三相异步电机的建模与仿真
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.
异步电动机建模及故障仿真
、
异 步 电 动 机 的 数 学建 模
电机 的数 学 建模 在 系 统 的整 体 设 计 及 系统 仿 真
丰 富多 彩 的 图 形
中尤 为 重 要 在 系 统 仿 真 中需 要 得 到 电机 运 行 中频
符号 运 算 以 及 友好 的操作 界 面 等特 点 的科
。
学 与 工 程 计算 软 件 工 具
，
电 机 内部 零 部 件 失 效
，
导 致 电机 工 作不 正
。
(如 ： W o r d ) 的 接 口
方便 了用 户 在 文 字 处 理 软 件
常甚 至 无 法 起 动 科技 的进 步
的重 要 方法
，
，
影 响机 械设 备正 常运 行
、
随着
中利 用 公 式 进 行计 算
的接 口
用
。
，
，
同时 它 也 提 供 了 和 外部 硬 件
、
具有可视性及 可移
。
学 模 型 要 比直 流 电机 复杂得 多 系统 的 数 学 模 型
，
为 了 简 化 整 个交流
编 程 效率高
、
质 量 可 靠等特 点
，
通 常 只用 其线 性 化模 型
不 仅提供 了和 其它语 言的接 口
能够保证 与其它
1
．
华安机 械 有 限 责任 公 司 工 程 师
，
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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6章 三相异步电机的建模与
（4）画出绕组展开图
图6.14 三相双层短距分布绕组的展开图
结论： 双层绕组为短距绕组，线圈组数等于极数，它是单层绕 组的两倍。
（5）确定绕组的并联支路数
图6.15 交流绕组的并联支路数
对于实际的电机，在交流绕组的制造过程中，常采用图6.16所示线圈组之间的接线图 指导接线。
C、三相异步电机的运行状态与转差率
定义： 异步电机的同步速 n1 与转子转速 n 之间存在差异，这一差异即 代表旋转磁场与转子的相对速度，又称为转差速度。通常将转差速 度与同步速的比值定义为转差率，即：
n1 n s n1
转差率是反映异步电机运行状态的一个重要物理量。
（6-3）
结论： 随着机械负载的增加，转子转速下降，异步电动机的转 差率增大。
6.1 三相异步电机的基本运行原理
A、旋转磁场的概念
图6.1 最简单的三相异步电动机与三相对称电流的波形
规定： 电流从尾端（X、Y、Z）流入、首端（A、B、C）流出为正；由 此画出三相绕组的轴线如图6.1a所示。很显然，A轴、B轴和C轴在 空间互成 120 。
在上述三相对称绕组中通以下列三相对称电流：
2. 转子
图6.7 定子铁心表面的槽形
转子是由圆柱形转子铁心、转子绕组和转轴等组成。其中，转子绕组根据结 构形式的不同，有鼠笼式和绕线式之分。
鼠笼式转子：
图6.8 鼠笼式转子绕组
绕线式转子：
图6.9 三相绕线式异步电动机 1-转子绕组 2-端盖 3-轴承 4-定子绕组 5-转子铁心 6-定子铁心 7-集电环 8-出线盒
D、三相双层分布绕组
双层绕组是指定子上每个槽内放置两个线圈边，每个线圈边表示 一层。
三相异步电动机在MATLAB下的建模与仿真
10.3969/j.issn.1000-0755.2014.10.002三相异步电动机在MATLAB下的建模与仿真何凯荣军吴管何飞谢涛（湖南理工学院信息与通信工程学院，湖南岳阳 414006）摘要：介绍了三相异步电动机的工作原理，重点研究了其在MA TLAB/Simulink中的建模思路，最后给出了仿真结果并对仿真结果进行了分析，为其在今后的实际应用打下了坚实的基础。
Modeling and Simulation of Three-phase Asynchronous Motor Based on MA TLABHe Kai Rong Jun Wu Guan He Fei Xie Tao(Department of Information and Communication Engineering,Hunan Institute of Science and Technology. Yueyang, Hunan)Abstract: This paper introduces the working principle of three-phase asynchronous motor, and mainly studies the modeling ideas in the MA TLAB/Simulink. Finally, the paper gives out the simulation results of three-phase asynchronous motor and analyzes the simulation results, so that laying a solid foundation for its practical application in the future.Key words: asynchronous motor; load operation; mechanical property; modeling0 引言异步电机相对于直流电机具有维护简单、体积小和重量轻等优点，广泛应用于工农业生产和生活中。
异步电机Maxwell建模
三相异步电机建模1. 电机基本参数
2. 定子基本参数
