基于MATLAB的异步电机起动与制动特性分析
基于Matlab的三相异步电动机起动、调速和制动特性仿真
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。
MATLAB在异步电机起动仿真中的应用
文章编号:1674-7046(2009)05-0055-03MATLAB 在异步电机起动仿真中的应用王明杰,程汉蓬(河南城建学院电气系,河南平顶山467044)摘 要: 异步电机在工业生产中经常频繁起动,起动时瞬态过程各个参数计算麻烦,且直接起动定子电流比较大,为了很好地分析异步电机起动性能,本文根据异步电机理论采用MATLAB 对异步电机直接起动和串电阻起动进行了仿真分析,得出了合理的结果,可以很方便的分析异步电机起动特性。
关键词: 异步电机;起动;仿真中图分类号: TM343 文献标识码:A0 引言异步电机的起动过程是一个动态过程,动态过程参数不容易计算,稳态过程可通过公式求解,所以可在MATLAB 中建立模型仿真求解整个动态过程,这样就简化了复杂的计算。
三相笼型异步电机可以有直接起动、减压起动与软起动三种起动方法,而三相绕线转子异步电机可有转子串电阻起动和串联频敏变阻器起动两种起动方法。
在此分别以笼型异步电机直接起动和绕线转子异步电机串电阻起动及调速为例进行起动仿真分析。
1 异步电机起动特性原理[1]异步电机的机械特性表达式T =m 1 s U 2 R 2s R 1+R 2s 2+(X 1+X 2)2,令d T/dS =0,可得最大电磁转矩为T max = m 1 s U 22[ R 1+R 21+(X 1+X 2)2],临界转差率S m =R 2R 21+(X 1+X 2)2。
定子电流大小为I 2=U R 2s+R 12+(X 1+X 2)2上式中令s=1可得出起动转矩为T st =m 1 s U 2 R 2(R 1+R 2)2+(X 1+X 2)2,根据这些式子可以得到电机的转速曲线和转矩曲线。
2 起动特性仿真分析2.1 直接起动直接起动模型建模如图1所示。
直接起动时,通过一些直接起动设备把全部电源电压直接加到电机的定子绕组,这时起动电流可达额定电流的4~7倍,根据对国产电机的实际测量,某些笼型异步电机甚至可达8~12倍。
基于MatlabSimulink的异步电机矢量控制系统仿真
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。
异步电机矢量控制Matlab仿真实验_(电机模型部分)
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。
异步电机机械特性及MATLAB仿真
%********************转速n变化范围0~n1****************************** for n=0:n1; s=(n1-n)/n1; z=(r1+r2/s)^2+(x1+x2)^2; t=m1*u1^2*r2/s/k/z; plot(t,n,'-') hold on end end xlabel('转矩[N,m]');ylabel('转速[r/min]'); title('机械特性') grid on %************************设定x轴、y轴的间距 添加文字**************** axis([0 180 0 1600 ]) set(gca,'YTick',[0:100:1600]) gtext ('r1');gtext ('r2');gtext ('r3');gtext ('r4');gtext ('r1<r2<r3<r4');
三相异步电动机（绕线式）机械特性描述
1 本题假定频率不变，输入电压不变，改变转子电阻和输入电压时，观察机械特性变化 基础公式：
T em f { (SR 1 R 2 ) [ S(X
n1 n n1
2 Sm 1U 1 R 2 2 1
X
2
)] }
2
其中转差率 S
代入上式可以得到电磁转矩
Tem 和转速实时转速 n 的关系
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
% 设定参数如下： % 相数m1=3，极对数p=2，额定电压u1=380v， 额定频率f=50hz， %定子△型接法:额定转速n2=1458r/min % 定子电阻r1=1.375Ω, 转子电阻r2=1.2Ω, 正常运行时定子电抗x1=2.43Ω, 转子电抗x2=4.4Ω % 同步转速n1,转差率s %************************设定各个量数值********************* clc clear u1=380;f=50;r1=1.375;x1=2.43;x2=4.4;p=2;m1=3;n2=1458; n1=60*f/p; k=2*pi*f/p; %*******************转子电阻变化范围0.5~4.47****************** for i=1:4 if i==1 r2=0.5; elseif i==2 r2=1.2; elseif i==3 r2=2.1; elseif i==4 r2=4.047; end
基于MATLAB的三相鼠笼式交流异步电动机制动仿真
卸 Ｃ 口 ｎ ■ Ｉ
■ 一 － ’ １ ／ １ 一 ＝ ： 一 口
Ｔ ．
２ 异步 电动机 制动
