三相感应电机仿真
三相异步电机在SIMULINK下的建模与仿真
62
甘
肃
科
技
第 26 卷
T e、 TL 分别为电磁转矩和负载转矩; P 为微分算子 ; J 为转动惯量 ; np 为极对数。从上述方程中可以得出 同步旋转坐标系下的数学模型与直流电机的数学模 型是一致的 , 也就是说 , 若以定子电流为输入量 , 按 同步旋转坐标系建立三相异步电机的数学模型可以 等效于直流电机的数学模 型。同时使转子磁链 r 仅由定子电流励磁分量 ism 产生 , 实现了定子电流两 个分量的解耦。充分体现了在同步旋转坐标系下建 立三相异步电机模型的优势。
1
2 三相笼式异步电机模型的坐标变换
由三相静止坐标系变换到 M - T 坐标系要先将 三相静止电压先变换到两相静止电压再将其变换到 M - T 坐标系下 , 其中三相静止变换到两相静止坐 N2 标系的变换系数为 = N3 Ud Uq Um Ut 2 3 1 0 1 2 3 2 2 , 电压变换矩阵如下 : 3 1 2 UA UB UC ( 9) ( 8)
图 2 中增益 A 为 A =
2 m
L Rr L
2 r
2 m
, 增益 B 为 B = R s +
如图 4 所示: 其中转速 n 与转子角速度 换关系为 n /
1
1
之间的变
= 60 /2∀ 。
L Rr M UL INK 仿真模型 2 。根据上述公式可以得到 S I Lr
图 4 电机仿真结构
将上述模型封装后就可得到三相异步电机的仿 真模型 , 至此三相异步电机的仿真模型已完成。从
参考文献 : [ 1] [ 2] [ 3] [ 4] 薛定宇 . 基于 M ATLAB /SI M UL INK 的系 统仿真 技术与 应用 [M ] . 北京 : 清华大学出版社 , 2001. 闫哲 . 基于 MAT LAB 的异步电机在不同坐标 系下的仿 真分析 [ J]. 哈尔滨理工大学学报 . 2001, 5( 3) : 33 35. 洪乃刚 . 电力电子 和电力拖动控制系统 的 M ATLA B 仿 真 [M ] . 北京 : 机械工业出版社 , 2006. 魏伟 . 基于 SI M UL INK 异步 电机矢 量控制 仿真 实验研 究 [ J]. 实验技术与管理 . 2009, 1( 26): 73 77.
maxwell软件-三相感应电机
8三相感应电动机本章我们将简化RMxprt一些基本操作的介绍，以便介绍一些更高级的使用。
有关RMxprt基本操作的详细介绍请参考第一部分的章节。
8.1基本理论三相感应电机的定子绕组通常连接到对称的三相电源上。
定子绕组由p对极组成，在空间成正弦分布，定子电流产生旋转磁场。
转子绕组一般为鼠笼型，其极数与定子绕组保持一致。
转子导条中感应的电流反过来又产生一个旋转磁场，这两个旋转磁场在电机气隙中相互作用产生合成磁场。
气隙合成磁场与转子导条电流相互作用产生电磁转矩，使转子按磁场旋转的方向旋转，同时有一个大小相同方向相反的转矩反作用于定子上。
定子绕组分为p组线圈，每一组都按三相对称分布，在电机中占据n D/2P空间，此处D为气隙直径。
因而气隙磁场有p个周期，定子绕组具有p对极。
三相感应电动机的特性是基于等效电路进行分析的。
电机三相对称，其中一相的等效电路如图8.1所示。
图8.1中，R 1和R2分别为定子电阻和转子电阻；X1为定子漏电抗包括槽漏抗、端部漏抗和谐波漏抗；X2为转子漏电抗，包括槽漏抗、端部漏抗、谐波漏抗和斜槽漏抗。
由于漏磁场有饱和现象，X1和X2为非线性参数。
等效电路中的各项参数均与定子电流、转子电流有关。
由于集肤效应R2和X2均为由图8.2所示的分布参数等效电路导出的等效值，且随转子滑差s变化。
所有转子参数都折算到定子侧。
在激磁回路中，X m为激磁电抗，R Fe为铁心损耗所对应的电阻。
X m是经过线性化处理的非线性参数，其数值随主磁场的饱和程度而变化。
外施相电压U1时，可方便地由电路分析得出定子电流11和折算到定子侧的转子电流12。
电磁功率P m可由下式确定：=3I2R2s电磁转矩T m为T PT = mm①式中⑴为同步转速，单位：rad/s(8.1)(8.2)图8.1一相的等效电路图8.2 一相的分布参数等效电路轴端输出机械转矩为T2= T m - TW式中f 为风阻和摩擦转矩 输出功率为 P = T ①222式中巴=3(1-s )为转子转速，单位：rad/s 输入功率为P1= P2 +P加 +PCu2+PFe+九 +P(8.5)式中，尸彳风摩损耗，尸cu2为转子铜损耗，P Fe 为铁心损耗，P Cu1为定子铜损耗，P s 为杂散损耗。
三相异步电机maxwell仿真实例
一、概述三相异步电机是工业上常见的一种电动机类型，它具有结构简单、可靠性高、维护成本低等优点，在各种领域得到了广泛的应用。
对三相异步电机进行仿真分析可以帮助工程师更好地理解其工作原理和性能特点，从而为电机的设计和优化提供重要参考。
本文将以maxwell 软件为工具，以一个实例来介绍如何进行三相异步电机的仿真分析。
二、仿真模型建立1、确定仿真目标为了准确地分析三相异步电机的性能，我们需要建立一个包含电机本体、叶片、绕组等关键部件的仿真模型，通过对电机内部电磁场的分布、电磁感应等进行仿真分析，最终得到电机的转矩特性曲线、功率因数等关键性能参数。
2、建立电机几何模型在maxwell软件中，我们可以利用建模工具来绘制三相异步电机的几何结构，包括电机的定子、转子、绕组等关键部件。
在建立几何模型时，需要考虑电机的实际结构和尺寸参数，以确保仿真结果的准确性和可靠性。
3、设置电磁材料属性较为准确的电磁仿真分析需要考虑电机内部的导体、磁性材料等特性，因此在建立模型时，需要设置相应的材料属性，包括导体的电导率、磁性材料的饱和磁导率等参数。
maxwell软件提供了丰富的电磁材料库，用户可以根据实际情况选择合适的材料进行设置。
三、仿真分析1、电机的空载特性分析通过maxwell软件进行仿真分析，可以得到三相异步电机在空载情况下的电磁场分布、磁通线密度等关键参数。
通过对电机空载时的电磁特性进行分析，可以了解电机内部的磁场分布规律，对电机的设计和改进提供重要参考。
2、电机的负载特性分析对于三相异步电机而言，其负载特性是评价其性能的重要指标之一。
