AMESim電機(jī)及驅(qū)動(dòng)庫(kù)課件

北航-LMS教研培訓(xùn)中心電機(jī)及驅(qū)動(dòng)庫(kù)

ElectricMotorsandDrives(EMD)北航-LMS教研培訓(xùn)中心電機(jī)及驅(qū)動(dòng)庫(kù)

ElectricMo2目錄基礎(chǔ)理論基本物理現(xiàn)象電機(jī)基礎(chǔ)EMD庫(kù)直流電機(jī)電池感應(yīng)電機(jī)(Park’s轉(zhuǎn)換)電機(jī)控制速度控制環(huán)磁場(chǎng)定向矢量控制電流滯環(huán)控制2目錄基礎(chǔ)理論3目錄基礎(chǔ)基本物理現(xiàn)象電機(jī)基礎(chǔ)EMD庫(kù)直流電機(jī)電池感應(yīng)電機(jī)(Park’s轉(zhuǎn)換)電機(jī)控制速度控制環(huán)磁場(chǎng)定向矢量控制電流滯環(huán)控制3目錄基礎(chǔ)4基礎(chǔ):基本物理現(xiàn)象畢奧-薩伐爾定律（Biot-Savart）

Biot-Savart定律將磁場(chǎng)與產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流聯(lián)系起來(lái)。沿回路流動(dòng)的電流所建立的磁通密度B為各電流源Idi作用的疊加。楞次定律（Lenz’）:

感應(yīng)電流的效果總是阻礙引起感應(yīng)電流的原因。

法拉第定律（Faraday’s）:

磁場(chǎng)中導(dǎo)線線圈的任何變化會(huì)在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電壓。

4基礎(chǔ):基本物理現(xiàn)象畢奧-薩伐爾定律（Biot-Sava5基礎(chǔ):基本物理現(xiàn)象磁通密度B(unit:TorWb/m2)

產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流可以是導(dǎo)線中的宏觀電流，也可以是原子中電子的微觀電流。

2個(gè)主要磁場(chǎng)源:線圈和磁鐵磁通量

Φ(Unit:Wb)通過(guò)面積S的磁通量定義為:

5基礎(chǔ):基本物理現(xiàn)象磁通密度B(unit:Tor6基礎(chǔ):基本物理現(xiàn)象磁場(chǎng)強(qiáng)度

H(Unit:A/m)

磁場(chǎng)強(qiáng)度顯示磁性材料的作用

在空隙中:

在磁性材料中:

軟材料

小磁滯回路硬材料大磁滯回路(永久磁體)6基礎(chǔ):基本物理現(xiàn)象磁場(chǎng)強(qiáng)度H(Unit:A/m)軟7基礎(chǔ):基本物理現(xiàn)象洛侖茲（Lorentz）力

洛侖茲（Lorentz）力描述了作用于磁場(chǎng)中的移動(dòng)電荷的力

拉普拉斯（Laplace）法則

拉普拉斯法則（Laplace）描述了作用于磁場(chǎng)中的導(dǎo)線的力

7基礎(chǔ):基本物理現(xiàn)象洛侖茲（Lorentz）力8基礎(chǔ):基本物理現(xiàn)象拉普拉斯-洛侖茲關(guān)系磁場(chǎng)和電荷的交互作用被用于機(jī)電系統(tǒng):F=Bli

和 e=Blv(Laplace-Lorentz關(guān)系)在這個(gè)例子中，我們不考慮磁感應(yīng)強(qiáng)度B的實(shí)現(xiàn)和其在磁路中的意義。8基礎(chǔ):基本物理現(xiàn)象拉普拉斯-洛侖茲關(guān)系磁場(chǎng)和電荷的交互9基礎(chǔ):基本物理現(xiàn)象磁場(chǎng)公式:麥克斯韋法則（Maxwell）安培定律（Ampere’slaw）法拉第定律（Faraday’slaw）磁通量守恒電流守恒麥克斯韋力（Maxwellforce）:作用于運(yùn)動(dòng)部分的力:

式中R是電阻9基礎(chǔ):基本物理現(xiàn)象磁場(chǎng)公式:麥克斯韋法則（Maxwe10基礎(chǔ):電機(jī)電機(jī)基礎(chǔ)電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。反之，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能是由發(fā)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

Electricalmotor10基礎(chǔ):電機(jī)電機(jī)基礎(chǔ)Electricalmotor11基礎(chǔ):電機(jī)電機(jī)基礎(chǔ)

磁鐵磁力線繞組轉(zhuǎn)子定子磁極麥克斯韋拉普拉斯麥克斯韋力通常更大電機(jī)中的力拉普拉斯或麥克斯韋

11基礎(chǔ):電機(jī)電機(jī)基礎(chǔ)磁鐵磁力線繞組轉(zhuǎn)子定子磁極麥克斯韋12基礎(chǔ):電機(jī)電機(jī)類型: Power[kW]Velocity[rpm]直流電機(jī)同步電機(jī)感應(yīng)電機(jī)開關(guān)磁阻電機(jī)永磁電機(jī)定子磁鐵線圈磁心轉(zhuǎn)子磁鐵-永磁電機(jī)-線圈直流電機(jī)開關(guān)磁阻電機(jī)同步電機(jī)感應(yīng)電機(jī)同步電機(jī)磁心-開關(guān)磁阻電機(jī)-12基礎(chǔ):電機(jī)電機(jī)類型: Power[kW]Veloc13目錄基礎(chǔ)回顧基本物理現(xiàn)象電機(jī)基礎(chǔ)EMD庫(kù)DC電機(jī)電池感應(yīng)電機(jī)(Park’s轉(zhuǎn)換)電機(jī)控制速度控制環(huán)磁場(chǎng)定向矢量控制電流滯環(huán)控制13目錄基礎(chǔ)14EMD庫(kù):

一系列經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的模塊用來(lái)對(duì)各種類型的電力設(shè)備建模電源(DC和AC)和連線R-L節(jié)點(diǎn)Park正逆變換

理想三相逆變器直流,感應(yīng)和同步電機(jī)采用數(shù)據(jù)文件的電機(jī)電池

EMD庫(kù):直流電機(jī)14EMD庫(kù):EMD庫(kù):直流電機(jī)15EMD庫(kù):直流電機(jī)庫(kù)中的模塊:信號(hào)電電(三相)機(jī)械15EMD庫(kù):直流電機(jī)庫(kù)中的模塊:信號(hào)電電(三相)機(jī)16EMD庫(kù):直流電機(jī)典型直流電機(jī)在電磁場(chǎng)兩極間有一個(gè)旋轉(zhuǎn)電樞。換向器旋轉(zhuǎn)一周改變電流方向2次。在切換瞬間，慣性保持電機(jī)正確的轉(zhuǎn)向。

電機(jī)的速度與電壓成正比，轉(zhuǎn)矩與電流成正比。速度控制通過(guò)改變電壓或電流來(lái)控制。通過(guò)改變電機(jī)繞組匝數(shù)或改變供電電壓來(lái)改變電壓或電流。

優(yōu)點(diǎn):

易于設(shè)計(jì)和控制

低速大扭矩

缺點(diǎn):

需要電刷

有磨損

速度限制

噪音

電擾動(dòng)16EMD庫(kù):直流電機(jī)典型直流電機(jī)在電磁場(chǎng)兩極間有一個(gè)17第一個(gè)例子:直流電機(jī)定負(fù)載下啟動(dòng)EMD庫(kù):直流電機(jī)DCmotor.ame模型假設(shè):