因为 异步 电动机 的转 子带着机 器设备 有惯性 ，当 电机 的 电源切 断 后 ，在 电动机 转子 的惯性 与摩 擦 以及 各种 阻转矩 的作用 下， 自然停 止 的方 式称为 自由停 车。相对 其它制 动方式而 言 ， 自由停 车耗 时最长 ， 电机转速 下降最慢 。故这种方 式之在制动要 求不高 的场 合下使用 。 为 了安全并提 高工作 效率 ，往 往要求 电机迅速 停车 ，这 就是对 电 动机进 行制 动控制 。常用 的 电气制 动方法 有反接 制动和 能耗制动 ，本 文采用ＭＡ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ ／ Ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ｉ ｎ ｋ ［ ２ Ｈ ３ ］ 进行 自由停 车和能耗制动 控制并分析 。
图１异步 电动机 自由停车仿真模型
３ 异步 电动机 自由停车的仿真
创 建 三 相 鼠笼 式 异 步 电动 机 带 恒定 负 载 Ｔ ＝ １ ． ５ Ｎ・ ｍ时 自 由停 车 的仿 真 模 型并 进 行停 车仿 真 。选 择文 件（ Ｆ ｉ ｌ ｅ ） 中 的新 文件（ Ｎ ｅ ｗ） 菜单 项 ，这 样Ｓ Ｉ ＭＵ Ｌ Ｉ Ｎ Ｋ就 会 自动打 开 一个 空 白的模 块 编辑 窗 口，只 要 从 各 模块 库 中调 取 模 块 、定 义 模 块 参 数 、连 接 模 块 、 设 置 仿 真 参 数 、运 行仿 真 、点击 示波 器 就可 以观 察分 析仿 真结 果 。 ３ ． １ 提 取原 件模 型 模 块 的提取 可 以采 用在 模 块库 中选 中 模块 后拖 动 到编 辑 窗 口的 复制 方 法 ，仿真 模 型 中应用 的主 要模 块及 其提 取 的路径 ：
增益 模块 ：Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ ＼ Ｃ ＼ Ｇａ ｉ ｎ
基于Matlab的汽车制动性分析
基于Matlab的汽车制动性分析摘要：如今汽车的安全性已经成为人们所关注的热点，由于汽车制动性直接关系到交通安全，重大交通事故往往与制动距离太长、紧急制动时发生侧滑等情况有关，故汽车的制动性是汽车安全行驶的重要保障。
改善汽车的制动性，始终是汽车设计制造和使用部门的重要任务。
汽车的制动性能好坏直接决定汽车的安全性，在一定程度上它将决定驾驶员的生命安全，因此通过分析汽车的制动性能，就显得极为重要。
改善汽车的制动性，首先应对其分析了解。
为了更好的分析制动性，本文提出了基于Matlab软件汽车制动性能分析。
利用Matlab软件建模方便、更易于对其进行分析。
建立了地面制动力、制动器制动力与附着力之间的关系图,理想的前、后制动器制动力分配时，地面制动力，制动器制动力与附着力之间的关系图，同时还有f线组与r线组详细关系图。
关键词：制动性能；Matlab软件；建模；分析Study on Braking Features of Car Based on MatlabAbstract:At present, the security of cars has become the focus of people' attention. Cars' braking has direct relation to the transportation safety. Some big incidents are often caused by the long distance and slipering when braking. so it is always the cars manufaturers' first and foremost task to improve the the function of braking.Cars' braking directly determine its safety, to some degree, the drivers' lives. So it seems very important to analyze car' braking feature. To improve the braking feature, we should first analyze it , and to have a better analysis of braking, we bring forward the analysis based on Matlab software, which has made our job easier and more convenient.Keywords:Features of braking; Matlab software; Models building; Analysis符 号 表m 汽车质量kg Fz 地面法向发作用力 N G 汽车重力N Fw 空气阻力 N u 汽车速度m/s Fi 坡度阻力 N a u 汽车速度/km h Fj 加速阻力 N Ft 驱动力N Ff 滚动阻力 N r 车轮半径m f 滚动阻力系数 Ttq 发动机转矩N m ∙ D C 空气阻力系数 Pe 发动机功率Kw ψ 道路阻力系数 n 发动机转速r/min δ 旋转质量换算系数 g i变速器传动比 ϕ 附着系数 o i主减速器传动比D 动力因数 T η传动效率i 坡度du dt直线行驶加速度2/m s目录第一章绪论 (1)1.1制动控制系统发展史 (1)1.2制动控制系统的现状 (2)1.3制动控制系统的展望 (3)1.4计算机模拟计算方法在本领域中的应用 (4)1.5课题的来源背景及研究目的、内容 (5)1.5.1所选课题的题目背景 (5)1.5.2课题研究的目的、意义 (5)1.5.3课题研究内容和研究方法 (5)第二章 Matlab软件的介绍 (6)2.1Matlab软件简介 (6)2.1.1Matlab软件平台介绍 (6)2.1.2Matlab软件的产生 (6)2.1.3Matlab软件特点 (6)2.2 Matlab基础 (8)2.2.1matlab变量与表达式 (8)2.2.2Matlab的数据显示格式 (9)2.2.3Matlab中常用的函数 (9)第三章基于汽车制动性能计算方法 (13)3.1汽车制动性主要评价方法： (13)3.1.1地面制动力、制动器制动力与附着力之间的关系 (13)3.2制动距离与制动减速度 (14)3.2.1制动减速度 (14)3.2.2制动距离 (15)3.3制动效能恒定性 (15)3.4制动时汽车的方向稳定性 (15)3.4.1地面对前、后轮的法向反作用力 (16)3.4.2理想的前、后制动器动力分配 (16)3.4.3具有固定比值的前、后制动器制动力与同步附着系数 (17)3.4.4前、后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种路面上制动过程 (18)第四章汽车制动系计算程序的设计 (19)4.1理想的前、后制动器制动力分配 (19)4.2 f线组r线组 (19)第五章实例分析 (21)5.1实例中样车参数 (21)5.2制动效能的模拟及分析 (21)5.2.1制动距离和平均减速的分析 (22)5.2.2制动时地面对前后轮法线反作用力的模拟 (23)5.2.3制动时理想的前后制动器动力关系的模拟 (24)5.2.4制动时β曲线与I曲线 (25)5.2.5制动f线组与r线组 (26)第六章结论 (27)参考文献 (28)附录 (29)致谢 (33)第一章绪论从汽车诞生时起，车辆制动系统在车辆的安全方面就扮演着至关重要的角色。
基于MATLAB的异步电机变频调速系统的仿真与分析
基于MATLAB的异步电机变频调速系统的仿真与分析1. 引言1.1 研究背景异步电机是一种常见的电动机类型，在工业和家用电器中广泛应用。
随着电力系统的发展和电动机技术的进步，对异步电机的变频调速系统进行研究已成为一个热门领域。
变频调速系统可以根据实际需要调整电机转速，实现节能、精准控制和适应不同工况需求的目的。
随着现代工业的自动化程度不断提高，对电机的调速要求也越来越高。
传统的电压调速和机械调速方式已经无法满足实际需求，因此异步电机变频调速系统逐渐成为工业界的主流选择。
在此背景下，研究基于MATLAB的异步电机变频调速系统的仿真与分析具有重要意义。
通过对异步电机原理、变频调速系统设计和MATLAB仿真模型搭建等方面的研究，可以更好地了解和掌握这一技术，为实际应用提供理论支持和指导。
本文将对异步电机变频调速系统进行深入探讨，旨在为相关领域的研究和应用提供有益的参考和借鉴。
1.2 研究意义异步电机是工业中常用的电动机之一，其性能直接影响到生产效率和能源消耗。
变频调速系统能够实现电机转速控制，提高电机的运行稳定性和效率，减少能耗，降低维护成本。
基于MATLAB的异步电机变频调速系统的仿真与分析具有重要的研究意义。
通过仿真可以快速、灵活地模拟电机的工作情况，预测电机在不同工况下的性能表现，为设计和优化电机调速系统提供有力的依据。
通过仿真分析可以深入了解变频调速系统在不同参数和工况下的工作特性，为实际应用中的系统调试和优化提供指导。
对异步电机变频调速系统的研究可以推动电机控制技术的发展，促进工业生产的智能化和节能化，具有重要的社会和经济意义。
基于MATLAB的异步电机变频调速系统的仿真与分析不仅具有理论研究意义，还具有实际应用价值，对推动电机控制技术的发展和提高工业生产效率具有重要意义。
1.3 研究目的研究目的是为了探讨基于MATLAB的异步电机变频调速系统的仿真与分析，从而更深入地了解异步电机的工作原理和变频调速系统的设计方法。
异步电动机直接转矩控制系统的MATLAB仿真
异步电动机直接转矩控制系统的MATLAB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，异步电动机直接转矩控制系统（Direct Torque Control, DTC）已成为电动机控制领域的重要研究方向。
该控制系统以其快速响应、高鲁棒性和简单的结构特性，在电力驱动、工业自动化、新能源汽车等领域具有广泛的应用前景。
本文旨在通过MATLAB仿真平台，对异步电动机直接转矩控制系统进行深入研究和探讨。
本文将首先介绍异步电动机直接转矩控制的基本原理和主要特点，包括其与传统矢量控制方法的区别和优势。
随后，将详细阐述异步电动机的数学模型，以及DTC系统中转矩和磁链的控制策略。
在此基础上，利用MATLAB/Simulink仿真软件，构建异步电动机DTC系统的仿真模型，并对仿真模型中的关键参数和模块进行详细设计。
本文的重点在于通过仿真实验，分析异步电动机DTC系统的动态性能和稳态性能，探讨不同控制参数对系统性能的影响。
将针对仿真结果中出现的问题和不足，提出相应的改进措施和优化策略，以提高DTC系统的控制精度和稳定性。