通过maxwell软件进行仿真分析，可以得到电机在不同负载下的转矩-转速特性曲线，从而了解电机的负载特性，并对电机的应用场景和工作性能进行评估。
3、电机的启动特性分析三相异步电机的启动特性对其在实际工程应用中具有至关重要的意义。
基于maxwell软件进行仿真分析，可以得到电机在启动过程中的电磁特性分析结果，从而了解电机的启动工况下的电流、转矩等重要参数，为电机的启动控制和优化提供重要依据。
Y132m2-6三相感应电机设计
60．总漏抗
61．定子直流电阻
62．定子相电阻标幺值
63．有效材料
定子导线重量
式中C为考虑导线绝缘和引线重量的系数，漆包圆铜线取1.05
为导线密度
硅钢片重量
式中 为冲剪余量，取5×10-3m
64．转子电阻
导条电阻折算值
RB′=
=
=1.51
式中KB是叠片不整齐造成导条电阻增加的系数
端环电阻折算值
114.起动时转子漏抗
115.起动时总漏抗
116.起动时转子总电阻
117.起动时总电阻
118.起动时总阻抗
119.起动电流
误差 （合格）
120.起动时转矩倍数
下面将本台电机的主要性能指标与技术条件中的标准作一比较：
标准值
计算值
偏差
1.效率
0.853
0.836
-%
2．功率因数
0.78
0.70
+2.3%
Wedge Thickness (mm):5
Slot Liner Thickness (mm):0.3
Layer Insulation (mm):0
Slot Area (mm^2):120.388
Net Slot Area (mm^2):71.0002
Slot Fill Factor (%):45.3002
铁心有效长度
转子外径
转子内径先按转轴直径：
10．气隙的确定
11．极距
12．定子齿距
转子齿距
13．定子绕组采用单层绕组，交叉式，节距1-9，2-10，11-12
14．为了削弱齿谐波磁场的影响，转子采用斜槽，一般斜一个定子齿距 ，于是转子斜槽宽
电机实验仿真
实验十、三相异步电动机仿真实验一、实验目的及要求本实验给出了三相笼型异步电动机的仿真实验示例，要求根据该范例设计三相绕线型异步电动机的仿真实验电路，并进行相关实验项目的测试。
二、实验设备MATLAB/Simulink仿真软件三、实验内容及操作步骤1.SIMULINK仿真模型建立（1）打开MATLAB软件，在软件的左上角找到Simulink模块单击打开。
（2）点击左上角new model，或从左上角File-New-Model中建立一个Simulink仿真文件，新建立的仿真文件名字默认为untitled。
（3）在Simulink模块里寻找需要模块的方法有2种，以单相电压源（AC Voltage Source）模块为例，可在左边libraries-SimpowerSystems-Electrical Sources中找，或在Enter search term里进行搜索，在搜索区输入AC Voltage Source模块拖入Simulink 仿真文件，或右击AC Voltage Source模块Add to untitled。
在已经知道所要使用的模块时，使用直接搜索的方法更为快捷方便。
（4）连接各个模块，建立仿真模型。
2.三相笼型异步电动机直接起动实验（1）建立仿真电路及模块参数设置根据Simulink仿真模型建立过程建立仿真模型。
鼠标双击各模块可以对模块的参数进行设置。
异步电机模块（Asynchronous Machine SI Units）。
由于选用了预选模型（Preset model）15，所以其他的参数不必设置。
示波器（scope）。
双击scope2，在弹出窗口中点击左上角按钮，弹出一个设置窗口，将Number of axes设置为2.单相电压源（AC Voltage Source）。
通过设置峰值电压参数（Peak amplitude）来改变输出电压值。
由于Ua、Ub、Uc相位互差120°，所以Ua、Ub、Uc相位（Phase）分别为0°、240°、120°。
基于MATLABsimulink同步发电机突然三相短路仿真
目录第一章绪论 (3)1.1超导体闭合回路磁链守恒原理以及同步电机电枢反应原理: 31.2等效阻尼绕组的电流 (4)1.3三相短路计算的简化假设 (5)1.4发生短路故障时可能产生以下后果： (5)第二章Matlab简介 (6)2.1 MATLAB (6)2.2SimPowerSystem介绍 (7)第三章同步发电机突然短路的暂态过程仿真 (7)3.1同步发电机突然三相短路暂态过程简介 (8)3.2同步发电机突然三相短路的暂态过程的数值计算与仿真方法10 第四章有关暂态仿真实验图示 (12)第一章绪论在电源电压的幅值和频率保持恒定的情况下，三相电路发生三项短路的情形。
实际上，发生短路时，作为电源的发电机的内部也发生暂态过程，并不能保持其端电压和频率不变，一般讲，由于发电机转子的惯性较大，在分析短路电流时可以近似地认为转子保持同步转速，即频率保持恒定，但通常应计及发电机的电磁暂态过程。
三项短路虽然很少发生，但情况比較严重，且三相短路时电力系统仍是对称的，称为对称故障，故本次分析三项短路故障。
1.1超导体闭合回路磁链守恒原理以及同步电机电枢反应原理:（1）电机转子在结构上对直轴和交轴完全对称，定子三相绕组完全对称，在空间互差120°电角度。
（2）定子电流在气隙中产生正弦分布的磁动势，转子绕组和定子绕组间的互感磁通也在气隙中按正弦规律分布。
（3）定子及转子的槽和通风沟不影响定子及转子绕组的电感，即认为电机的定子及转子具有光滑的表面。
此外，假设:（1）在暂态过程期间同步发电机转子保持同步转速，即只考虑电磁暂态过程，而不计机械暂态过程。
（2）电机铁芯部分的导磁系数为常数，忽略磁路饱和的影响，在分析中可以应用叠加原理。
（3）发生短路后励磁电压始终保持不变，不考虑短路后发电机端电压降低引起的强行励磁。
（4）短路发生在发电机定子出线端口。
如果短路发生在出线端外，可以把外电路的阻抗合并至定子绕组的电阻和漏抗上，只要定子总回路的电阻交电抗仍小得多，则短路后的物理过程和出线端口短路是一样的。
三相异步电机maxwell仿真实例