無(wú)磁心飽和

定磁場(chǎng)強(qiáng)度

直流電機(jī)模型17第一個(gè)例子:直流電機(jī)定負(fù)載下啟動(dòng)EMD庫(kù):直流電18第一個(gè)例子:直流電機(jī)在定負(fù)載下啟動(dòng)EMD庫(kù):直流電機(jī)18第一個(gè)例子:直流電機(jī)在定負(fù)載下啟動(dòng)EMD庫(kù):直流19

電池模型:內(nèi)阻模型,采用壓力源和內(nèi)部阻尼來(lái)表征電池特性。

開路電壓和內(nèi)部阻尼的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(SOC)。

不考慮熱影響。EMD庫(kù):電池19電池模型:內(nèi)阻模型,采用壓力源和內(nèi)部阻尼來(lái)表征電池特20第二個(gè)例子:電池供電直流電機(jī)EMD庫(kù):電池Battery.ame正扭矩負(fù)載:作為一個(gè)電機(jī)，電池放電

負(fù)扭矩負(fù)載:作為一個(gè)發(fā)電機(jī)，電池充電chargedischargetorque>0torque<020第二個(gè)例子:電池供電直流電機(jī)EMD庫(kù):電池Bat21感應(yīng)電機(jī):原理三相供電的相位差在電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)的電磁場(chǎng)。

旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體內(nèi)感生出電流，使轉(zhuǎn)子隨著磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)。

轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度比多相供電產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)慢鼠籠感應(yīng)電機(jī)(Leroy-Somer)轉(zhuǎn)子:繞線式或鼠籠式(最常用):

優(yōu)點(diǎn):

便宜

噪音低

壽命長(zhǎng)無(wú)干擾

缺點(diǎn):

恒速Ns,同步速度[rpm],F交流電頻率[Hz],p極對(duì)數(shù)S:滑動(dòng)系數(shù),Nr轉(zhuǎn)動(dòng)速度[rpm]21感應(yīng)電機(jī):原理三相供電的相位差在電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)的22感應(yīng)電機(jī):參考框架公式對(duì)每個(gè)繞組:對(duì)6個(gè)相位:(s:定子,r:轉(zhuǎn)子)電壓和磁通矢量:電阻矩陣:感應(yīng)矩陣:with:s:Laplace算子d/dt22感應(yīng)電機(jī):參考框架公式對(duì)每個(gè)繞組:對(duì)6個(gè)相位:電壓和磁23Park’s轉(zhuǎn)換的原理為了簡(jiǎn)化公式,采用Park’s轉(zhuǎn)換:將3繞組轉(zhuǎn)為2繞組:

ABCtodq0anddq0toABC轉(zhuǎn)換:C:constant(2/3,1fornonpowerinvarianttransform,√(2/3)forpowerinvarianttransform)23Park’s轉(zhuǎn)換的原理為了簡(jiǎn)化公式,采用Par24感應(yīng)電機(jī):Park’s框架的公式定子電壓:

轉(zhuǎn)子方面(轉(zhuǎn)子電壓為0，因?yàn)檗D(zhuǎn)子側(cè)是短路):

定子磁通量公式:

轉(zhuǎn)子磁通量公式:

電磁轉(zhuǎn)矩:

頻率間關(guān)系:動(dòng)態(tài)方程:24感應(yīng)電機(jī):Park’s框架的公式定子電壓:25第三個(gè)例子:自由加速度響應(yīng)感應(yīng)電機(jī)感應(yīng)公式:采用Park’s轉(zhuǎn)換Framefixedtotherotor:ωr=0ωs=-p.ωmEMD庫(kù):感應(yīng)電機(jī)模型IMmotor.ame25第三個(gè)例子:自由加速度響應(yīng)感應(yīng)電機(jī)感應(yīng)公式:采用Pa26第三個(gè)例子:自由加速度響應(yīng)感應(yīng)電機(jī)EMD庫(kù):感應(yīng)電機(jī)模型26第三個(gè)例子:自由加速度響應(yīng)感應(yīng)電機(jī)EMD庫(kù):感應(yīng)27EMD庫(kù):理想三相逆變器第四個(gè)例子:理想三相逆變器這個(gè)例子顯示脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)這個(gè)技術(shù)是數(shù)字編碼模擬信號(hào)的方式逆變器的功能是連接供電和負(fù)荷我們希望得到理想輸入信號(hào)下（正弦）的好的近似值

