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：

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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：