三相异步电机的建模与仿真(可做考试答卷用)
三相异步电动机矢量控制调速系统的建模与仿真
文章编号:1008-3499(2001)02-0023-04三相异步电动机矢量控制调速系统的建模与仿真李家荣,邓智泉(南京航空航天大学自动化学院,江苏南京210016)摘要:简述了Matlab/Simulink软件的核心内容及已获实际应用的异步电机矢量变换控制系统的数学模型,介绍了用Matlab/Simulink为该系统建立完整仿真模型的过程,最后给出仿真结果O 关键词:异步电动机;矢量控制;调速系统;仿真;模型中图分类号:TM343.22文献标识码:A0引言异步电动机矢量变换控制系统和直接转距控制系统都是目前已获得应用的高性能异步电机调速系统,对比直接转矩控制系统,矢量变换控制系统有可连续控制~调速范围宽等优点,因此矢量变换控制系统仍为现代交流调速的重要方向之一O本文一则介绍一种实用化的异步电机矢量变换控制系统,二则通过用Matlab语言为该系统建立仿真模型的过程,使读者能熟悉Matlab软件的应用并掌握之OI Matlab/Simulink环境及特点Matlab是集命令翻译~科学计算于一身的一套交互式软件系统O它除了传统的交互式编程之外,还提供了丰富可靠的矩阵运算~图形绘制~数据处理~图像处理~方便的WindOWs编程等便利工具O Simulink是MAT~W0RKS软件公司为Matlab开发的系统模型图形输入和仿真工具O Simulink提供了丰富的模型库供构造完整的系统使用O其模型库包括:源环节~汇环节~离散时间环节~线性环节~非线性环节~连接环节~其他环节OMatlab/Simulink是开放的编程环境,它允许用户开发自己所需的模型,通过成组封装扩充现有的模型库O要建立自己的模型,方法主要如下:(1)利用现有模型组合成新模型O(2)使用Matlab/Simulink模型调用MAT-LAB函数,适于构造成y=f(I)型的函数O(3)通过S-functiOn模型构造,适于解决I/=AI-Bu型微~差分方程O总的来说,方法(1)和(2)具有局限性,适合构造较为简单的模型O方法(3)是M/S最具特色的编程方式,它在构造多输入,多输出,非线性,强耦合的复杂多变量系统时具有表述方式接近数学表述,编程简洁,计算速度快的优点O下面本文针对矢量变换控制系统各环节的不同特点综合运用上述三种编程方式建立完整的系统模型进行仿真O2异步电机矢量变换控制系统的建模与仿真2.1感应电机的状态空间模型本节将描述异步电机的数学模型,并用M/S的S-functiOn构造出其模型O在静止O,B坐标系统中,将异步电机方程写为状态方程组I/=AI-Bu形式,其中I为状态变量,u为输入变量,A~B为系数矩阵O在异步电机状态方程中,转子磁链和定子电流为状态变量,定子电压为输入变量Oddtarbrz aszTL1bs=-R rL r-c rR r L mL rc r-R rL rR r L mL rL m R rhL rL m c rh-R s L r2-R r L m2hL r-L m c rhL m R rhL r0-R s L2r-R r L2mhLTL1r-第10卷第2期2001年6月淮海工学院学报JOurnal Of~uaihai institute Of TechnOlOgyVOl.10NO.2!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!June2001收稿日期:2001-03-09a b asbsL /IL /I ~as~[]bs,(1)其中,R s 7定子绕组电阻; 7微分算子;R 7转子绕组电阻;I =L s X L -L m X L m ;L s 7a 轴上定转子等效绕组自感;c 7转子角速度;L 7b 轴上定转子等效绕组自感;L m 7坐标系中定子与转子间同轴等效绕组间的互感,电机的电磁转矩方程为,T e =N L mL( a bs - b as ),(2)机械转速方程为,dcdt=(T e -T 1-Dc )/J ,(3)2.2仿真模型图1为用Marlab /Simulink 对矢量变换控制系统建立的仿真模型,限于篇幅,仅讨论几个主要环节模块的建立,图1矢量变换控制系统仿真模型Fig .1The simulation model of vector alternate control system2.2.1电流控制变频器为保证变频器输出正弦波形的电流,选择了电流控制的变频器,变频器是电压源型,电流控制变频的模型如图2所示,其中U %a ,U %b ,U %c 与U a ,U b ,U c 的关系为,U ab =V a -V b ,U bc =V b -V c ,U ca =V c -V a ,U a =(U ab -U ca )/3,U b =(U bc -U ab )/3,U c =(U ca -U bc )/3,图2电流控制变频的模型Fig .2The model of f reguency conversion by current control2.2.2电机模型所建立的电机模型如图3所示,42淮海工学院学报 2 1年6月图3电机模型Fig .3The mOtOr mOdel图中U a ,U b ,U c 为三相电源,T L 为负载转矩,z a ,z b ,z c 为电机三相定子电流,c