27EMD庫(kù):理想三相逆變器第四個(gè)例子:理想28EMD庫(kù):理想三相逆變器AMESimblock主逆變模塊公式VA0VB0VC0VanVbnVcnVswitchVan=Vswitch(2VA0-VB0-VC0)/3;Vbn=Vswitch(2VB0-VC0-VA0)/3;Vcn=Vswitch(2VC0-VA0-VB0)/3;28EMD庫(kù):理想三相逆變器AMESimblock主29第四個(gè)例子:理想三相逆變器EMD庫(kù):理想三相逆變器這個(gè)例子用正弦－三角PWM來(lái)說(shuō)明這種調(diào)制方法比較采用正弦波調(diào)制（低頻）和三角波調(diào)制（高頻）在調(diào)制與載波間的交互作用決定整流的瞬態(tài)性Tx+andTx-Arecomplementarycarrier參考電壓ge29第四個(gè)例子:理想三相逆變器EMD庫(kù):理想30第四個(gè)例子:理想三相逆變器EMD庫(kù):理想三相逆變器基于脈寬調(diào)制的模型，采用阻性，感性負(fù)載PTPinverter.ame30第四個(gè)例子:理想三相逆變器EMD庫(kù):理想31EMD庫(kù):理想三相逆變器第四個(gè)例子:理想三相逆變器31EMD庫(kù):理想三相逆變器第四個(gè)例子:理想三相32目錄基礎(chǔ)回顧基本物理現(xiàn)象電機(jī)基礎(chǔ)EMD庫(kù)DC電機(jī)電池感應(yīng)電機(jī)(Park’s轉(zhuǎn)換)電機(jī)控制速度控制環(huán)磁場(chǎng)定向矢量控制電流滯環(huán)控制32目錄基礎(chǔ)33電機(jī)控制:概論

直流電機(jī)不受磁通量和轉(zhuǎn)矩控制的約束

缺點(diǎn):磨損,價(jià)格,動(dòng)力

隨著電子學(xué)的發(fā)展，直流電機(jī)被感應(yīng)電機(jī)和同步電機(jī)所代替。

一些經(jīng)典控制方法:

轉(zhuǎn)矩控制:通過(guò)轉(zhuǎn)矩參考進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制。電機(jī)速度工作點(diǎn)由電機(jī)轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩曲線的交叉來(lái)確定。這種控制方法用于快速和精確轉(zhuǎn)矩控制需要的場(chǎng)合。

標(biāo)量控制:通過(guò)改變變頻器的輸出頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。電機(jī)速度由頻率和負(fù)載轉(zhuǎn)矩來(lái)決定?？梢酝ㄟ^(guò)速度反饋(閉環(huán)標(biāo)量控制)來(lái)提高速度控制的精確性。

矢量控制:測(cè)量定子和轉(zhuǎn)子的速度并把這些信息反饋到電機(jī)里的數(shù)學(xué)模塊中。電機(jī)模塊計(jì)算2個(gè)要素，分別代表轉(zhuǎn)矩和磁通量。33電機(jī)控制:概論直流電機(jī)不受磁通量和轉(zhuǎn)矩控制的約束34電機(jī)控制:速度控制環(huán)電機(jī)/發(fā)電機(jī)的靜態(tài)能量模型及其變頻器采用數(shù)據(jù)文件來(lái)確定轉(zhuǎn)矩和能量損失。

雙向(電機(jī)/發(fā)電機(jī))