下面是一个使用Maxwell进行三相异步电机仿真的简单示例：
步骤1：创建电机模型
在Maxwell中，首先需要创建一个电机模型。
可以使用3D 建模工具创建电机的几何形状，并设置电机的材料属性和线圈结构。
步骤2：设置边界条件
在仿真之前，需要设置适当的边界条件。
这通常包括定义电机周围的空气区域、设置导体的电气连接和绝缘等。
步骤3：定义电机的运行参数
定义电机的运行参数，如额定电压、额定频率、额定功率等。
这些参数将用于仿真电机在不同负载和电源条件下的性能。
步骤4：设置仿真参数
设置Maxwell仿真程序的参数，如仿真时间、时间步长等。
这些参数将影响仿真结果的准确性和计算时间。
步骤5：运行仿真
运行仿真程序，Maxwell将根据设置的边界条件、电机几何和运行参数，计算电机的电磁场分布、磁通、转矩等。
步骤6：分析仿真结果
分析仿真结果，可以查看电机的电磁场分布、磁通密度、转矩特性等。
这些结果可以帮助评估电机的性能和效率。
需要注意的是，Maxwell是一款商业软件，需要购买并学习如何使用。
此外，三相异步电机的仿真还涉及到许多细节和参数的设置，需要一定的专业知识和经验。
建议在进行仿真前，先学习Maxwell的使用方法，并深入了解电机的工作原理和相关仿真技术。
三相异步电动机proteus仿真
三相异步电动机proteus仿真摘要：一、三相异步电动机概述- 定义与特点- 应用场景二、Proteus 软件介绍- 概述- 功能与用途三、三相异步电动机Proteus 仿真步骤- 准备工作- 仿真操作流程- 结果与分析正文：一、三相异步电动机概述三相异步电动机是一种常见的电动机类型，其工作原理基于电磁感应。
相较于单相电动机，三相异步电动机具有更好的性能和更高的效率，因此在各种电气设备中得到了广泛的应用。
三相异步电动机通常用于驱动负载，例如风机、水泵和压缩机等。
二、Proteus 软件介绍Proteus 是一款电子设计自动化（EDA）软件，主要用于电子电路仿真、单片机系统开发以及PCB 设计等。
该软件具有强大的功能，可以模拟各种电子电路，并能够进行虚拟实验，以提高电路设计效率和减少开发成本。
三、三相异步电动机Proteus 仿真步骤在进行三相异步电动机Proteus 仿真之前，首先需要准备相关的模型和元件。
可以从网上下载三相异步电动机模型，或者使用Proteus 自带的元件库创建电动机模型。
接下来，按照以下步骤进行仿真：1.打开Proteus 软件，创建一个新的项目。
2.在元件库中，选择三相异步电动机模型，将其放入工作区。
3.连接电动机的电源，设置电压、频率等参数。
4.添加负载，例如一个电阻器或灯泡，以模拟实际应用场景。
5.设置仿真参数，例如仿真时间、步长等。
6.开始仿真，观察电动机的转速、电流等参数的变化。
7.分析仿真结果，检查电动机是否能够正常工作，如果发现问题，可以调整元件参数或电路连接，然后重新进行仿真。
通过以上步骤，可以完成三相异步电动机在Proteus 软件中的仿真。
仿真结果可以帮助我们更好地理解电动机的工作原理，以及在不同工况下的性能表现。
三相异步电动机变频调速与仿真
工 业 技 术118科技资讯 SC I EN C E & TE C HN O LO G Y I NF O R MA T IO N在当今世界发展潮流中,能源问题愈加凸显,电能作为消耗最多也浪费最多的能源中的一种,长久以来,各国学者专家把如何高效利用电能减少浪费作为研究课题;随着我国国民经济的飞速发展,电机应用于国民经济各个领域,推行高效的节能的电机保证电网稳定和安全运行、电能高效利用已成为必然趋势。
电机调速广泛存在于我们周围,其主要分类有直流电机和交流电机。
直流电机好控制,因此用在很多场合。
电力电子控制器件的发展、各种控制方法在应用上的逐步成熟,未来交流电机应用将远大于直流电机。
1 调速系统硬件电路的设计1.1 硬件概述基于TMS320LF2407A的总体硬件结构图如图1所示。
主电路选择交-直-交电压型变频器。
整流桥采用二极管三相整流全桥,逆变桥采用IPM作为功率器件,DC-link环节利用大电容滤波。
控制电路共两大部分,TMS320LF2407A DSP核心电路和其外部扩展电路。
1.2 逆变电路模块设计逆变电路采用IPM(Intelligent Power Module),有关IPM的优点前文已经做过介绍,在此主要是根据该文所控电机选用合适的IPM.逆变桥每个IGBT承受双向峰值电压为:V U U m 537380221 (1)考虑到2～2.5倍的安全系数,可取耐压值为1200V。
考虑 2～2.5 倍的安全裕量,通态峰值电流取25A。
因此,选用PM25RSB-120型IPM。
1.3 泵升电压限制电路设计由于电压型变频器很难实现再生制动,可用电阻Rb消耗电机制动过程中产生能量。
电机制动时,整流器与逆变器都工作在整流状态,此时电机发电,电容双向充电,DC环节的直流电压(泵升电压)就会变大,对此电压不限制,就可能击穿IGBT。
为此要给电动机提供一条降压路径。
IPM 自带制动单元,Br、B为其信号出入后, DSP通过图1中的两个10k的电阻 R1、 R2检测电容器端电压,测得电压高于正常直流电压一定倍数时,DSP 的 I/0 口发出信号,并经过光电隔离触发IGBT7,使其导通,从而使电容器储存的能量消耗在制动电阻上。
感应电动机仿真研究
感应电动机的仿真研究 1、空载起动 定子电流iA电磁转矩Te00.050.10.150.20.250.30.350.40.450.5-20-15-10-5051015202500.050.10.150.20.250.30.350.40.450.5-551015202530转速n动态Te-s2、突加阶跃负载①根据NN N9.55P T n 计算得出的T N =14.0067N·m ，但是由此仿真时电机不能00.050.10.150.20.250.30.350.40.450.5500100015000.10.20.30.40.50.60.70.80.91-5051015202530稳定运行。