r 为转子角速度O 在电机模块中,三相电压U a ,U b ,U c 经坐标变换,转换成O ,B 坐标下的两相电压U a1,U b1,与检测出的角速度c r 一起构成一个矢量,作为式(1)的已知量,通过S -function 计算出定子电流和转子磁链;根据(2)求出电磁转矩T e ,再通过转距模型,计算出转子角速度c r O2.2.3转子磁链观测模型众所周知,矢量变换就是通过坐标变换,将异步电机等效成直流电机,从而可获得与直流电机一样优良的异步电机调速特征O 通常,我们将定子电流z a ,z b ,z c 经过三相/二相和旋转坐标变换后,可等效成同步旋转坐标下的直流电流z m ~z t ,z m 相当于励磁电流,z t 相当于与转矩成正比的电枢电流,其中:z m =T 2p-1L m2,z t =c f T 2L m2,(4)T 2为转子电路时间常数; 2为转子磁链;c f 为转子滑差角速度O 转子磁链观测模型如图4所示O 利用式(4),可获得转子磁链 2和转子滑差角速度c f O c f 与实测的转子角速度c r 相加,可获得转子旋转磁场角速度c S ,再经积分,即可得转子磁链相位角O图4转子磁链观测模型Fig .4The mOdel Of view by rOtOr magnetic f ield2.3仿真结果建立了仿真模型后,准备了仿真所必需的数据后,就可以进行仿真了O所选用的异步电机的性能参数如下所示:定子电阻:R S =2.460;转子电阻:R r =2.310;定子电阻:L S =O.14~;转子电感:L r =O.14~;转动惯量:J =O.OO2276kg m 2;电机相对数:n p =2;负载转矩:T L =5N m O52第2期李家荣等:三相异步电动机矢量控制调速系统的建模与仿真选择的转速指定值为1440r /min 获得了转速 定子电流 电磁转矩等曲线0图5~图6~图7分别为他们在起动过程中的仿真曲线0通过仿真结果表明 本文所阐述的异步电动机矢量控制调速系统具有优良的静~动态特性图5转速仿真曲线Fig .5The simulated curVe by rotationalspeed图6定子电流仿真曲线Fig .6The simulated curVe by statorcurrent图7电磁转矩仿真曲线Fig .7The simulated curVe by electromagnetic turning sguare3结束语本文系统而简略地介绍了Matlab /Simulink 介绍了基于Matlab /Simulink 的异步电机矢量控制系统的建模与仿真 希望本文能帮助读者尽快掌握Matlab 软件在动态仿真中的应用0参考文献:[1]陈伯时 陈敏逊.交流调速系统[M ].北京:机械工业出版社 1998.[2]陈坚.交流电机数学模型及调速系统[M ].北京:国防工业出版社 1989.[B ]王成元.矢量控制交流伺服驱动电动机[M ].北京:机械工业出版社 1995.[4]张志涌.精通MATLAB [M ].北京:北京航空航天大学出版社 2000.作者简介:李家荣(1972-) 女 江苏盐城人 盐城工学院讲师 南京航空航天大学硕士在读 从事于电机控制研究0Modelling and Simulation of vector Control adj ustable -speedSystem of asynchronous MotorLI ]ia -rong DENG Zhi -guan(Dept .of Automatic Control Nanjing university of Aeronautics g Astronautics Nanjing 210016 China )abstract :Intro d uction is ma d e to the core contents of Matlab /Simulink soft W are an d the applie d maths mo d el of vector control a d justable -spee d system of asynchronous motor .Mean W hile a brief account is giv-en to the process in W hich simulation mo d el is establishe d for this system by Matlab /Simulink as W ell as the simulation results .K ey W ords :asynchronous motor ；vector control ；a d justable -spee d system ；simulation ；mo d el(本文责任编校:褚金红)62淮海工学院学报2001年6＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝月。
三相异步电机在SIMULINK下的建模与仿真
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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.