本文将对异步电动机直接转矩控制系统的未来发展趋势和应用前景进行展望，为相关领域的研究人员和工程师提供参考和借鉴。
二、异步电动机直接转矩控制系统理论基础异步电动机直接转矩控制系统（Direct Torque Control, DTC）是一种高效的电机控制策略，旨在直接控制电机的转矩和磁链，从而实现快速动态响应和优良的控制性能。
与传统的矢量控制相比，DTC具有算法简单、易于数字化实现、对电机参数变化不敏感等优点。
异步电动机DTC系统的理论基础主要建立在电机转矩和磁链的直接控制上。
在DTC中，通过检测电机的定子电压和电流，利用空间矢量脉宽调制（Space Vector Pulse Width Modulation, SVPWM）或滞环比较器（Hysteresis Comparator）等控制手段，直接计算出所需的电压矢量，以实现对转矩和磁链的快速调节。
异步电动机制动及其仿真分析
图2能耗制动仿真模型异步电动机制动及其仿真分析张明霞顾亭亭（南京航空航天大学金城学院机电工程与自动化学院，江苏南京211156）摘要：研究了异步电动机制动的工作原理，采用Matlab /Simulink 仿真软件，构造了三相异步电动机能耗制动、反接制动、回馈制动的仿真模型，并对其进行了动态仿真，结果显示其仿真值与理论相一致。
关键词：异步电动机；制动；Matlab /Simulink 仿真软件0引言异步电动机的制动就是在电动机轴上施加一个与电动机转速相反的电磁转矩，使电动机转动快速停下，此时异步电动机机械特性运行在第二、第四象限。
制动可应用在很多场合，如电梯上升或下降停止的过程，汽车的制动过程，数控机床等生产机械。
异步电动机制动的方法有能耗制动、反接制动和回馈制动3种。
实验仪器可以对电机与拖动系统的稳态进行较好地观察，但由于电机的动态过程较短，对其动态过程进行测试与观察较为困难。
而Matlab /Simulink 仿真软件有电力系统模块，可以通过原理图构造Simulink 模型进行仿真。
本文采用Matlab /Simulink 仿真软件，仿真异步电动机制动的动态过程，进一步研究异步电动机的各种制动情况。
1异步电动机制动原理1.1能耗制动工作原理能耗制动时，储存在转子中的动能转变为转子铜耗，以达到迅速停车的目的，所以这种方式称为能耗制动，能耗制动接线图如图1所示。
能耗制动具体操作为电动机在运行的情况下，将开关S1打开，电动机的定子与三相交流电源断开，立即将开关S2闭合使定子绕组内接入直流电流，产生一个在空间上不动的静止磁场，此时转子由于惯性作用仍然按原方向进行转动，电机转子绕组转动切割恒定磁场将会产生感应电流，感应电流与恒定磁场之间相互作用，产生电磁转矩，此转矩与转子由于惯性作用而与转动的方向相反，因此电磁转矩起制动作用，使转子停下来。
当转子不再转动时，就不再切割磁场，不产生感应电动势和感应电流，制动状态运行完成，电机停止。
基于Matlab的三相异步电动机起动、调速和制动特性仿真
基于Matlab的三相异步电动机起动、调速和制动特性仿真信息工程学院专业班级学生姓名学号设计题目基于Matlab的三相异步电动机起动、调速和制动特性仿真设计任务书设计要求：以matlab软件为平台，搭建三相异步电动机模型，要求如下：1）了解三相异步电动机的相关理论知识；2）掌握三相异步电动机的起动、调速、制动方法；3）掌握Matlab电力系统相关元件参数的设置，并完成仿真。
设计内容：1）三相异步电动机仿真图及各部分模块参数设置图；2）完成异步电动机常见的起动、调速、制动特性仿真；3）仿真运行结果及分析；4）根据设计报告模板要求撰写设计报告。
设计成果形式： 设计报告打印稿； 软件； 实物； 图纸； 其他时间安排时间设计内容2016.9.6-2016.9.8 指导教师与学生联系，下达设计任务2016.9.9-2016.9.23 进行方向设计2016.9.24-2016.9.29 撰写报告，完成方向设计，准备答辩指导教师签名：年月日学生签名：年月日基于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 on Matlab Abstract: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对汽车制动性分析毕业论文
制动控制系统的现状
• 目前液压操纵仍然是最可靠、最经济的方法
• 增加ABS应用之后，油液制动仍有优势 • 传统的制动控制系统即均匀分配油液压力 • ABS按需要进行油液的分配 • 液压操作——ABS——ASR（电子控制单
元中增加了驱动防滑逻辑系统，来监测驱 动轮的转速。ASR大多借用ABS的硬件， 两者共存一体，发展成为ABS/ASR系统。）
跟19个字母或数字来定义的．如,都是合法的变量 名．应该注意不要用Matlab中的内部函数或命令 名作为变量名．Matlab中的变量名是区分大小写 字母的 • Matlab的数据显示格式 • Matlab可以利用菜单或format命令来调整数据的 显示格式． • 中常用的函数 （论文可见）
第三章 基于汽车制动性能模拟计算方法
制动效能恒定性
• 制动效能的恒定性的主要指标是抗热衰退 性能。一般用一系列的制动时制动效能的 保持程度来衡量，热衰退也是目前制动器 不可避免的现象。抗热衰退性与制动器的 摩擦系数材料及制动器的结构有关。我们 就不做详细的分析。
制动时汽车的方向稳定性