先空载起动，在0.5s 时突加额定负载，仿真结果如下： 电磁转矩Te ：转差率s ：012345678910-551015202530012345678910246810121416动态转矩—转差率曲线：②突加负载转矩Tm=10N·m 时的仿真结果，同样空载起动，0.5s 突加负载。
电磁转矩Te ：246810121416-505101520253000.20.40.60.81 1.2 1.4 1.6 1.82-551015202530转差率s ：动态转矩—转差率曲线：0.20.40.60.811.21.41.61.8200.10.20.30.40.50.60.70.80.9100.10.20.30.40.50.60.70.80.91-50510152025303、突加周期性负载先空载起动，然后突加周期性冲击负载，如下所示，仿真结果如下所示。
负载曲线：转矩曲线：012345624681012141618转速曲线：4、断电后重新投入电网0123456-551015202530012345650010001500①加1/3的负载，在t=3s 时定子三相断电，在3.2s 时重新供电。
定子电流iA-t ：转速n-t ：转矩Te-t ：00.51 1.52 2.53 3.54 4.55-20-15-10-5051015202500.51 1.52 2.53 3.54 4.55-20002004006008001000120014001600②加1/3的负载，在t=3s 时定子三相断电，在3.2s 时重新供电。
matlab电机仿真精华50例
matlab电机仿真精华50例Matlab是一种功能强大的数学仿真软件，可用于电机仿真的建模和分析。
以下是50个精华的Matlab电机仿真例子，涵盖了各种不同类型的电机和相关问题。
1. 直流电机的速度控制仿真：使用PID控制算法实现直流电机的速度控制，并观察不同参数设置对性能的影响。
2. 三相感应电机启动仿真：模拟三相感应电机的启动过程，包括起动电流和转矩的变化。
3. 永磁同步电机的矢量控制仿真：使用矢量控制算法实现永磁同步电机的速度和转矩控制。
4. 步进电机的脉冲控制仿真：通过给步进电机输入脉冲信号来实现精确的位置控制。
5. 交流电机的谐波分析仿真：分析交流电机的谐波失真情况，并提供相应的滤波解决方案。
6. 混合动力电机系统仿真：模拟混合动力汽车中的电动机和传统发动机的协同工作，评估燃油效率和性能。
7. 电机热仿真：通过建立电机的热传导模型，分析电机工作过程中的温度分布和热损耗。
8. 电机故障诊断仿真：使用信号处理和模式识别技术，模拟电机故障的检测和诊断。
9. 电机噪声仿真：通过建立电机的声学模型，分析电机噪声产生的原因和控制方法。
10. 无感传感器控制的无刷直流电机仿真：通过仿真实现无感传感器控制的无刷直流电机的速度和位置控制。
11. 非线性电机控制仿真：研究非线性电机的控制问题，并提供相应的解决方案。
12. 电机的电磁干扰仿真：分析电机工作时对其他电子设备造成的电磁干扰，并提供抑制措施。
13. 电机振动分析仿真：通过建立电机的振动模型，分析振动的原因和控制方法。
14. 电机轴承寿命仿真：通过建立电机轴承的寿命模型，预测电机轴承的使用寿命。
15. 电机的能量回收仿真：研究电机能量回收技术，在制动或减速过程中将电机生成的能量回收到电网中。
16. 电机齿轮传动仿真：分析电机齿轮传动系统的动力学性能和传动特性。
17. 多电机系统仿真：模拟多电机系统的协同工作，包括电机之间的通信和同步控制。
18. 电机启动过电流仿真：分析电机启动过程中的过电流现象，并提供相应的限流解决方案。
三相异步电动机Matlab仿真..
中国石油大学胜利学院综合课程设计总结报告题目：三相异步电机直接启动特性实验模型学生姓名: 潘伟鹏系别: 机械与电气工程系专业年级: 20１２级电气工程专业专升本2班指导教师: 王铭2013年 6 月27日一、设计任务与要求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。
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的使用寿命。
但在电网条件和工艺条件允许的情况下,异步电动机也可以直接启动。
本次课程设计通过MＡTLAB软件建模模拟三相异步电动机直接启动时的各个元器件上的电量变化。
参考：电力系统matｌab仿真类书籍电机类教材二、方案设计与论证三相异步电动机直接起动就是利用开关或接触器将电动机的定子绕组直接接到具有额定电压的电网上。
由《电机学》知三相异步电动机的电磁转矩M与直流电动机的电磁转矩有相似的表达形式。
它们都与电机结构(表现为转矩常数）和每级下磁通有关，只不过在三相异步电动机中不再是通过电枢的全部电流,而是点数电流的有功分量。
三相异步电机电磁转矩的表达式为：（1-1）式中——转矩常数——每级下磁通——转子功率因数式(１－1)表明,转子通入电流后，与气隙磁场相互作用产生电磁力,因此，反映了电机中电流、磁场和作用力之间符合左手定则的物理关系，故称为机械特性的物理表达式。
该表达式在分析电磁转矩与磁通、电流之间的关系时非常方便。
从三相异步电动机的转子等值电路可知，（１-2)(1－3) 将式（1－2)、(1-3)代入(1-1)得：(１-4）一:我们做如下分析：1.当s=０时,,M＝０,说明电动机的理想空载转速为同步转速。
2.当s很小时,有,,说明电磁转矩T近似与ｓ呈线性关系,即随着M的增加,略有下降。
因而,类似直流电动机的机械特性,是一条下倾的直线。
3.当s很大时，有,,说明电磁转矩M近似与s成反比,即M增加时ｎ反而升高。
三相桥式电压型逆变器电路的建模与仿真实验
三相桥式电压型逆变器电路的建模与仿真实验摘要：本文在对三相桥式电压型逆变电路做出理论分析的基础上，建立了基于MATLAB的三相桥式电压型逆变电路的仿真模型并对其进行分析与研究，用MATLAB 软件自带的工具箱进行仿真，给出了仿真结果，验证了所建模型的正确性。
关键词：逆变；MATLAB；仿真第一章概述1.1电力电子技术顾名思义，可以粗略地理解，所谓电力电子技术就是应用于电力领域的电子技术。
电子技术包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。