基于模糊PI控制的三相异步电机Simulink建模与仿真
２ 控 制 系统 仿 真模 型搭 建 原 理
图 ３ 控制 系统 的仿真模型
整个 控制 系 统 仿 真模 型 搭 建 的 原 理 图如 图 ２所
示。
整个 仿 真 模 型包 括 了 Ｃａｋ 换 、 ａｋ变 换 、 ｌ ｅ变 ｒ Ｐｒ 磁
通估 计器 、 速 调 节 、 通 调 节 、 矩 调 节 、ａｋ反 变 转 磁 转 Ｐｒ 换 、ｌ ｋ 反 变换 和 电流控 制器 等 模 块 ， Ｃａ ｅ ｒ 其详 细 结构 将
ｔ ｍ ｉ ｕ ｚ — Ｉｃ ｎｒ ｌｈ ｓ ｅ ｃ ｌ ｎ ｅ ｏｍａ ｃ ｓ ｏ ｔｒ ｎ ，ａ ｃ ｌ ｒｔ ｇ ａ ｄ ｓ ｅ ｄ ｒ ｇ ｌ ｔ ｎ ｅ ｗ ｔ ｆ ｚ ｙ Ｐ ｏ ｔ ａ ｘ ｅ ｌ ｔｐ ｆ ｒ ｎ ｅ ｆｓａ ｔ ｇ ｃ ｅ ｅａ ｉ ｎ ｐ ｅ ｅ ａｉ ． ｈ ｏ ｅ ｉ ｎ ｕ ｏ
ｐ ａ ｅ ａ ｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ｔｒｖ ｃｏ ｒｑ ｅ ｃ ｏ ｖ ｒ ｉｎ ｃ ｎ ｒｌｓ ｓｅ ｆ ｒｔｅ ｄ ａ ｈ ａ ｍ ｔｒｎ ｕ ．Ｔ ｅ ｓｍｕ ａｉｎ ｍｏ ｅ ｒｔｅ ｃ ｎ ｒｌ ｈ ｓ ｓ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓ ｍｏｏ ｅ ｔｒｆｅ ｕ ｎ ｙ ｃ ｎ ｅ ｓｏ ｏ ｔｏ ｙ ｔｍ ｏ ｉｐ ｒｇ ｍｅｅ ｉ ｇ ｐ ｍｐ ｈ ｉ ｌｔ ｄ ｌ ｏ ｔ ｈ ｏ ｏ ｆ ｈ ｏ
Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ：ｔ ｒ ｅ ｐ ｓ ｓ ｎｃ ｒ ｎ ｕｓｍｏ ｏ ； ａ ｈｒ ｇ ｍｅｅｒｎ ｍｐｓ； Ｄ ；ｕｚｙ－ ｏ ｒ ｌ ｈ ｅ — ｈａ ｅ ａ ｙ ｈ ｏ ｏ ｔ ｒ ｄｉｐ ａ ｍ ｔ ｉ ｇ ｐｕ ＰＩ ｆ ｚ ＰＩｃ ｎｔｏ
０ 引 言
随 着生 产 的发展 和生 活 质 量 的不 断提 高 ， 量泵 计
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. 实验原理三相异歩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，致便有短路环部分和没有短路环部分产生的磁通有柏位差，从而形成施转磁场。
转于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，即建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，便转于转起来，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，制進，使用和维护方便，运行可靠以氏质量较小等优点，从而被广泛应用于家用电器，电动缝纫机，食品加工机以各种电动工具，小型电机设备中，闵此，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 型窗口，然后根据系统的描述逸择合适的模块添加至棋型窗口中。
建立模型所需模块如下：1 ）选择simPowcrSystcms 棋块库的Machines 子棋块库下的Asynchronous Machine SI Units 模块作为交流异步电机。
2）选择simPowerSvstems 块库的Electrical Sources 子模块库下的Three-Phase Programmable Voltage Source模块作为三相交流电源。
3）选择simPowerSvstems 棋块库的Three-Phase Library 于模块.库下的Three-Phase Series RLC Load模块作为串联RLC负载。
4）选择simPowerSvstems模块.库的Elements子模块库下的Three-Phase Breaker棋块作为三相断路器，Ground模块作为接地。
三相异步电动机proteus仿真
三相异步电动机proteus仿真
（实用版）
目录
1.三相异步电动机的基本概念和结构
2.Proteus 仿真软件的介绍和应用
3.三相异步电动机在 Proteus 中的仿真步骤
4.仿真结果的分析和应用