與具體物理結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)轉(zhuǎn)矩命令對(duì)于長(zhǎng)期仿真有用34電機(jī)控制:速度控制環(huán)電機(jī)/發(fā)電機(jī)的靜態(tài)能量模型及其變35電機(jī)控制:速度控制環(huán)MotorSpeedControl.ame目的:當(dāng)轉(zhuǎn)矩變化時(shí)保持速度恒定35電機(jī)控制:速度控制環(huán)MotorSpeedContro36電機(jī)控制：同步電機(jī)-原理構(gòu)造:3相定子(與感應(yīng)電機(jī)一樣)

轉(zhuǎn)子繞組或永久磁鐵同步運(yùn)行(無(wú)滑移).

經(jīng)常由晶體管變頻驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)

可以當(dāng)作交流發(fā)電機(jī)來(lái)用

有時(shí)作為牽引電機(jī)(TGV)Ns,同步速度[rpm],F交流電頻率[Hz],p極對(duì)數(shù)36電機(jī)控制：同步電機(jī)-原理構(gòu)造:Ns,同步速度[37

電機(jī)控制:同步電機(jī)模型環(huán)形轉(zhuǎn)子凸極定子電流:

定子磁通量:

轉(zhuǎn)子磁通量:

轉(zhuǎn)矩:

37電機(jī)控制:同步電機(jī)模型環(huán)形轉(zhuǎn)子凸極定子電流:38第六個(gè)例子:永磁同步（PMSM）電機(jī)電流滯環(huán)控制電機(jī)控制:電流滯環(huán)控制PMSMmotor.ame通常采用的控制:電流滯環(huán)控制38第六個(gè)例子:永磁同步（PMSM）電機(jī)電流滯環(huán)控制電機(jī)控39電機(jī)控制:電流滯環(huán)控制第六個(gè)例子:永磁同步（PMSM）電機(jī)電流滯環(huán)控制39電機(jī)控制:電流滯環(huán)控制第六個(gè)例子:永磁同步（PMSM謝謝！謝謝！北航-LMS教研培訓(xùn)中心電機(jī)及驅(qū)動(dòng)庫(kù)

ElectricMotorsandDrives(EMD)北航-LMS教研培訓(xùn)中心電機(jī)及驅(qū)動(dòng)庫(kù)

ElectricMo42目錄基礎(chǔ)理論基本物理現(xiàn)象電機(jī)基礎(chǔ)EMD庫(kù)直流電機(jī)電池感應(yīng)電機(jī)(Park’s轉(zhuǎn)換)電機(jī)控制速度控制環(huán)磁場(chǎng)定向矢量控制電流滯環(huán)控制2目錄基礎(chǔ)理論43目錄基礎(chǔ)基本物理現(xiàn)象電機(jī)基礎(chǔ)EMD庫(kù)直流電機(jī)電池感應(yīng)電機(jī)(Park’s轉(zhuǎn)換)電機(jī)控制速度控制環(huán)磁場(chǎng)定向矢量控制電流滯環(huán)控制3目錄基礎(chǔ)44基礎(chǔ):基本物理現(xiàn)象畢奧-薩伐爾定律（Biot-Savart）

Biot-Savart定律將磁場(chǎng)與產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流聯(lián)系起來(lái)。沿回路流動(dòng)的電流所建立的磁通密度B為各電流源Idi作用的疊加。楞次定律（Lenz’）:

感應(yīng)電流的效果總是阻礙引起感應(yīng)電流的原因。

法拉第定律（Faraday’s）:

磁場(chǎng)中導(dǎo)線線圈的任何變化會(huì)在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電壓。

4基礎(chǔ):基本物理現(xiàn)象畢奧-薩伐爾定律（Biot-Sava45基礎(chǔ):基本物理現(xiàn)象磁通密度B(unit:TorWb/m2)

產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流可以是導(dǎo)線中的宏觀電流，也可以是原子中電子的微觀電流。