通常所说的模拟电子技术和数字电子技术都属于信息电子技术。
电力电子技术中所变换的"电能"和"电力系统"所指的"电力"是有一定差别的。
两者都指"电能"，但后者更具体，特指电力网的"电力"，前者则更一般些。
具体地说，电力电子技术就是对电能进行变换和控制的电子技术。
更具体一点，电力电子技术是通过对电子运动的控制对电能进行变换和控制的电子技术。
其中，用来实现对电子的运动进行控制的器件叫电力电子器件。
目前所用的电力电子器件均由半导体材料制成，故也称电力半导体器件。
电力电子技术所变换的"电力"，功率可以大到数百兆瓦甚至吉瓦，也可以小到数瓦甚至是毫瓦级。
信息电子技术主要用于信息处理，而电力电子技术则主要用于电力变换，这是二者本质上的不同。
1.2电力电子技术的应用（1）一般工业中，采用电力电子装置对各种交直流电动机进行调速，一些对调速性能要求不高的大型鼓风机近年来也采用变频装置以达到节能的目的，除此之外，有些对调速没有特别要求的电机为了避免启动时的电流冲击而采用软启动装置，这种软启动装置也是电力电子装置。
电化学工业大量使用直流电源，电解铝、电解食盐水以及电镀装置均需要大容量整流电源。
电力电子产品还大量应用于冶金工业中的高频或中频感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源等场合。
电机大作业(MATLAB仿真,电机特性曲线)
电机大作业专业班级：电气XXXX姓名：XXX学号：XXX指导老师：张威一、研究课题（来源：教材习题4-18）有一台三相四极的笼形感应电动机，参数为kW 17=N P 、V 380=N U （△联结）、Ω=715.01R 、Ω=74.11σX 、Ω='0.4162R 、Ω=' 3.032σX 、Ω=2.6m R 、Ω=75m X 。
电动机的机械损耗W 139=Ωp ，额定负载时杂散损耗W 320=∆p ，试求额定负载时的转差率、定子电流、定子功率因数、电磁转矩、输出转矩和效率。
二、编程仿真根据T 形等效电路：运用MATLAB 进行绘图。
MATLAB 文本中，PN P N =，UN U N =，11R R =，11X X =σ，22R R ='，22X X ='σ，Rm R m =，Xm X m =，ao pjixiesunh p =Ω，ao pzasansunh p =∆。
定子电流I11，定子功率因数Cosangle1，电磁转矩Te ，效率Xiaolv 。
1. 工作特性曲线绘制MATLAB 文本：R1=0.715;X1=1.74;Rm=6.2;Xm=75;R2=0.416;X2=3.03;pjixiesunhao=139; pzasansunhao=320;p=2;m1=3;ns=1500;PN=17000;UN=380;fN=50; Z1=R1+j*X1; Zm=Rm+j*Xm; for i=1:2500s=i/2500;n0=ns*(1-s);Z2=R2/s+j*X2;Z=Z1+Zm*Z2/(Zm+Z2);U1=UN;I1=U1/Z;I110=abs(I1);Angle1=angle(I1);Cosangle10=cos(Angle1);P1=3*U1*I110*Cosangle10;I2=I1*Zm/(Zm+Z2);Pjixie=m1*(abs(I2))^2*(1-s)/s*R2;V=(1-s)*pi*fN;Te0=Pjixie/V;P20=Pjixie-pjixiesunhao-pzasansunhao; Xiaolv0=P20/P1;P2(i)=P20;n(i)=n0;I11(i)=I110;Cosangle1(i)=Cosangle10;Te(i)=Te0;Xiaolv(i)=Xiaolv0;hold on;endfigure(1)plot(P2,n);xlabel('P2[W]');ylabel('n[rpm]');figure(2)plot(P2,I11);xlabel('P2[W]');ylabel('I1[A]');figure(3)plot(P2,Cosangle1);xlabel('P2[W]');ylabel('gonglvyinshu'); figure(4)plot(P2,Te);xlabel('P2[W]');ylabel('Te[Nm]');figure(5)plot(P2,Xiaolv);xlabel('P2[W]');ylabel('xiaolv');（1）转速特性)(2P f n =（2）定子电流特性)(21P f I =（3）定子功率因数特性)(cos 21P f =ϕ（4）电磁转矩特性)(2P f T e =（5）效率特性)(2P f =η2. 机械特性曲线绘制1.改变U1值，实现降压调速：U1=（380,330,260,200,150V ） MATLAB 文本：R1=0.715;X1=1.74;Rm=6.2;Xm=75;R2=0.416;X2=3.03;pjixiesunhao=139;pzasa nsunhao=320;m1=3;p=2;ns=1500;PN=17000;UN=380;fN=50; Z1=R1+j*X1; Zm=Rm+j*Xm;U11=380;U12=330;U13=260;U14=200;U15=150; for k=1:1:5 if k==1 U1=U11; elseif k==2 U1=U12; elseif k==3 U1=U13; elseif k==4 U1=U14; else U1=U15 endfor i=1:1:2500 s=i/2500;n0=ns*(1-s);Z2=R2/s+j*X2;Z=Z1+Zm*Z2/(Zm+Z2);I1=U1/Z;I2=I1*Zm/(Zm+Z2);Pjixie=m1*(abs(I2))^2*(1-s)/s*R2; V=(1-s)*pi*fN;Te0=Pjixie/V;n(i)=n0;Te(i)=Te0;endplot(Te,n);hold on;endxlabel('Te[Nm]');ylabel('n[rpm]');降压调速时，临界转差率不变。
同步发电机三相短路仿真分析