第三个为堆叠因素
3. 定子槽型
取消自动设置与平行边之后就可以设置形状
4. 定子绕组
并联支路数最多取2p个，但不是任意取 2p需要为并联支路数的整数倍，相互并联的级相组的个数要匹配，在并联时，最小的单位是级相组数级相组数的大小为每级每相槽数（对于双层绕组来说）对于单层绕组来说级相组的大小为每级每相槽数的一半
5. 匝间连接方式与导线规格问题
6. 端部与绝缘槽设置问题
7. 转子设置
8. 转子槽型
9. 转子绕组
10. 转轴设置
11. 电机仿真设置
maxwell仿真部分
一、建立maxwell模型
在analyze后使用create maxwell design创建二维/三维模型
二、maxwell仿真分析基本思路：
稳态，用电流源仿真；在给定转速之后看产生的转矩是不是与标准转矩相等从零开始转动，用电压源仿真；在给定负载之后看转速是不是与转差相等。
1. 绕组激励设置
2. 转矩负载设置
1. 绕组激励设置
2. 转矩负载设置。
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。
三相异步电动机proteus仿真
三相异步电动机proteus仿真（原创实用版）目录1.三相异步电动机的基本结构2.Proteus 仿真软件的介绍3.三相异步电动机在 Proteus 中的仿真步骤4.仿真结果的分析与讨论5.结论正文一、三相异步电动机的基本结构三相异步电动机是一种常见的交流电机，其定子部分包括机座、定子铁心和定子绕组。
定子铁芯作为电动机中磁路的一部分，定子绕组则放置在铁芯上。
转子部分通常为鼠笼型，由转子铁芯和转子绕组组成。
在三相交流电源的作用下，电动机产生转矩，实现机械能的转换。
二、Proteus 仿真软件的介绍Proteus 是一款电子设计自动化（EDA）软件，广泛应用于电子电路仿真、单片机系统开发和嵌入式系统设计等领域。
通过 Proteus 软件，用户可以轻松地创建和模拟电子电路，对电路进行分析和调试，缩短产品开发周期。
三、三相异步电动机在 Proteus 中的仿真步骤1.打开 Proteus 软件，创建一个新的项目；2.在元件库中，找到三相异步电动机的模型，将其放入工作区域；3.添加三相交流电源，设置合适的电压和频率；4.添加控制电路，如接触器、热继电器等；5.设置电动机的参数，如额定电压、额定频率、额定功率等；6.运行仿真，观察电动机的起动、运行和停止过程。
四、仿真结果的分析与讨论通过 Proteus 仿真软件，可以模拟三相异步电动机的工作过程，观察其起动、运行和停止等不同状态下的表现。
仿真结果可以帮助我们更好地理解电动机的工作原理，分析其性能参数，为实际应用提供参考。
五、结论本文通过介绍三相异步电动机的基本结构和 Proteus 仿真软件，阐述了如何在 Proteus 中进行三相异步电动机的仿真。
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
Ｌ Ｐ
１
Ｌ
Ｒ ｓ ＋Ｌ ｓ ｐ
Ｌ Ⅲ
Ｌ Ｐ
鲫 Ｌｍ
三相异步电机矢量控制matlab仿真
目录1 设计任务及要求....................................................................................................... 错误!未定义书签。
2 异步电动机数学模型基本原理 ................................................................................ 错误!未定义书签。
异步电机的三相动态数学模型 ............................................................................... 错误!未定义书签。
异步电机的坐标变换 ............................................................................................... 错误!未定义书签。
三相-两相变换...................................................................................................... 错误!未定义书签。
静止两相-旋转正交变换.............................................................................................. 错误!未定义书签。
3 异步电动机按转子磁链定向的矢量控制系统 ....................................................... 错误!未定义书签。
按转子磁链定向矢量控制的基本思想 .................................................................. 错误!未定义书签。
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：
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。
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。