• 制动时汽车自动向左或向右偏驶称为“制 动跑偏”。侧滑是指制动时汽车的某一轴 或两轴发生横向移动。前轮失去转向能力， 是指弯道制动时汽车不在按原来的弯道行 驶而沿弯道切线方向驶出。制动跑偏、侧 滑与前轮失去转向能力是造成交通事故的 重要原因。
第二章 Matlab软件的介绍
• Matlab是美国Mathworks公司推出的一套工 程计算及数值分析软件 。Matlab已经成为 国际上最流行的科学与工程计算的软件工 具。Matlab提供了强大的科学计算、灵活 的程序设计流程、高质量的图形可视化、 便捷的与其它程序和语言接口的功能，并 且Matlab中包括了被称作工具箱的各类应 用问题的求解工具
基于MATLAB的三相异步电动机的软起动仿真与特性的研究
基于MATLAB的三相异步电动机的软起动仿真与特性的研究：对三相异步电动机的起动特性进行了分析，选用MATLAB 作为仿真软件，并提出了软起动措施，设计方案合理，在很大程度上改善了电机的性能，实用性很强。
：MATLAB、异步电机、软起动Abstract: This article analyses the start-up characteristic of three-phase asynchronou s motor,using MATLAB as simulating software,propose the soft starting way.Practical result shows,the designing project is reasonable,improving the performance of the three-phase as ynchronous motor to a considerable degree,with high reliability and good practicability.Key words: MATLAB、asynchronous motor、soft starting1引言普通异步电动机直接起动电流达到额定电流的6--7倍，起动转矩能达到额定转矩的1.25倍以上。
它在电网条件(电机启动时的电网压降小于10%)和工艺条件(启动转矩满足)允许的情况下，可以直接启动。
但过大的启动电流给电机和电网造成了极大的危害。
电机启动电流达到额定电流的6--7倍时，线圈发热量是电机在正常运行时的36--49倍。
过高的温度、过快的加热速度、过大的温度梯度和电磁力，产生了极大的破坏力，缩短了定子线圈和转子铜条(特别是转子常利用趋肤效应现象，降低启动电流，转子铜条在启动时，表面的温度达到350℃以上)的使用寿命。
2异步电动机起动工程原理分析异步电动机运行过程是一个高阶非线性、强耦合的多变量系统，对其进行起动性能的仿真分析，不可避免地要进行矩阵的积分运算。
7基于MATLAB的同步电动机异步启动的过程仿真
城市学院本科毕业设计题目基于Matlab的同步电动机异步起动过程仿真系别电信系专业电气工程及其自动化班级电气601 学号06010268 学生姓名赵泽南指导教师刘新正2010年6月III摘要摘要凸极同步电动机采用异步起动，起动转矩大、附属设备少、操作简单，在现代工矿企业中有很好地应用前景。
本文介绍了凸极同步电动机的基本运行原理，在分析了凸极同步电动机定、转子绕组及阻尼绕组的电磁关系的基础上，介绍了了凸极同步电动机异步起动的过渡过程。
通过分析d－q轴系下的凸极同步电动机状态方程，建立了凸极同步电动机异步起动过渡过程的数学模型。
利用Matlab编写程序，获得同步电动机异步起动系统动态仿真结果，实现了仿真曲线分析。
关键词：凸极同步电动机，励磁绕组，异步起动，数学模型III西安交通大学城市学院本科生毕业设计（论文）IVABSTRACTABSTRACTSalient pole synchronous motor adopts asynchronous starter, starting torque and affiliated equipments, simple operation, in the modern industrial enterprises are very good application prospects.The paper introduces the basic salient pole synchronous motor operating principle, on the analysis of the salient pole synchronous motor rotor windings and damping and the electromagnetic winding, on the basis of the relationship between introduced saliency synchronous motor starting the transition process of asynchronous. Through the analysis of d - q axis of the salient pole synchronous motor under the state equation is established, salient pole synchronous motor starting asynchronous mathematical model of the transition process. Using