一、同步发电机三相突然短路的电磁暂态分析同步发电机正常稳态运行时，励磁机施加于励磁绕组两端的电压为恒定的υf，励磁绕组中流过大小不变的直流电流i f,产生与定子绕组交链的磁链，在定子绕组中感应产生空载电势E q。
定子绕组与外部电路接通时，绕组中将有同步频率的交流电流i w。
各绕组电流分量物理过程分析：1、短路前稳态运行，有强制分量i w[0]和i f[0]。
2、短路瞬间，由于外界阻抗减小，定子绕组产生基频电流增量Δi w，为强制分量。
3、励磁绕组磁链守恒：定子Δi w出现导致相应的电枢反应磁链也增大，将减小励磁绕组原有的磁链，励磁绕组磁链守恒，励磁绕组中将增加一个直流分量Δi fa，并导致在定子回路中感应出一个附加的基频电流分量Δi w′，这两个电流都是没有外部电源供给的自由分量。
短路过程中，Δi w′将随Δi fa以定子绕组短接时励磁绕组的时间常数T d′按指数规律衰减到0。
4、定子绕组磁链守恒：电枢反应磁链的增大（包括Δi w和Δi w′二者所引起的磁链增量），将改变原有磁链的大小，为保持定子磁链守恒，短路瞬间定子绕组中必须产生一个大小与电枢反应磁链的增量相等、方向与之相反的磁链，定子绕组中应有一直流电流分量，该脉动直流可分解为恒定直流电流i ap和两倍同步频率的交流电流i2w两个分量，同时在励磁绕组中感应出一同步频率的交流电流Δi fw。
短路过程中，Δi fw将随（i ap+i2w）以励磁绕组短接时定子绕组的时间常数T a按指数规律衰减到0。
二、同步发电机三相突然短路的仿真2.1同步发电机突然三相短路电路模型同步发电机选用matlab/Simulink中的简化模型，参数如下：负载选用三相并联RLC负载元件，参数如下：短路通过三相电路短路故障发生器元件实现，参数如下：仿真时间为0.5s，故障发生器设定0.05s时发生短路故障，0.4s故障切除,仿真步长设为可变，算法为ode15s(stiff/NDF)。
三相异步电机新模型及其仿真与实验
三相异步电机新模型及其仿真与实验1 引言近年来，由于电机控制技术和控制装置的发展，异步电动机的应用范围越来越广泛。
变频调速技术的不断完善，使得异步电动机也能应用于过去只能使用直流电动机的领域，并有逐渐取代直流电动机的趋势。
异步电动机的变频调速控制技术要求对异步电动机实施反馈控制，异步电动机的模型对能否获得正确的控制策略有很大的影响。
至今为止，在三相异步电动机的控制和故障诊断研究[1-3]中，绝大多数采用的是著名的PARK模型。
然而，PARK模型要在电机三相参数是对称状态时才是正确的。
当电机内部发生故障时，这个条件一般不满足。
实践证明：变频调速控制系统在电机內部故障时会产生无效甚至有害的控制后果。
电机模型不合适是重要原因之一。
很多学者为建立模拟三相异步电机內部故障的模型做了大量工作[4-5]，经典的是基于有限元计算得到的模型，这类模型可以对电机参数不对称的状态进行详细地模拟[4]。
但这类模型一般都很复杂,不适用于在线应用。
三相异步电动机还有另一种模型，即原始的相轴线模型（ABC坐标模型，方程式(1)，(2)）。
这种模型在电机三相参数不对称时仍然可以使用。
但是，这种模型的缺点是其部分参数随着电机定、转子间相对位置的变化而变化，是由一组线性变系数微分方程构成的模型。
从应用的角度来看，由于异步电机的转差，定、转子间的相对位置不断变化。
要在线检测定、转子间的相对位置并用到实时控制中去是困难的。
所以，在三相异步电动机的变频调速控制中没有采用这套模型。
针对这个问题，人们提出了很多方案[6-9]：如把不对称相等值成同其它绕组对称的绕组与一附加绕组之和的方法[6]；采用参数辨识的方法[7]等等。
但由于这些方法的基础仍是采用PARK模型，只是对其修修补补，因而效果不好。
笔者在从事三相异步电动机的故障诊断研究中，也遇到了没有合适的电机模型的问题。
通过对三相电机运行的物理机理的分析和研究，构造了一个变换函数[10]。
使用该变换函数，得到了三相异步电机的新模型。
三相异步电机的建模与仿真
电气与电子信息工程学院《计算机仿真及应用B》题目：学号：姓名：班级：任课老师：三相异步电动机的建模与仿真一．实验题目三相异步电动机的建模与仿真二．实验原理三相异步电动机也被称作感应电机，当其定子侧通入电流后，部分磁通将穿过短路环，并在短路环内产生感应电流。
短路环内的电流阻碍磁通的变化，致使有短路环部分和没有短路环部分产生的磁通有相位差，从而形成旋转磁场。
转子绕组因与磁场间存在着相对运动而产生感应电动势和感应电流，即旋转磁场与转子存在相对转速，并与磁场相互作用产生电磁转矩，使转子转起来，从而实现能量转换。
三相异步电动机具有结构简单，成本较低，制造，使用和维护方便,运行可靠以及质量较小等优点，从而被广泛应用于家用电器，电动缝纫机，食品加工机以及各种电动工具，小型电机设备中，因此，研究三相异步电动机的建模与仿真。
三.实验步骤1.选择模块首先建立一个新的simulink模型窗口，然后根据系统的描述选择合适的模块添加至模型窗口中。
建立模型所需模块如下：1）选择simPowerSystems模块库的Machines子模块库下的Asynchronous Machine SI Units模块作为交流异步电机。
2）选择simPowerSystems模块库的Electrical Sources子模块库下的Three-Phase Programmable V oltage Source模块作为三相交流电源。
3）选择simPowerSystems模块库的Three-Phase Library子模块库下的Three-Phase Series RLC Load模块作为串联RLC负载。
4）选择simPowerSystems模块库的Elements子模块库下的Three-Phase Breaker模块作为三相断路器，Ground模块作为接地。
5）选择SimPowerSystems模块库的Measurements子模块库下的V oltage Measurement模块作为电压测量。
同步电机突然三相短路的仿真