2個(gè)主要磁場(chǎng)源:線圈和磁鐵磁通量

Φ(Unit:Wb)通過(guò)面積S的磁通量定義為:

5基礎(chǔ):基本物理現(xiàn)象磁通密度B(unit:Tor46基礎(chǔ):基本物理現(xiàn)象磁場(chǎng)強(qiáng)度

H(Unit:A/m)

磁場(chǎng)強(qiáng)度顯示磁性材料的作用

在空隙中:

在磁性材料中:

軟材料

小磁滯回路硬材料大磁滯回路(永久磁體)6基礎(chǔ):基本物理現(xiàn)象磁場(chǎng)強(qiáng)度H(Unit:A/m)軟47基礎(chǔ):基本物理現(xiàn)象洛侖茲（Lorentz）力

洛侖茲（Lorentz）力描述了作用于磁場(chǎng)中的移動(dòng)電荷的力

拉普拉斯（Laplace）法則

拉普拉斯法則（Laplace）描述了作用于磁場(chǎng)中的導(dǎo)線的力

7基礎(chǔ):基本物理現(xiàn)象洛侖茲（Lorentz）力48基礎(chǔ):基本物理現(xiàn)象拉普拉斯-洛侖茲關(guān)系磁場(chǎng)和電荷的交互作用被用于機(jī)電系統(tǒng):F=Bli

和 e=Blv(Laplace-Lorentz關(guān)系)在這個(gè)例子中，我們不考慮磁感應(yīng)強(qiáng)度B的實(shí)現(xiàn)和其在磁路中的意義。8基礎(chǔ):基本物理現(xiàn)象拉普拉斯-洛侖茲關(guān)系磁場(chǎng)和電荷的交互49基礎(chǔ):基本物理現(xiàn)象磁場(chǎng)公式:麥克斯韋法則（Maxwell）安培定律（Ampere’slaw）法拉第定律（Faraday’slaw）磁通量守恒電流守恒麥克斯韋力（Maxwellforce）:作用于運(yùn)動(dòng)部分的力:

式中R是電阻9基礎(chǔ):基本物理現(xiàn)象磁場(chǎng)公式:麥克斯韋法則（Maxwe50基礎(chǔ):電機(jī)電機(jī)基礎(chǔ)電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。反之，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能是由發(fā)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

Electricalmotor10基礎(chǔ):電機(jī)電機(jī)基礎(chǔ)Electricalmotor51基礎(chǔ):電機(jī)電機(jī)基礎(chǔ)

磁鐵磁力線繞組轉(zhuǎn)子定子磁極麥克斯韋拉普拉斯麥克斯韋力通常更大電機(jī)中的力拉普拉斯或麥克斯韋

11基礎(chǔ):電機(jī)電機(jī)基礎(chǔ)磁鐵磁力線繞組轉(zhuǎn)子定子磁極麥克斯韋52基礎(chǔ):電機(jī)電機(jī)類型: Power[kW]Velocity[rpm]直流電機(jī)同步電機(jī)感應(yīng)電機(jī)開關(guān)磁阻電機(jī)永磁電機(jī)定子磁鐵線圈磁心轉(zhuǎn)子磁鐵-永磁電機(jī)-線圈直流電機(jī)開關(guān)磁阻電機(jī)同步電機(jī)感應(yīng)電機(jī)同步電機(jī)磁心-開關(guān)磁阻電機(jī)-12基礎(chǔ):電機(jī)電機(jī)類型: Power[kW]Veloc53目錄基礎(chǔ)回顧基本物理現(xiàn)象電機(jī)基礎(chǔ)EMD庫(kù)DC電機(jī)電池感應(yīng)電機(jī)(Park’s轉(zhuǎn)換)電機(jī)控制速度控制環(huán)磁場(chǎng)定向矢量控制電流滯環(huán)控制13目錄基礎(chǔ)54EMD庫(kù):