正文
三相异步电动机是一种常见的电动机类型，其结构主要包括定子部分和转子部分。
定子部分由机座、定子铁心和定子绕组组成，转子部分则由转子铁芯和转子绕组构成。
三相异步电动机的工作原理是利用定子绕组中的交流电流产生旋转磁场，这个磁场会作用于转子铁芯上，使得转子铁芯产生转矩，从而驱动电动机的转子旋转。
Proteus 仿真软件是一款专门用于电子电路仿真的软件，它可以模拟各种电子电路的工作过程，并提供各种分析工具，帮助用户进行电路设计和优化。
在 Proteus 中进行三相异步电动机的仿真，首先需要创建一个三相异步电动机的模型，这个模型可以包括定子绕组、转子绕组、定子铁心、转子铁芯等部分。
然后，用户可以设置电动机的参数，例如电压、频率、电流等，并设置仿真时间。
在仿真过程中，Proteus 软件可以提供实时的波形图和数据分析，帮助用户了解电动机的工作状态和性能。
例如，用户可以通过波形图查看电动机的电压、电流、功率等参数的变化情况，并通过数据分析工具进行进一步的分析和优化。
仿真结果可以帮助用户验证电动机的设计和优化方案，并预测其在实际工作中的表现。
例如，用户可以通过仿真结果分析电动机的起动性能、负载能力、效率等指标，并根据分析结果进行进一步的设计和优化。
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基于MATLAB三相异步电机的建模与仿真
; D =ω 1 Ls r 2
电机的电磁转矩为 :
Te = np Lm ir1Ψ2 Lr
( 7)
电机的运动方程为 : ω J d Te - TL = ・
np dt
( 8)
式中 , Te 为电机的电磁转矩 ; TL 为电 机负载转矩 ; np 为电机的极对数 ; J 为电机
图 1 三相异步电机仿真系统
1 异步电机的仿真数学模型
利用 MATLAB 进行电机运行状态仿 真 ,最为关键的是建立起一个便于仿真的 电机模型 。在本文的实例中 , 将在同步旋 转两相坐标系下对一个直接接入三相电网 的异 步 鼠 笼 电 机 建 立 一 个 可 方 便 用 于 MATLAB 仿真的电机模型 。 为了区分于一般的同步旋转 d、 q 坐标 系统 ,这里采用 M、 T坐标轴代替 d、 q轴 , 且令 M 轴与电机中转子总磁链 Ψ 2 方向一 致 (转子总磁链 Ψ 2 等于气隙磁链 Ψ g 与转 子漏磁链 Ψ 21 之和 ) 。也就是说 , 把 M 轴 定向到 Ψ 2 的方向 。由于 Ψ 2 固定在 M 轴 方向上 ,所以转子磁链在 T轴方向上就没 有分量 ,即 ΨM2 =Ψ 2 。而转换到两相同步 旋转坐标系统的一个突出优点是 : 当 A、 B、 C 三相系统中的变量是正弦波时 , M、 T坐 标变量是直流量 。根据相关文献 , 我们可 知异步电机在两相同步旋转坐标系上按转
该电机数学模型是由电源 ( Electrical Sources ) 、 测 量 ( M easurements ) 、 电机 ( machines ) 、 电 力 电 子 ( Power Electron2 ics) 、 线路 ( Elements) 、 连接器 ( connectors) 等元 件 构 成 。调 用 MATLAB / SI MUL I NK 中的 Simpower System s环节中各相关环节 模块 ,并将其连接起来 ,就可得到该电机数 学模型的仿真模型 。图 1 所示的是一个三 相异步电动机仿真系统图 , 在使用该仿真 模型时 , 只需要输入电机定子 、 转子的电 阻、 感抗和负载转矩等参数 ,就可以进行仿 真。
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。
第六章三相异步电动机的建模与特性分析习题答案(精)
第六章习题答案一.简答题6.1为什么异步电动机只有转子转速与旋转磁场的同步速存在差异时才能产生有效的电磁转矩？而同步电动机却需要转子转速与旋转磁场的同步速完全相同才能产生有效的电磁转矩？答：异步电动机只有转子转速与旋转磁场的同步速存在差异时，转子才能切割定子旋转磁场，产生感应电势和感应电流，这样转子感应电流和旋转磁场相互作用才能产生电磁转矩驱动转子旋转。
尽管转子转速与旋转磁场同步速不同，但是转子励磁磁势2相对于定子却是以同步速旋转，即定转子励磁磁势相对静止，均以同步速相对于定子旋转。