在分析同步电机突然三相短路时，可以利用叠加原 理，即认为不是发生了突然短路，而是在电机的端头 上突然加上了与电机突然短路前的端电压大小相等但 方向相反的三相电压。这样考虑时，同步电机突然三 相短路问题就变成了下述两种工作情况的综合问题了。 （１）与短路前一样的稳定运行状况； （２）突然在电机端头加上与电机突然短路前的端电 压大小相等但方向相反的三相电压。 5.1 三相短路的物理过程 为使物理现象的分析更清晰，设电机在短路前空 载运行；短路过程中，转速保持同步速不变；励磁电 压不可调。分析以磁链守恒为基础，以无阻尼绕组电 机为重点。 1.无阻尼绕组电机的三相短路
被定子三相绕组所“捕获” 的磁链的磁场， i f 0 产生的磁场强度相等、 虽在短路瞬间与励磁电流 方向相同、但前者在空间不动，后者则随转子转动。 转子偏离其原始位置并继续向前转动时，被定子绕 组所“捕获” 的磁链的磁通，又穿越励磁绕组并 使其具有按正弦律以同步角频率交变的磁链的趋势。 励磁绕组又必须有一以同步角频率交变的交流电流 产生交变磁场，以抵制所“捕获” 磁链产生磁通 的穿越。这就是励磁绕组电流的另一分量——交流 i f 分量 。
至于三相短路时的电磁转矩，只要计及如下的规律： （1）由两个相对不动的磁场相互作用产生的转矩， 属单向转矩。 （2）由两个相对转动的磁场相互作用产生的转矩， 属交变转矩，其交变角频率对应于两磁场的相对角速 度。 三相短路时的电磁转矩中，包含有三类分量—— 单向分量、以同步角频率和以两倍同步角频率交变的 分量。 由于定子绕组和励磁绕组中所有自由电流分量都要衰 减，各电磁转矩分量也要衰减。衰减的时间常数，就 取决于相应的定子绕组和励磁绕组电流分量的衰减时 间常数。当短路进入稳态后，由于定子绕组中只有 i 分量、励磁绕组中只有i 分量，电磁转矩中也只有一 个单向分量。这单向分量就对应于稳态短路时定子绕 组电阻中的损耗。
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三相感应电动机起动动态过程仿真软件的开发及应用摘 要：本文利用MATLAB 语言强大的计算功能和计算结果可视化功能，对电动机起动动态过程进行仿真软件的开发，通过对一台投入使用中的电机进行起动动态过程的仿真，并对其结果进行分析。
关键词：感应电动机，软件开发，动态仿真Abstract : Using the calculating and consequence visualization functions of MATLAB ，this article developed a simulation softwares for start dynamic processes of motor ，simulated dynamic processes for one working motors and analysised the consequences.Key words : Induction Motor ，Software Development ， Dynamic Analysis随着科学技术的不断发展，电机已成为提高生活效率和科技水平以及提高生活质量的主要载体之一，这就要求我们对电机的运行特性有进一步的了解与掌握。
本文主要针对感应电动机的起动动态过程进行仿真软件开发及仿真。
1 仿真软件开发将电机的数学模型与MATLAB 语言的功能相结合，来编制电机在起动工况下的动态仿真软件。
在simulink 中建立感应电机的仿真模型，随后在MATLAB 的工作空间调用龙格-库塔函数，即可得到电机在起动条件下的仿真结果，再应用plot( )命令，得到感应电机的起动仿真曲线。
仿真程序流程图如图1所示。
对仿真软件的开发，主要可分为以下几个步骤： 1.1参数的选定为了编制程序的方便（包括界面可视性效果）及验证程序的正确性，首先选定一台由我公司制造的已知电机作为原型机，用其参数进行仿真软件的开发及模拟。
输入的参数包括：额定功率1800=N P KW ，额定转速1491/min N n r =，定子绕组接线系数0=k （星接），定子绕组相电 阻Ω=08999.0s R ，转子绕组相电阻Ω=10999.0r R ，定子绕组相漏抗Ω=0858.0ls X ，转 子 绕 组 相 漏 抗Ω=1405.0lr X ，定 子 绕 组 激 磁 电 抗 Ω=2895.3m X ，转子外径m D 65.02=，铁芯长m L t 83.0=，转动惯量24.113m Kg J m ⋅=，旋转阻力系数rad s m N Roma /0225.0⋅⋅=，定子绕组每相串联匝数1801=ω，定子绕组系数936.01=ωK ，转子槽数472=Z ，电机极对数2=p ，额定电压V U N 6000=，频率Hz f 50=。
输出的数据包括：不同的时间t 时，定、转子的三相电流A i 、B i 、C i 、a i 、b i 、c i ； 转子导条电流、电机转速及电磁转矩等数据。
图1 仿真程序流程图1.2仿真时长的确定一般电机在起动后的0.2s 内就会进入稳态运行状态，所以本文将仿真时长定为0.5s ，来分析电机的动态变化过程曲线。
1.3状态变量初值的确定设0 t 时电动机的定子三相绕组同时投入电网，定转子各相电流的初值均为0，电动机从静止开始起动，负载转矩T L =0 。
1.4积分步长的确定由于四阶龙格-库塔法计算精度较高，稳定性较好，计算量适中，且已经有不少可以利用的专用软件，所以本文采用了四阶龙格-库塔法来进行。
选定的积分步长都为0.0001s 。
1.5绘制曲线仿真程序运行结束之后在MATLAB 的工作空间（workspace ）中会存放所有的仿真数据。
本文将所有状态变量在每一个积分步长内积出的结果按时间顺序存放在相应的数组中，这样就可以方便的绘制出所有状态变量随时间变化的曲线和任意两个状态变量之间的变化曲线。
根据感应电机起动动态过程及仿真所需输入和输出的相关参数等，利用MATLAB 语言的强大功能及界面可视化优点，将电机动态分析的仿真界面设计成如图2所示：如图2所示的界面中，起动动态过程中的输出曲线包括了定子绕组相电压和时间，定子绕组相电流和时间，转子绕组相电流和时间，转子导条电流和时间，电机转速和时间，电磁转矩和时间，电磁转矩和转速这七个方面的关系曲线。
图2 感应电机起动过程动态分析的输入界面2 起动动态过程的仿真选择1台由我公司生产的样机进行分析，输入的参数同1.1。