Matlab program, synchronous motor starting system dynamic simulation results of asynchronous, realize the simulation analysis.Key words: Salient-pole Synchronous Motor, Exciting Windings,Asynchronous Starting，Mathematical modelV西安交通大学城市学院本科生毕业设计（论文）IV目录目录第一章前言 (1)1.1问题提出的意义 (1)1.2同步电动机起动方式的简介 (1)1.3同步电动机异步起动的研究现状 (2)1.4本文主要内容 (3)第二章同步电动机的数学模型 (5)2.1同步电动机工作原理 (5)2．2同步电动机在A、B、C坐标系统中的基本电磁关系 (6)2.2.1 同步电动机各回路的基本方程 (7)2.2.2 同步电动机电压方程和磁链方程 (11)2.3同步电动机在D、Q、0坐标系统中的基本电磁关系 (13)2.4同步电动机的输出功率及电磁转矩 (15)2.5同步电动机转子运动方程 (16)2.6同步电动机转速变化时的状态方程 (18)2.7本章小结 (19)第三章同步电动机异步起动仿真研究 (21)3.1MATLAB仿真软件介绍 (21)3.2凸极同步电动机异步起动过程的动态模型 (21)3.3同步电动机异步起动的仿真曲线比较 (25)3.3.1凸极同步电动机异步起动的初始值 (25)3.3.2 数值仿真的算法 (25)3.3.3 同步电动机异步起动的仿真曲线 (26)3.4本章小结 (31)第四章结论与展望 (33)4.1结论与展望 (33)4.2不足 (33)致谢 (35)参考文献 (37)VII西安交通大学城市学院本科生毕业设计（论文）附录 (39)VIII第一章前言第一章前言1.1问题提出的意义同步电动机采用异步起动，启动转矩大、附属设备少、操作简单，在现代工矿企业中有着很好的前景。
三相异步电机机械特性MATLAB仿真报告
评分：_________课程报告电机与拖动基础学院机自学院专业电气工程及其自动化学号学生姓名张紫靓课程电机与拖动基础电机与拖动基础报告一、固有机械特性及降压Matlab程序如下：固有机械特性：U1=220;m=3;p=3;f1=50;R1=;R20=;X1=;X20=;s=::;n0=60*f1/p;n=n0-s*n0;T=(m*p*U1^2*R20./s)./(2*pi*f1*((R1+R20./s).^2+(X1+X20)^2)); title('故有机械特性')xlabel('电动机转速n/(r/s)')ylabel('电动机转矩T/(N*M)')plot(T,n);plot(-T,-n);hold on;MATLAB仿真图像：降压：m=3;p=3;f1=50;R1=;R20=;X1=;X20=;s=0::;n0=60*f1/p;n=n0-s*n0;for k=1:3if k==1;U1=220;else if k==2;U1=200;else U1=150;endendT=(m*p*U1^2*R20./s)./(2*pi*f1*((R1+R20./s).^2+(X1+X20)^2)); title('故有机械特性')xlabel('电动机转速n/(r/s)')ylabel('电动机转矩T/(N*M)')plot(T,n);hold on;endMATLAB仿真图：二、定子串电阻程序：U1=220;m=3;p=3;f1=50;R20=;X1=;X20=;s=0::;n0=60*f1/p;n=n0-s*n0;for k=1:3if k==1;R1=;else if k==2;R1=;elseR1=;endendT=(m*p*U1^2*R20./s)./(2*pi*f1*((R1+R20./s).^2+(X1+X20)^2)); title('故有机械特性')xlabel('电动机转速n/(r/s)')ylabel('电动机转矩T/(N*M)')plot(T,n);hold on;endMATLAB仿真图：三、定子串电抗：程序：U1=220;m=3;p=3;f1=50;R1=;R20=;X20=;s=0::;n0=60*f1/p;n=n0-s*n0;for k=1:3if k==1;X1=;else if k==2;X1=;elseX1=;endendT=(m*p*U1^2*R20./s)./(2*pi*f1*((R1+R20./s).^2+(X1+X20)^2)); title('故有机械特性')xlabel('电动机转速n/(r/s)')ylabel('电动机转矩T/(N*M)')plot(T,n);hold on;endMATLAB仿真图：四、转子串电阻U1=220;m=3;p=3;f1=50;R1=;X1=;X20=;s=0::;n0=60*f1/p;n=n0-s*n0;for k=1:5if k==1;R20=;else if k==2;R20=;else if k==3R20=;else if k==4R20=;else k==5 R20=;endendendendT=(m*p*U1^2*R20./s)./(2*pi*f1*((R1+R20./s).^2+(X1+X20)^2)); title('故有机械特性')xlabel('电动机转速n/(r/s)')ylabel('电动机转矩T/(N*M)')plot(T,n);hold on;endMATLAB仿真图：。