同步电机转子为直流励磁，转子以同步速相对于定子旋转，定转子励磁磁势同样相对静止，以同步速相对于定子旋转。
只有这样才能产生有效的电磁转矩。
6.2一台三相异步电动机铭牌上标明fN=50Hz，额定转速nN=740r/min，试问这台电机的极对数是多少？而定转速下转子绕组所感应的电势（电流）的实际频率是多少？答：由于其额定转速为740r/min,则其同步速为750r/min,根据同步速公式n1=n−nN750−74060f1其极对数p=4；有转差率公式sN=1=≈0.013，转子绕pn1750 组感应电势（电流）的实际频率f2=sNf1=0.013×50=0.667Hz。
6.3为什么采用分布短距绕组可以削弱高次谐波，确保电势波形接近正弦？为了消除7次和5次谐波，线圈的节距如何选择？答：异步电动机定子绕组采用分布短距绕组，相对于集中整距绕组来说绕组有效匝数从Ny变为Nykw匝，分别引入了短距系数ky和分布系数kq，分别使基波和高次谐波的幅值均得以削弱，但是高次谐波的幅值由于短距系数kyv和分布系数kqv随谐波次数的增加迅速减小而得以迅速减小。
所以采用分布短距绕组使基波稍微削弱但是可以大大削弱高次谐波，从而使电势波形接近正弦。
为了消除7次15和5次谐波，线圈的节距应取y=(1−)τ=τ。
6616.5若三相异步电动机的气隙增大，其空载电流电流和定子的功率因数如何变化？答：若三相异步电动机的气隙增大，则主磁路的磁导减小，由于定子电压不变，则根据U1≈E1=4.44f1N1kw1Φm，主磁通Φm基本不变，再根据磁路的欧姆定律F=Ni=Φm，则励磁电流Im增大，空载电流I10就是励磁电流，即空载电流I10随Λm2气隙的增大而增大；又由于主磁通Φm基本不变，则定子铁耗pFe=m1Imrm不变，&=I&+I&，其中I&为有功电流，表征磁路中有功功根据磁路的电参数等效，Im0a0u0a&不变，这样励磁电流I的增率铁耗的有功电流，由于铁耗不变则其有功电流Im0a&的增大造成的，故定子的功率因数大主要是由于其无功电流（纯磁化电流）I0u 2要降低。
电机模拟仿真考核试卷
A.仿真可以节省时间
B.仿真可以节省成本
C.仿真可以完全替代实际试验
D.仿真可以提高设计效率
11.在电机仿真过程中，以下哪个因素可能导致仿真失败（）
A.模型参数设置不合理
B.计算机性能不足
C.时间步长过大
D. A和B
12.以下哪个软件主要用于电机仿真中的磁场分析（）
7.在进行电机仿真时，以下哪些做法是合理的（）
A.采用合适的模型精度
B.选择合适的仿真算法
C.忽略所有的小量效应
D.进行多次仿真以验证结果
8.电机仿真在以下哪些领域有应用（）
A.新电机设计
B.现有电机优化
C.故障诊断
D.教育培训
9.以下哪些是电机仿真中可能遇到的挑战（）
A.模型与实际电机行为之间的差异
4.电机仿真可以完全替代实际电机试验。（）
5.仿真过程中，选择合适的时间步长对于获得准确结果非常重要。（√）
6.在电机仿真中，不需要考虑电机的外部环境因素。（）
7.电机仿真可以大幅度减少电机设计的时间和成本。（√）
8.电机仿真分析只能用于预测电机的电磁性能。（）
9.在电机仿真中，所有的仿真软件都能提供相同的结果。（）
电机模拟仿真考核试卷
考生姓名：__________答题日期：__________得分：__________判卷人：__________
一、单项选择题（本题共20小题，每小题1分，共20分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1.电机仿真的基本目的是（）
A.降低成本
B.提高效率
C.减少人力
标准答案
一、单项选择题
1. D
2. A
3. C
三相异步电动机proteus仿真
三相异步电动机Proteus仿真引言三相异步电动机是电力系统中常见的一种电动机，具有广泛的应用。
在实际应用中，为了验证电动机的性能并进行故障诊断，可以使用电路仿真软件进行虚拟仿真。
Proteus是一款非常常用的电路仿真软件，可以进行电路的建模、仿真和调试。
本文将介绍如何使用Proteus进行三相异步电动机的仿真以及仿真结果的分析。
三相异步电动机的原理三相异步电动机是利用交流电的特性，在三相对称均匀磁场的作用下产生转矩的电动机。
它由定子和转子两部分组成。
定子是由三个对称分布的线圈组成，在电流通过时产生旋转磁场。