0=t 时刻电动机的定子三相绕组同时投入电网，定、转子各相电流的初值均为零，电动机从静止开始起动，负载转矩T l =0。
不计铁心的磁饱和和与转子导体中的集肤效应，即认为电机的参数均为常值，电网电压亦为给定。
将原动机的参数按要求输入起动过程的界面中，取步长为0.0001s ，时间终值为0.5，由于笼型转子是自行短路，转子转角的初值可设为零，其余初值均取为零。
利用四阶龙格-库塔法，通过开发的软件即可算出电动机的动态起动过程，并得到变化曲线。
由于定子绕组直接与电网相连，绕组的相电压为电网给定的相电压，且电机的绕组三相对称。
定子绕组的A 、B 、C 三相的相电压幅值相等，相角互差120°。
感应电机在起动时，对电网呈现短路阻抗K Z ，通过感应电机的等效电路，并忽略励磁支路，则感应电动机的定子侧起动电流（相电流）st I 为：(2.1)感应电机在直接起动时，由于K Z 的标幺值*K Z 较小，一般只有0.14～0.25，而电压的标幺值1=*U 。
所以， ，即起动电流IST 约为额定电流的4～7倍。
随着电机的转速的不断提高，对电网的短路阻抗K Z 也增大，所以起动电流也逐渐减小，经过短暂的振荡后成较小值正弦波动，直到稳定，即为额定电流N I 。
定子绕组的B 、C 相的相电压、相电流的幅值与A 相相等，只是相角与A 相差︒120和︒240，且A 、B 、C 各相的相电流与对应相的相电压相角相等。
如图3所示。
定子绕组相电压 (V )()()K lr ls r s st Z UX X R R U I =+++=227~4==**K st U I图3 定子绕组相电压、相电流和时间曲线当感应电机的定子接到三相电源上时，定子绕组上将流过三相对称电流，气隙中将建立形成基波旋转磁动势 ，从而产生基波旋转磁场，其同步转速决定于电网频率和绕组的极对数：pfn 601=(2.2) 这个基波旋转磁场在短路的转子绕组中感应产生电动势E ，并在转子绕组中产生相应的电流，该电流与气隙中的旋转磁场相互作用，产生电磁转矩。
在电源接通初期，转子转速很小，也即转差率s 很大。
转差率s 是描述转速引入的量,转差率s 为同步转速1n 与转速n 之差对同步转速1n 的比值。
11n nn s -=(2.3) 在转子绕组中感应电动势BLV E =,其中B 为气隙中的磁通，与气隙的磁势有关，当输入电源一定时，则电机气隙中的磁通也为定值；L 为电机转子的在气隙磁场中的有效长度，也为定值；V 为转子导体相对气隙中旋转磁势的相对转速，即为n n V -=1，可化为n s V ⨯=。
所以，在电源接通初期，由于转子转速很小，相应的转差率很大，所以，转子中的感应电动势相应较大，则转子中的电流也较大；随着电磁转矩的进一步作用，转子的转速继续增大，转差率相应减小，感应电动势减小，则转子中的电流不断减小；当转子的转速增大到接近同步转速1n 时，转差率很小，转子与气隙中的旋转磁势相对转速也很小，感应电动势也较小，所以感应电流也很小，接近为零。
但转子仍受到电磁转矩的作用，转速还会继续增大，然而，当转速增大到与同步转速1n 相等时，转差率0=s 即0=⨯=n s V ，所以感应电动势E 也为零，电磁转矩也为零，转子没有受到感应转矩的作用，转子转速n 将减小，此时，转子与旋转磁场出现相对运动，立即产生感应电动势，同时产生相应的感应电流，电流与旋转磁场相互作用，也同时产生电磁转矩，使电机转子转速n 提高，直到同步转速1n ，然后再减小。
如此反复。
因此，电机转子绕组中的电流无限趋近于零，却不等于零。
转子绕组相电流与时间关系曲线如图4所示：时 间 (s)定子绕组相电流 (A )相电流 (A )图4的绕组上产生感应电动势，并由感应电动势产生感应电流，此瞬间感应电动势与感应电流同向，设为正方向。
且气隙磁场和转子绕组上感应电流互相作用，产生正向电磁转矩e T 。
然而，气隙旋转磁场的同步转速1n 远远大于转子的转速n ，当气隙旋转磁场超过转子旋转过一定角度，在转子的同一绕组上就可能形成负的感应电动势。
由于电动势的变化为瞬态的，而转子绕组却为感性元件，电流不能在瞬间变为零并且改变方向，所以电流逐渐减小，仍然为正，感应电动势和感应电流的方向出现不一致。
此时，气隙磁场和转子绕组上的感应电流相互作用产生总体的电磁转矩将减小，甚至可能出现反向的电磁转矩。
随着转子转速不断增大，转差率不断减小，旋转磁场在转子的同一绕组上形成的感应电动势逐渐稳定，恒为正或恒为负。
因此，转子绕组和气隙磁场互相作用形成的电磁转矩也逐渐趋于稳定，围绕着某一正的平均值，电磁转矩有一较大的由定子电流中的瞬态直流分量所引成的Hz 50振荡，然后振荡逐渐衰减。
对于对称三相电动机，虽然定子各相直流瞬态分量的大小与合闸瞬间有关，但是总体来看，它们所形成的空间向量的幅值却与合闸的瞬间无关，因此，电磁转矩的振荡幅值亦与合闸瞬间无关[36]。
由于转子转速的不断增大，转子与气隙磁场的相对转速不断减小，转子绕组上的感应电动势也不断减小，因此转子绕组上的相电流逐渐减小，电机的电磁转矩也不断减小，最终会趋于零,但却不能为零。
如图5所示。
图5 电机起动时电磁转矩与时间关系曲线综合电机的转子电流和电磁转矩的动态曲线分析可知，电机的转速受到电磁转矩的作用，定子电流、转子绕组电流的影响，转子转速从零开始加速。
电机的加速转矩a T 应为电机的电磁转矩Te 减去空载起动转矩0T ，即：（2.4）4时 间 (s)电磁转矩(N .M )dt dng GD dt d J T T T e a 602420π=Ω=-=其中J 为机组的转动惯量，为常数，2GD 为机组的飞轮矩，也为常数。
因为空载时电机的空载转矩比电磁转矩小得多，0T 可以忽略不计，式(2.4)可化为：(2.5)由式(2.5)可以看出电动机转速的加速度与电磁转矩成正比。
所以起动初期，电机的电磁转矩很大，电机转速加速度也很大，电机的转速迅速增大；随后，电磁转矩逐渐下降，电机转速加速度也下降，电机逐步趋于稳定，达到额定转速()min /1490r nN =。
其转速与时间动态曲线如图6所示。
图6 电机起动时电磁转矩、转子转速和时间关系曲线3 结语本文利用MATLAB 语言对感应电机的起动动态过程进行了软件开发。