一系列經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的模塊用來(lái)對(duì)各種類型的電力設(shè)備建模電源(DC和AC)和連線R-L節(jié)點(diǎn)Park正逆變換

理想三相逆變器直流,感應(yīng)和同步電機(jī)采用數(shù)據(jù)文件的電機(jī)電池

EMD庫(kù):直流電機(jī)14EMD庫(kù):EMD庫(kù):直流電機(jī)55EMD庫(kù):直流電機(jī)庫(kù)中的模塊:信號(hào)電電(三相)機(jī)械15EMD庫(kù):直流電機(jī)庫(kù)中的模塊:信號(hào)電電(三相)機(jī)56EMD庫(kù):直流電機(jī)典型直流電機(jī)在電磁場(chǎng)兩極間有一個(gè)旋轉(zhuǎn)電樞。換向器旋轉(zhuǎn)一周改變電流方向2次。在切換瞬間，慣性保持電機(jī)正確的轉(zhuǎn)向。

電機(jī)的速度與電壓成正比，轉(zhuǎn)矩與電流成正比。速度控制通過(guò)改變電壓或電流來(lái)控制。通過(guò)改變電機(jī)繞組匝數(shù)或改變供電電壓來(lái)改變電壓或電流。

優(yōu)點(diǎn):

易于設(shè)計(jì)和控制

低速大扭矩

缺點(diǎn):

需要電刷

有磨損

速度限制

噪音

電擾動(dòng)16EMD庫(kù):直流電機(jī)典型直流電機(jī)在電磁場(chǎng)兩極間有一個(gè)57第一個(gè)例子:直流電機(jī)定負(fù)載下啟動(dòng)EMD庫(kù):直流電機(jī)DCmotor.ame模型假設(shè):

無(wú)磁心飽和

定磁場(chǎng)強(qiáng)度

直流電機(jī)模型17第一個(gè)例子:直流電機(jī)定負(fù)載下啟動(dòng)EMD庫(kù):直流電58第一個(gè)例子:直流電機(jī)在定負(fù)載下啟動(dòng)EMD庫(kù):直流電機(jī)18第一個(gè)例子:直流電機(jī)在定負(fù)載下啟動(dòng)EMD庫(kù):直流59

電池模型:內(nèi)阻模型,采用壓力源和內(nèi)部阻尼來(lái)表征電池特性。

開路電壓和內(nèi)部阻尼的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(SOC)。

不考慮熱影響。EMD庫(kù):電池19電池模型:內(nèi)阻模型,采用壓力源和內(nèi)部阻尼來(lái)表征電池特60第二個(gè)例子:電池供電直流電機(jī)EMD庫(kù):電池Battery.ame正扭矩負(fù)載:作為一個(gè)電機(jī)，電池放電

負(fù)扭矩負(fù)載:作為一個(gè)發(fā)電機(jī)，電池充電chargedischargetorque>0torque<020第二個(gè)例子:電池供電直流電機(jī)EMD庫(kù):電池Bat61感應(yīng)電機(jī):原理三相供電的相位差在電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)的電磁場(chǎng)。

旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體內(nèi)感生出電流，使轉(zhuǎn)子隨著磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)。

轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度比多相供電產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)慢鼠籠感應(yīng)電機(jī)(Leroy-Somer)轉(zhuǎn)子:繞線式或鼠籠式(最常用):

優(yōu)點(diǎn):

便宜

噪音低

壽命長(zhǎng)無(wú)干擾

缺點(diǎn):