MATELAB仿真三相异步电动机能耗制动过程
综合性设计性实验报告
系别：化工机械系班级：自动化082011—2012学年第一学期
（1）保持磁通势值不变。
（2）保持磁通势与转子之间相对转速不变。
2．能耗制动电路图
二．定子等效电流
异步电动机定子通入直流电流I-产生磁通势F-，其幅值大小与定子绕组的接法及通入I-大小有关。
如下图：
A I-
I-
I-
C B
当I-从出线端A进B出，如果电动机定子绕组为Y接，则A相绕组和B相绕组分别
2.三相异步电动机的参数选择
3.选择三相异步电动机的输出信号
4.整体电路图
5.整体仿真结果
6.电机的仿真结果
仿真分析：
电机系统仿真结果如上图，电机开始时正常启动，在5S时三相开关断开，单相开关闭合，在电机两相加人380的直流电，电机进入制动运行状态，转速和电磁转矩关系基本符合理论值的关系。
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煤矿机械 Coal Mine Machinery
Vol.31No.01 Jan. 2010
基于 MATLAB 的异步电机起动与制动特性分析
王明杰 (河南城建学院， 河南 平顶山 467044)
摘 要： 根据异步电机的基本工作原理，对异步电机的直接起动，转子串电阻起动，反接制动 和能耗制动进行了分析，建立了 MATLAB 仿真图，得到了合理的仿真结果，与理论分析结果一致。
110
第 31 卷第 01 期 2010 年 01 月
煤矿机械 Coal Mine Machinery
Vol.31No.01 Jan. 2010
防过卷装置的性能分析
谭廷帅 （煤炭科学研究总院 沈阳研究院， 辽宁 抚顺 113001）
摘 要： 详细阐述了防过卷装置的分类，分析了防过卷装置的理想特性，指出其制动减速度的 合理取值，从而为防过卷装置的设计、检验认证提供了理论依据。
［2］王 金华. 我国煤巷锚杆支护技术的新发展 ［J］. 煤炭学报，2007，32
业于沈阳理工大学机械工程学院，现在沈阳三一重型装备有限公司综
（2）：113-118.
掘研究院从事煤矿机械设计工作,电子信箱：wang_shiwei@.
［3］李辉. 综掘工作面锚杆支护临时支架设计分析［J］. 煤炭科学技术，
＋R1
2 +（X1+X′2）2
异步电机起动和制动时 s=1， 可得出起动和制
动时转矩
Tst=
m1 Ωs
U准2R′2 2R1＋R′2 22 +（X1+X′2）2
2 起动和制动仿真分析
（1）直接起动
直接起动时，电源电压直接加到电动机的定子
图 1 异步电机的等效电路
根据等效电路可得异步电机的机械特性表达式
于转速不能突变，所以电流突然也会增大，转矩会慢
慢变小，最终与负载转矩相等，整个瞬态过程约 0.1
s 后进入稳态，串联的电阻值必须大小合适。
V
SeriesRLC Branch DC Voltage Soorce
5
直流电压
A
B
m
C
Tm
异步电机
ir_abc is_abc m
ωm
Te
电机参数测量
ir_a(A)
v
Scope2 串电阻 A a ln1Out1 B b ln1Out1 C c ln1Out1 10 Tm m 异步电机模块
ir_abc
is_abc m ωm k-
Te Gain Scope
（a ） 异 步 电 机 串 电 阻 仿 真 模 型
100 0
-100
100 0
-100 1 500 1 000
500 0
-500
150 100
50 0 0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 时间 t／s
（b ） 串 电 阻 仿 真 结 果
图 3 仿真模型与结果
绕线式 异 步 电 机 起 动 时 转 子 串 入 10 Ω 电 阻 ，
在 0.2 s 时切除电阻，与直接起动相比，由仿真结果
知起动电流明显减小， 转矩在 0.2 s 时突然增大，由
参考文献：
［6］曾石清,刘相寿,黄志彬. 掘进工作面临 时 支 护 问 题 探 讨 ［J］. 能 源
［1］宋如海，李国兴. 机载超前支护装置［P］. 中国，200610043395.9，2006－
技 术 与 管 理 ，2004 （3）：29-30.
09－06.
作者简介： 王士伟（1981- ），辽宁锦州人，机械工程师，2007 年毕
is_a(A) kr／min
参数 显示
图 5 异步电机能耗制动仿真模型
制动之前，运行稳态仿真模型，保存最终稳态
结果，然后运行制动模型，从而得到仿真结果如图 6
所示。
200 0
-200
200 0
-200 1 500 1 000
500 0
-500 300 200 100 0
-1000 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 时间 t／s
源防止反转。 反接制动比较简单，制动效果好，但应 比，能耗制动电流小，反接制动电流大、转矩大，反
注意在转速接近零时将电机与电源断开。 反接制动 接制动时间是 0.08 s， 而能耗制动时间是 0.22 s，反
模型及仿真结果如图 4 所示。
接制动时间短。
转矩 Te ／Nm 转速 n／r·min-1 电流 is /A 电流 ir /A
对改善矿工的生存条件和降低劳动强度，具有极大
1999，27（5）：24-25.