转子是一个可以自由旋转的铜棒，通过与旋转磁场的作用，产生转矩使转子旋转。
三相异步电动机的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：1.三相交流电通过定子线圈，产生旋转磁场；2.旋转磁场切割转子导体，产生感应电动势；3.感应电动势在转子上产生电流，产生的电流与磁场相互作用，产生转矩；4.转矩将转子旋转，实现能量转换。
Proteus仿真环境搭建在进行三相异步电动机的Proteus仿真之前，我们需要先搭建仿真环境。
首先，确保你已经安装了最新版本的Proteus软件。
然后，按照以下步骤进行操作：1.打开Proteus软件，创建一个新的工程；2.在工程中添加一个电源模块，表示三相交流电源；3.在电源模块的输出端添加一个三相异步电动机模块；4.连接电源和电动机模块的输入输出端口。
完成以上步骤后，我们已经成功搭建了三相异步电动机的Proteus仿真环境。
三相异步电动机Proteus仿真参数设置在进行三相异步电动机的Proteus仿真之前，我们需要对仿真参数进行设置。
参数设置的准确性将直接影响到仿真结果的准确性。
下面是一些常用的参数设置方法：1. 电源参数设置在电源模块中，我们需要设置交流电源的参数，包括电压、频率等。
根据实际情况设置合适的参数值。
2. 电动机参数设置在电动机模块中，我们需要设置电动机的参数，包括定子的线圈数、转子的电阻、自感等。
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。
三相交流异步电机矢量控制系统仿真建模
现 电机运 动过 程 中转 速和 转矩 的 准确计 算 ； 所设 计 的参数 化 仿 真模 型 可 用 于三 相 交流异 步 电机 矢量 控
制 系统 仿 真 研 究 ．
０ 引 言
三相 交流 异 步 电机 具有 结构 简 单 、 制 造方 便 、 可 靠性 高 和价 格便 宜 等 特点 ， 在 工业 生产 和 日常 生 活
领域 中得 到 了广 泛应 用 ． 随 着 三相 交 流 异 步 电机 应 用领 域 的不 断拓 宽 ， 对 三 相 交 流 异步 电机 控 制 系统
的设 计 要求 也越 来 越 高 ， 需 要 协 调 考虑 控 制 系统 的
控制 性 能 、 成 本 和开发 周期 ． 矢 量控 制是 当前 三相 交
三相 交流 异 步 电机 在 ｄ—ｑ坐 标 系 下 的数 学模
Ｌｍ Ｌ，
型可 用如 下方 程式 描述 ． 电压 方程 ：
摘 要 分析 了三 相 交流异 步 电机 的数 学模 型 ， 介 绍 了三相 交流异 步 电机 的 矢量控 制 原理． 采 用模块 式 设计 方 法和 结构化 设 计方 法 ， 开发 了基 于 ＭＡＴＩ ＡＢ ／ ｓ Ｉ Ｍｕｕ ＮＫＶ 参数 化 三相 交流异 步 电机 矢量控 制
仿真模 型 ． 该模 型 的输入 参数 为 电机 转子 目标 转速 和 转子 实 时转速 ， 输 出参数 为 电机 输 出转矩 ． 基 于建
∞ １ Ｌ
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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。
基于MATLAB_SIMULINK三相交流异步电机SPWM控制调速的仿真与研究
基于MATLAB_SIMULINK实现三相交流异步电机SPWM调速控制的仿真与研究课程名称：电气工程课程设计基于MATLAB_SIMULINK三相交流异步电机SPWM控制调速的仿真与研究一．PWM控制的基本原理在采样控制理论中有一个重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲在具有惯性的环节上，其效果基本相同。
冲量即指窄脉冲的面积。
这里所说的效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。
如果把各输出波形用傅里叶变换分析，则其低频段非常相近，仅在高频段略有差异。
当窄脉冲的形状不同，而它们的面积相等，那么，当它们分别加在具有惯性的同一个环节上时，其输出响应基本相同。
当窄脉冲变为单位冲击函数时，环节的响应即为该环节的脉冲过渡函数。
脉冲越窄，各脉冲响应波形的差异也越小。
