以及仿真時間；2.點擊仿真開始按鈕，觀察仿真波形，調(diào)節(jié)時間獲取最好的波形；3. 使用out模塊，并在command命令窗口使用編程繪圖制作輸出波形。4）仿真波形（1）總圖（2）轉(zhuǎn)子電流（3）定子電流（4）電機(jī)轉(zhuǎn)速（5）電機(jī)轉(zhuǎn)矩3.2 能耗制動能耗制動是指在電機(jī)運行過程中

8、，切斷定子交流電源，然后外加直流電源。（1）仿真模型（a）（b）（2）參數(shù)設(shè)置series rlc branch: inductance設(shè)置為0，capacitance設(shè)置為inf；dc voltage source：amplitude設(shè)置為50；ac voltage source，constant，asynchronous machine si units，machines measurement demux，gain設(shè)置與自然制動相同。（3）仿真步驟1使用（a）圖仿真模型進(jìn)行仿真，調(diào)節(jié)時間優(yōu)化波形；2. 無誤后在simulation/configuration parameter設(shè)置中勾選

9、xfinal,再次進(jìn)行仿真；3. 仿真后在2設(shè)置菜單中勾選xinitial選項；4. 在command窗口中輸入xinitial=xfinal,并確定；5. 在（a）仿真模型中去除交流電，按（b）圖連接加入直流，并進(jìn)行仿真。（4）仿真波形（1）總圖（2）轉(zhuǎn)子電流（3）定子電流（4）電機(jī)轉(zhuǎn)速（5）電機(jī)轉(zhuǎn)矩3.3 反接制動反接制動是指在電機(jī)運行過程中，改變定子交流電源的相序。（1）仿真模型（2）參數(shù)設(shè)置ac voltage source，constant，asynchronous machine si units，asynchronous machine si units，machines mea

10、surement demux，gain參數(shù)設(shè)置同上。（3）仿真步驟1按上圖仿真模型進(jìn)行仿真并觀察波形，無誤后勾選xfinal選項再次進(jìn)行仿真并觀察波形，然后勾選xinitial選項；2.在command窗口中輸入xinitial=xfinal,并按enter鍵確定；3.在仿真模型中改變b,c兩相交流電源的相位，進(jìn)行仿真并觀察仿真波形；4使用out模塊獲取輸出波形。（4）仿真波形（1）總圖（2）轉(zhuǎn)子電流（3）定子電流（4）電機(jī)轉(zhuǎn)速（5）電機(jī)轉(zhuǎn)矩3.4 回饋制動回饋制動是指在電機(jī)運行過程中，負(fù)載轉(zhuǎn)矩為負(fù)值。（1）仿真模型（2）參數(shù)設(shè)置step：設(shè)置其initial value為45,final v

11、alue為-45；ac voltage source，asynchronous machine si units，asynchronous machine si units，machines measurement demux，gain參數(shù)設(shè)置同上（3）仿真步驟1.按上圖連接好仿真模型，設(shè)置好個模塊的參數(shù)，進(jìn)行仿真觀察波形；2.使用out模塊獲取各參數(shù)的仿真波形。（4）仿真波形（1）總圖（2）轉(zhuǎn)子電流（3）定子電流（4）電機(jī)轉(zhuǎn)速（5）電機(jī)轉(zhuǎn)矩4 結(jié)語4.1 結(jié)論與討論 通過對電機(jī)的四種電磁制動方式的仿真和分析，讓我們更深刻的了解了電機(jī)制動，了解了各種電機(jī)制動方式的轉(zhuǎn)子電流，定子電流，電機(jī)轉(zhuǎn)速，電機(jī)轉(zhuǎn)矩等參數(shù)的變化，通過比較比較和分析知道了不同的制動方式的區(qū)別和共性。而通過電機(jī)制