的意义。 因此掘进机机载临时支护机应用前景十分 广阔，潜在市场巨大，将会给煤炭行业带来巨大的 经济效益。
［4］徐锁庚 . 综掘工作面机载式临时护顶机的设计研究［J］. 煤矿机械， 2008，29（5）：1-3.
［5］ 张 兰 胜 ， 魏 苍 栋 ， 赵 立 峰. 掘 进 机 的 随 机 防 护 系 统 ［P］. 中 国 ， ZL200620021.4376.7，2007－12－12.
示。
转矩 Te／Nm 转速 n／r·min-1 电流 is /A 电流 ir /A
测量线电压 线电压显示 V
U1 ir_abc A
参数 ir_a(A)曲 线
B
is_abc
C
mm ωm
is_a(A) k-
Tm 异 步 电 机 Te
r/min
10
电机参数测量模块
（a ） 异 步 电 机 直 接 起 动 仿 真 模 型
0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 时间 t／s
（b ） 反 接 制 动 仿 真 结 果
仿真模型与结果
3 结语 由上面的仿真分析知，直接起动时定转子电流比
较大，串电阻后起动电流减小，起动转矩增大，反接 制动比能耗制动电流大，转矩大，制动速度快，与理 论分析一致，从仿真结果图可以了解电机整个动态 和稳态过程，给分析和计算都带来了方便，具有一 定的实际意义。
（2）串电阻起动
直接起动时电流比较大， 可在绕线转子异步电
动机转子串联电阻起动， 可达到增加起动转矩，减
由仿真结果知制动时电磁转矩为负，转速迅速 下降至 0，反接制动与起动时电流相比电流较大，这 是 因 为 旋 转 磁4）能耗制动 设三相异步电动机原来处于电动运行状态，现 突然断开电动机的三相交流电源， 同时将一 100 V 直流电接入定子任意两相中，此时电动机就进入了 能耗制动状态。 制动时直流电流流过定子绕组，在 电动机气隙中建立起一个位置固定、大小不变的恒 定磁场。 转子导体切割这个磁场而产生感应电动势 和电流，该电流和磁场相互作用产生制动的电磁转 矩，能耗制动前应使电机处于稳态，能耗制动模型 如图 5 所示。
转矩 Te／Nm 转速 n／r·min-1 电流 is /A 电流 ir /A 转矩 Te/Nm 转速 n／r·min-1 电流 is /A 电流 ir /A 转矩 Te/Nm 转速 n／r·min-1 电流 is /A 电流 ir /A
小起动电流的目的。 串电阻起动在 Simulink 中的仿
真模型及结果如图 3 所示。
200
0
-200 200
0
-200 1500 1000
500 0
-500
300 200 100
0 -1000
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 时间 t／s
（b ） 直 接 起 动 仿 真 结 果
图 2 仿真模型与结果
由理论计算值最大转矩为 261.89 Nm， 而仿真
值是 261.01 Nm，结果基本一致。
T= m1 Ωs
U准2
R′2 s
2 2 R1＋
R′2 s
2
+（X1+X′2）2
令 dT/ds=0，可得最大电磁转矩
Tmax=±
m1 Ωs
U准2 2[±R1＋ 姨R12+（X1+X′2）2 ]
绕 组上，起动电 流 可 达 额 定 电 流 的 4～7 倍 ，某 些 笼
型异步电动机甚至可达 8～12 倍。 电动机经常起动，
图 6 仿真结果
由图 6 知处于能耗制动状态的异步电动机实
的接线对调，这时转子切割旋转磁场的方向与电动 质上变成了一台交流发电机， 转子中为交流电，定
状态时相反，电磁转矩变为制动转矩，可对电机进 子中为直流电，转矩为负，转速由稳态下降至 0，机
行反接制动，当电机转速接近零时，要立即断开电 械能转化为电能消耗在转子电阻上，与反接制动相
过大的起动电流会使电机发热，烧坏电机。 一般规
定， 异步电动机的功率低于 7.5 kW 时允许直接起
动，如果功率大于 7.5 kW，而电源总容量较大，能符
合式（1）者，电动机也允许直接起动。 有
姨 姨 Kt=
I1st I1N
3+ 电源总容量 起动电动机容量
（1）
电机参数如下：额定功率 2.2 kW,线电压 380 V，
关键词： 起动； 制动； 仿真 中图分类号： TM34 文献标志码： A 文章编号： 1003 － 0794（2010）01 － 0109 － 03
Analysis of Start-up and Braking Character of Asynchronous Motor
WANG Ming－jie (Henan University of Urban Construction， Pingdingshan 467044, China)
电源两相反接 10
v
ir_abc
A
B
is_abc mm