如果周期性的施加脉冲，则响应也是周期的，用傅里叶级数分解后将可看出各波形在低频段的特性将非常接近，仅在高频段有所不同。
上述原理即称之为面积等效原理，它是PWM控制技术的重要理论基础。
下面分析如何使用一系列等副不等宽的脉冲来代替一个正弦波。
将正弦半波分成N等份，就可以把正弦半波看成是由N个彼此相连的脉冲序列所组成的波形。
这些脉冲宽度相等，都等于π/N，但幅值不等，且脉冲顶部不是水平直线，而是曲线，各脉冲的幅值按正弦规律变化。
如果把上述脉冲序列利用相同数量的等副而不等宽的矩形脉冲代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦波部分的中点重合，且使矩形脉冲和相应的正弦半波部分面积相等，而得到一系列的脉冲序列，即PWM波形。
根据面积等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的。
对于正弦半波的负半周，也可以用同样的方法得到PWM波形。
像这种脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形，也称之为SPWM（Sinusoidal PWM)波形。
二．电压型PWM逆变电路及其控制方法本实验采用调制法，即把希望输出的波形（正弦波）作为调制信号，把接受调制的信号作为载波，通过信号波的调制得到所期望的PWM波形。
基于MATLAB的三相异步电动机的建模与仿真研究
《基于MATLAB的三相异步电动机的建模与仿真研究》工作特性，然后对基于基于MATLAB的三相异步电动机的建模与仿真进行了重点分析，以供广大读者参考。
【关键词】MATLAB 三相异步电动机建模仿真1 MATLAB简介MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，可以为三相异步电动机提供数值计算能力、专业水平的符号计算功能、可视化建模和仿真等功能。
矩阵是MATLAB的基本数据单位，其指令表达形式类似于数学和工程中用到的，所以相比较C语言而言，MATLAB的结算问题能力更便捷。
目前的MATLAB包含了数百种以上的内部函数主包和三十多种工具包，后者又可以分为学科工具包和功能性工具包，从而实现处理可视化建模仿真、实时控制、文字处理等各项功能。
MATLAB还有着很强的开放性，其内部的主包和工具包都属于可读可修改文件，从而方便用户将源程序的修改加入到自己编写的程序中。
2 异步电动机基本原理和工作特性三相异步电动机主要由定子和转子构成，二者之间有一个比较小的空气隙。
当对称三相绕组接到对称三相电源以后，空气隙就可以建立同步转速和旋转磁场。
旋转磁场会切割转子导体，而后者就会产生感应电势，再加上转子绕组属于闭合状态，所以电流会从转子导体中通过。
电流和旋转磁场之间会产生电磁力，并作用于转子导体，其方向与旋转磁场方向保持一致。
异步电动机工作特性是指在额定电压和额定频率的情况下，电动机转速、定子电流、功率因数、电磁转矩等方面的关系。
首先从转速特性方面来看，在空载状态下，转子电流接近零，所以处于同步转速状态下，而随着负载的增加，转速会逐渐下降，因此转速特征是一条稍向下倾斜的曲线。
其次从定子电流特性方面来分析，如果处于空载状态下，定子电流就全部是励磁电流；并且随着负载的增加，定子电流也会增加。
最后从功率因数特性的方面来看，异步电动机的功率因数处于滞后状态，如果处于空载情况下，电动机的功能因素就比较低；随着负载的增加，电动机的功率因数也会提高，直到额定负载状态下会达到最大值。
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-PhaseProgrammable Voltage 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 SeriesRLC 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Voltage Measurement 模块作为电压测量。
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电气与电子信息工程学院
《计算机仿真及应用B》题目：三相异步电动机的建模与仿真
学号： 201140220131 姓名：李德武
班级：11级电气工程及其自动化（一）班任课老师：陈学珍
