异步电动机数学模型仿真

异步电机动态数学模型仿真报告

姓名： 石俊 学号： 1107040155 专业： 电气工程及其自动化

1. 鼠笼异步电动机参数：

额定功率P N =3kW ，额定电压U N =380V ，额定电流I N =6.9A ，额定转速n N =1400r/min ，额定频率f N =50Hz ，定子绕组Y 联结。定子电阻R s =1.85Ω，转子电阻R r =2.658Ω，定子自感L s =0.294H ，转子自感L r =0.2898H ，定、转子互感L m =0.2838H ，转子参数已折合到定子侧，系统的转动惯量J=0.1284kgm 2。 2. 公式推导

状态方程s r ω--i ψ为状态变量 状态变量: T

r d r q s d s q i

i ωψψ

⎡⎤=⎣⎦X （式1） 输入变量: 1

T

s d

s q L u u T ω⎡⎤=⎣⎦U

输出变量: []T

r ωψ=Y （式2）

()1

r q s q

s s q m

i L i L ψ=

-

（式3）

rq i =

()1

sq s sq m

L i L ψ-

e T =()p sd sd

s sd sq

sd sq

S sd sq n i L i i i L i i ψψ-

-+

（式4）

=()p sq sd

sd sq n i i ψψ-

rd

ψ=r s r sd sd m m L L L

i L L σψ-+ （式5）

rq ψ=r s r sq sq m m

L L L

i L L σ

ψ-+

状态方程: d dt ω=()2

p

p sq sd

sd sq L n n i i T ψψ--

ＪＪ

（式6）

sd

d dt ψ=1S sd sq sd R i u ωψ-++ sd

d dt

ψ=1S sq sd sq R i u ωψ--+

sd di dt =()1

11

s r r s sd

sd sq sd sq r r

s s r s

R L R L u i i L T L L L L ψωψωωσσσσ++-+-+

sq

di dt

=

()111

sq s r r s sq sd sq sd r r s s r s

u R L R L i i L T L L L L ψωψωωσσσσ++-+-+

输出方程: Ｙ

=T

ω⎡⎣ （式7） 3.仿真模型建立

图1整体模型

图2 3/2变换模型

图3 AC 电机模型

图4 2/3变换模型

4.仿真波形及分析

图5异步电动机空载启动和加载过程转速仿真图

00.51 1.5

2

x 10

4

50100150200250300

350异步电动机空载启动和加载过程转速仿真图

图6电磁转矩仿真波形

由图5和图6可知，电动机空载启动时，转速迅速上升并达到稳定值314/min ，电磁转矩在转速上升时作衰减震荡，最后稳定值为零。在1.5s 时突加负载T l =10N.M ，转速降至307 r/min ，即额定值.

图7异步电机稳态电流仿真整体波形

00.51 1.5

2

x 10

4

-50

50

100

150

200

电磁转矩仿真波形

x 10

4

-60

-40

-200异步电机稳态电流仿真整体波形

异步电机稳态空载电流仿真局部放大波形

525053005350540054505500

图8异步电机稳态空载电流仿真局部放大波形

异步电机稳态额定负载电流仿真局部放大波形

x 104

图9异步电机额定负载稳态电流仿真局部放大波形

由图7、图8和图9可知，空载运行电流幅值为4A，额定转速时运行电流幅值为6A。

图10步电机磁链仿真整体波形

图11异步电机磁链仿真局部放大波形

00.51 1.5

2

x 10

4

-2

-1

1

23

4

5异步电机磁链仿整体波形

925093009350940094509500955096009650

-1.5

-1

-0.5

0.5

1

1.5

异步电机磁链仿局部放大波形