恒速Ns,同步速度[rpm],F交流電頻率[Hz],p極對(duì)數(shù)S:滑動(dòng)系數(shù),Nr轉(zhuǎn)動(dòng)速度[rpm]21感應(yīng)電機(jī):原理三相供電的相位差在電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)的62感應(yīng)電機(jī):參考框架公式對(duì)每個(gè)繞組:對(duì)6個(gè)相位:(s:定子,r:轉(zhuǎn)子)電壓和磁通矢量:電阻矩陣:感應(yīng)矩陣:with:s:Laplace算子d/dt22感應(yīng)電機(jī):參考框架公式對(duì)每個(gè)繞組:對(duì)6個(gè)相位:電壓和磁63Park’s轉(zhuǎn)換的原理為了簡(jiǎn)化公式,采用Park’s轉(zhuǎn)換:將3繞組轉(zhuǎn)為2繞組:

ABCtodq0anddq0toABC轉(zhuǎn)換:C:constant(2/3,1fornonpowerinvarianttransform,√(2/3)forpowerinvarianttransform)23Park’s轉(zhuǎn)換的原理為了簡(jiǎn)化公式,采用Par64感應(yīng)電機(jī):Park’s框架的公式定子電壓:

轉(zhuǎn)子方面(轉(zhuǎn)子電壓為0，因?yàn)檗D(zhuǎn)子側(cè)是短路):

定子磁通量公式:

轉(zhuǎn)子磁通量公式:

電磁轉(zhuǎn)矩:

頻率間關(guān)系:動(dòng)態(tài)方程:24感應(yīng)電機(jī):Park’s框架的公式定子電壓:65第三個(gè)例子:自由加速度響應(yīng)感應(yīng)電機(jī)感應(yīng)公式:采用Park’s轉(zhuǎn)換Framefixedtotherotor:ωr=0ωs=-p.ωmEMD庫(kù):感應(yīng)電機(jī)模型IMmotor.ame25第三個(gè)例子:自由加速度響應(yīng)感應(yīng)電機(jī)感應(yīng)公式:采用Pa66第三個(gè)例子:自由加速度響應(yīng)感應(yīng)電機(jī)EMD庫(kù):感應(yīng)電機(jī)模型26第三個(gè)例子:自由加速度響應(yīng)感應(yīng)電機(jī)EMD庫(kù):感應(yīng)67EMD庫(kù):理想三相逆變器第四個(gè)例子:理想三相逆變器這個(gè)例子顯示脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)這個(gè)技術(shù)是數(shù)字編碼模擬信號(hào)的方式逆變器的功能是連接供電和負(fù)荷我們希望得到理想輸入信號(hào)下（正弦）的好的近似值

27EMD庫(kù):理想三相逆變器第四個(gè)例子:理想68EMD庫(kù):理想三相逆變器AMESimblock主逆變模塊公式VA0VB0VC0VanVbnVcnVswitchVan=Vswitch(2VA0-VB0-VC0)/3;Vbn=Vswitch(2VB0-VC0-VA0)/3;Vcn=Vswitch(2VC0-VA0-VB0)/3;28EMD庫(kù):理想三相逆變器AMESimblock主69第四個(gè)例子:理想三相逆變器EMD庫(kù):理想三相逆變器這個(gè)例子用正弦－三角PWM來(lái)說(shuō)明這種調(diào)制方法比較采用正弦波調(diào)制（低頻）和三角波調(diào)制（高頻）在調(diào)制與載波間的交互作用決定整流的瞬態(tài)性Tx+andTx-Arecomplementarycarrier參考電壓ge29第四個(gè)例子:理想三相逆變器EMD庫(kù):理想70第四個(gè)例子:理想三相逆變器EMD庫(kù):理想三相逆變器基于脈寬調(diào)制的模型，采用阻性，感性負(fù)載PTPinverter.ame30第四個(gè)例子:理想三相逆變器EMD庫(kù):理想71EMD庫(kù):理想三相逆變器第四個(gè)例子:理想三相逆變器31EMD庫(kù):理想三相逆變器第四個(gè)例子:理想三相72目錄基礎(chǔ)回顧基本物理現(xiàn)象電機(jī)基礎(chǔ)EMD庫(kù)DC