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。
6）选择Sources模块库下的Constant模块作为负载输入。
7）选择Signals Rounting模块库下的Bus Selector模块作为直流电动机输出信号选择器。
8）选择Sinks模块库下的Scope模块。
9）选择SimPowerSystems模块库的Measurements子模块库下的Three-phase V-I Measurements用于创建子系统。
2.搭建模块
将所需模块放置合适位置，再将模块从输入端至输出端进行相连，搭建完的串电阻起动simulink模型如图1所示
图1 三相异步电动机Simulinks仿真模型
3.模块参数设置
（1）Asynchronous Machine SI Units模块参数设置
双击Asynchronous Machine SI Units模块，则弹出Asynchronous Machine SI Units模块参数设置对话框。
三相异步电动机模块的具体参数设置如图2所示：
图2 Asynchronous Machine SI Units模块参数设置对话框
（2）Three-Phase Programmable V oltage Source模块参数设置
双击Three-Phase Programmable V oltage Source模块，则弹出Three-Phase Programmable V oltage Source模块参数设置对话框。
三相可调交流电压源的具体参数设置如图3：
图3 Three-Phase Programmable Voltage Source模块参数设置对话框
（3）Three-Phase Series RLC Load模块参数设置
双击Three-Phase Series RLC Load模块，则弹出Three-Phase Series RLC Load模块参数设置对话框。
模块的具体参数设置如图4所示：
图4 Three-Phase Series RLC Load模块参数设置对话框
（5）Three-Phase Breaker模块参数设置
双击Three-Phase Breaker模块，则弹出Three-Phase Breaker模块参数设置对话框。
三相断路器模块的具体参数设置如图5所示：
图5 Three-Phase Breaker模块参数设置对话框
（5）Constant模块参数设置
双击系统模型窗口中的Constant模块，则弹出Constant模块设置对话框。
其具体参数设置如图6所示：
图6 Constant模块设置对话框
（6）Bus Selector模块参数设置
在模型搭建完后，运行一次Simulinks，此时双击Bus Selector模块，会弹出如图7所示的对话框，用户将待输出的信号从对话框左侧的signals in the bus列表框内的信号选择右侧的Selected signals列表框内便可。
图7 设置参数后的Bus Selector模块参数设置对话框
（7）需要创建子系统的模块
Three-phase V-I Measurements为模板建立子系统，对Three-phase V-I Measurements具体参数设置如下图8：
图8 Three-phase V-I Measurements具体参数设置对话框
通过添加相应的原件获得的子系统如下图9：
图9 Three-phase V-I Measurements经过创建子系统后的原理图
去掉其外围，将最终的子系统连接到仿真线路图当中。
（8）scope模块参数设置
单击Scope示波器窗口中的Parameters属性图标，则弹出Scope模块参数设置对话框若要设置示波器窗口中的任意一个坐标系的y轴范围，可在示波器窗口中任意一个坐标系内单击鼠标右键，然后再弹出的快捷菜单中选择Axes properties进行设置。
4.仿真参数设置
设置仿真参数的Start time为0，Stop time为0.5，Solver options的步长Variable-Step，解算方法Solve选择ode23tb.
四．仿真结果
保存该系统模型并进行仿真运行，仿真结果如下图10,11所示：
图10 三相交流电源AB相电压显示
图11 频率为50Hz异步电动机m端输出的Scopel仿真结果。