异步电动机的仿真

异步电动机的仿真

在课本中介绍的四种方式的状态方程，都是对异步电动机的数学描述，在进行异步电动机仿真时，没有必要对四种状态方程逐一进行，只要以其中一种作为内核，在外围加上坐标变换和状态变换，就可以得到在不同的坐标系下、不同状态量的仿真结果。因此，以异步电动机在αβ坐标系中ω−i s−ψr为状态变量的状态方程结构为核心，构建异步电动机仿真模型。

一、异步电动机仿真框图及参数

在αβ坐标系，状态变量为ω−i s−ψr的动态结构图如下图：

仿真电动机参数为：

R s=1.85Ω，R r=2.658Ω，L s=0.2941H，L r=0.2898H，L m=

0.2838H，J=0.1284Nm∙s2，n p=2，U n=380V，f N=50Hz。

其中电动机漏磁系数

σ=1−L m2

L s L r

=1−

0.28382

0.2941×0.2898

=0.0550

转自电磁时间常数

T r=L r

R r

=

0.2898

2.658

=0.1090

L m L r T r =

0.2838

0.2898×0.1090

=8.9819 L m

L r

=

0.2838

0.2898

=0.9793

1σL s =

1

0.0550×0.2941

=61.8219

R s L r2+R r L m2

L r2=

1.85×0.28982+

2.658×0.28382

0.28982

=4.3991 L m

T r

=

0.2838

0.1090

=2.6037

1

T r

=9.1718

n p L m

L r

=

2×0.2838

0.2898

=1.9586

n p

J

=

2

0.1284

=15.5763

二、异步电动机的仿真模型

用MATLAB/SIMULINK基本模块建立在αβ坐标系中异步电动机仿真模型如下图所示，其中将异步电动机仿真模型进行封装成AC Motor，三相正弦对称电压

u A、u B和u C经过3/2变换模块得到两相电压u sα和u sβ，送入αβ坐标系中的异步电动机仿真模型，输出两相电流i sα和i sβ，经过2/3变换模块，得到三相电流i A、i B和i C。这就是以αβ坐标系异步电动机仿真模型为核心，构建三相异步电动机

仿真模型的实例。

为了方便起见将ω用W表示，ψ用Psi表示，α用a表示，β用b表示。其中3/2 transform、2/3transform和AC Motor为该仿真模型中的子系统，其中增益环节的放大系数计算见上述算式。

异步电动机仿真模型如下图

其中三相电源以及负载转矩设定如下图：

其中3/2 transform 模块为三相-两相变换，其变换矩阵为 C 3/2=√23 [ 1−12−120√32−√32] 即3/2 transform 模块子系统的内部结构为：

其中2/3 transform模块为三相-两相变换，其变换矩阵为

C2/3=√2

3

[

10

−

1

2

√3

2

−

1

2

−

√3

2]

即2/3 transform模块子系统的内部结构为：

其中AC Motor模块内部结构，及αβ坐标系异步电动机仿真模型为：

三、三相异步电动机的仿真

异步电动机工作在额定电压和额定频率下，如下图分别为空载启动和加载启动过程的转速仿真结果以及异步电动机稳态电流的仿真结果。

异步电动机空载启动和加载过程的转速仿真结果如下图：

异步电动机稳态电流的仿真结果如下图：

调节观察范围后：