异步电机的变压调速matlab仿真

综合性设计型实验报告

实验名称：三相异步电动机调压调速

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指导教师：

实验时间：

综合性设计型实验报告

系别：班级：2011 —2012学年第 1 学期

学号姓名指导教师

课程名称综合设计型实验课程编号062030227

实验名称三相异步电动机调压调速实验类型综合设计型

实验地点实验时间2011年12月13—24日实验内容：（简述）

一、三相异步电动机转速电流双闭环调压调速系统仿真实验

1.绕线形异步电动机转子串电阻时的人为机械特性仿真。

2异步电机开环调压调速系统特性仿真。

3.异步电机双闭环调压调速系统的特性仿真。

4.三相异步电动机的制动特性仿真

实验目的与要求

一、实验目的：了解三相异步电动机调压调速原理，熟悉三相异步电动机调压调

速系统组成，运用Matlab仿真软件进行三相异步电动机调压调

速系统开环、转速单闭环和转速、电流双闭环的仿真实验。

二、实验要求：

1、了解并熟悉双闭环三相异步电机调压调速系统的原理及组成

2、了解转子串电阻的绕线式异步电机在调节定子电压调速时的机

械特性。

3、通过三相异步电动机的仿真，进一步理解交流调压调速系统。

设计思路：（设计原理、设计方案及设计流程）

一、设计原理

1.三相异步电动机调速原理

对于可调速的电力拖动系统，工程上往往把它分为直流调速系统和交流调速系统两类。所谓交流调速系统，就是以交流电动机作为电能—机械能的转换装置，并对其进行控制以产生所需要的转速。三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料。交流异步电动机机械特性的参数表达式如下：

变压调速是异步电动机调速方法中的一种，由三相异步电动机机械特性参数表达式可知，当异步电动机等效电路的参数不变时，在相同点的转速下，电磁转矩e T 与定子电压S U 的平方成正比，因此，改变定子外加电压就可以机械特性的

函数关系，从而改变电动机在一定负载转矩下的转速。

2. 三相异步电动机的能耗制动原理

将运行着的异步电动机的定子绕组从三相交流电源上断开后，立即接到直流电源上。当定子绕组通入直流电源，将在电机中将产生一个恒定磁场。

当转子因机械惯性按原转速方向继续旋转时，转子导体会切割这一恒定磁场，从而在转子绕组中产生感应电势和电流。转子电流又和恒定磁场相互作用产生电磁转矩T ，根据右手定则可以判断电磁转矩的方向与转子转动的方向相反，则T 为一制动转矩。在制动转矩作用下，转子转速将迅速下降，当n = 0时，T = 0，制动过程结束。

二．设计方案

对异步电机的调压调速系统进行分析,构造其数学模型,并用Matlab /Simulink 来实现异步电机的模型，并通过异步电动机定子电压的变化对电机启动过程中的定、转子电流、电磁转矩和转速的影响为例子进行模型仿真，并得出其仿真结果。

首先采用异步电动机开环进行变电压调速时，调速范围很窄，机械特性又变

()()⎥⎦

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⎢⎣⎡+++=2'21'1'23lr ls r s r s L L S R R S R U

T ωω

软，因而当负载变化时静差率很大，开环控制很难解决这个矛盾。为此，采用带转速反馈的双闭环控制系统，对于恒转矩性质的负载，要求调速范围较大，机械特性交硬，抗扰性能好。由于能耗制动的优点是制动力强，制动较平稳。缺点是需要一套专门的直流电源供制动用，所以也做了仿真。

本设计采用从开环到转速电流双闭环调速系统最后做了能耗制动的仿真。电流环在里边，作为内环；转速环在外边，作为外环系统原理图如下：

三相异步电动机双闭环调压调速系统原理图

三、设计流程

1.熟悉三相异步电动机双闭环调压调速系统的原理及组成。对系统进行数学建

模，确定系统的各个环节的参数计算方法及各参数之间的关系。

2.熟悉Matlab/Simulink仿真软件，学习Matlab编程语言，熟悉Simulink仿

真环境。

3.根据设计要求，运用Matlab编程语言进行“三相异步电动机改变电压时的机

械特性”仿真。在Simulink环境下进行系统动态仿真。

4.总结实验材料，撰写设计型实验报告内容。

关键技术分析：

1.Simulink 仿真步长的设定

根据模型的精度，越小越好，比如5e-5。但越小对仿真速度的影响越大，所以这个数的选取主要是在满足精度的条件下，尽可能的大。

2. Simulink 仿真时间的设定

注意这里的时间概念与真实的时间并不一样，只是计算机仿真中对时间的一种表示，10秒的仿真时间，如果采样步长定为0.1，则需要执行100步，若把步长减小，则采样点数增加，那么实际的执行时间就会增加。一般仿真开始时间设为0，而结束时间视不同的因素而选择。总的说来，执行一次仿真要耗费的时间依赖于很多因素，包括模型的复杂程度、解法器及其步长的选择、计算机时钟的速度等等。

实验过程：（包括主要步骤、成果介绍、实验分析）

利用Matlab/Simulink 进行三相异步电动机的机械特性仿真；三相异步电动机开环调压调速系统仿真，三相异步电动机转速电流双闭环调压调速系统仿真和三相异步电动机的制动特性仿真。我们在Matlab/Simulink 下的异步电机模型中所选电机参数为：

min /1380,6.0,220,120r n A I V U W P N N N N ====

一. 三相异步电动机调压调速

1． 三相异步电动机的机械特性仿真

异步电动机的机械特性是在电动机定子电压、频率以及绕组参数一定的条件下，电动机电磁转矩与转速或转差率的关系。本设计利用Matlab/Simulink 对其特性进行仿真，以便分析三相异步电动机转差率与转矩的关系。仿真程序见附录。

异步电动机机械特性仿真结果

异步电动机机械特性仿真结果如图2所示。