异步电动机调速系统软件仿真实验
异步电动机调速系统软件仿真实验
实验报告课程名称：机电一体化系统设计实验名称：交流异步电动机调速系统软件仿真专业班级：姓名：学号：指导教师：成绩：1.实验目的：熟悉SIMULINK环境；建立三相异步电动机恒压频比调速系统模型并仿真分析。
2.实验内容：设计并在simulinnk下搭建三相异步电动机恒压频比环调速系统3. 实验原理方案(10分)异步电机的调速有多种方法，转速开环恒压频比控制是交流电动机变频调速最基本的一种控制转速方式，在一般的变频调速装置里面都嵌入有这项功能，工作方式为恒压频比的调速方式能满足大多数场合交流电动机调速控制的要求，使用起来也相对方便，是通用变频器的基本模式。
但在低压时候需要一定的补偿电压，采用恒压频比控制，在基频以下的调速过程中的转差率会保持不变，电动机的所以会机械特性会相对较硬，电动机有较好的调速性能。
正选脉冲宽度调制三相逆变电路，是一种以三角波做载波的应用冲量等效原理而获得理想交流电源的电路装置，在调制比与载波比一定的条件下，通过调节外加直流电源的大小就可以获得在额定频率下产生额定电压的正选电压波，通过调节正弦波的频率就可以得到理想的电压频率波，而且调节输入正弦波的频率能得到线性的输出电压幅值。
MATLAB在电气领域中的运用随处可见，在这里可以运用MATLAB里的Simulink仿真出具体的模型，通过示波器来观察具体的波形，从而进行进一步的分析。
4. 实验实现方案(20分)首先采用三相双极性SPWM逆变电路产生三相交流电源，全控型器件可以选用IGBT，这样通过调节外加直流电源的大小便可获的理想的输出交流电压源幅值，然后通过改变给定的频率信号来改变异步电机的转速，基本模型如下图所示图1 调速系统模型图恒压频比变频调速系统基本原理结构如图2.7所示，系统由升降速时间设定环节，U—F曲线，SPWM调制和驱动等环节组成。
其中升降速时间设定环节G1用来限制电动机的升频速度，避免频率上升过快而造成电流和转矩的冲击，起到软启动控制的作用。
异步电机调压调速系统与仿真
异步电机调压调速系统与仿真学 号学生姓名 专业班级课程设计（论文）题目 异步电动机调压调速系统的设计及仿真 课程设计（论文）任务课题完成的功能：分别完成异步电动机的开环、单闭环和双闭环调压调速系统的设计；在此基础上，开发开环调压调速系统的仿真软件，并进行仿真实验。
设计任务及要求：1、设计开环、单闭环和双闭环调压调速系统的结构原理图；2、设计开环、单闭环和双闭环调压调速系统的控制方案，并在实验室中分别实现开环、单闭环和双闭环调压调速系统；3、以开环调压调速系统为例，开发仿真软件，仿真实验的结果与理论分析和实物实验相一致；技术参数：1、电动机的额定功率0.12Kw ，额定电压220V ，额定电流0.6A ，额定转速1380pm 。
2、速度控制系统的精度在±1%以内。
进度计划 1、熟悉课程设计题目，查找及收集相关书籍、资料（2天）；2、设计系统的结构原理图（2天）；3、实现各种调速系统（3天）；4、仿真软件开发（1天）；5、撰写课设论文（1.5天）；6、设计结果考核（0.5天）；指导教师评语及成绩 平时： 论文质量： 答辩：总成绩： 指导教师签字：年 月 日摘要简单介绍了异步电动机调压调速系统的几大组成部分，分析了异步电机调速的原理，在了解异步电动机调压调速的基本原理的基础上，依次设计了异步电动机开环、单闭环、双闭环调压调速系统的结构原理图、控制方案，并且在实验室实现了异步电动机调压调速系统。
以开环调压调速系统为例，基于Matlab语言开发仿真软件，并进行仿真实验，记录仿真数据。
关键词：异步电动机调压调速 Matlab 仿真目录第1章绪论 0第2章异步电动机调压调速系统 (1)2.1 三相异步电动机的结构与基本原理 (1)三相异步电动机定子 (1)三相异步电动机转子 (1)三相异步电动机气隙 (2)三相异步电动机的基本工作原理 (2)2.2 转差率 (3)2.3 异步电动机运行的三种状态 (3)第3章异步电动机调压调速系统的设计 (5)3.1 开环调压调速 (5)3.2 单闭环调压调速系统 (8)3.3 双闭环调压调速系统 (13)第4章开环调压调速系统仿真 (14)4.1 交流仿真调压程序 (14)4.2 各部分参数设置 (15)第5章课程设计总结 (22)参考文献 (23)第1章绪论目前,国外先进的工业国家生产直流传动的装置基本呈下降趋势,而交流变频调速装置的生产大幅度上升。
异步电动机动态建模及调速的仿真研究(以为状态变量)
摘要异步电动机动态建模及调速的仿真研究（以r s i ψω--为状态变量）摘 要本设计从异步电动机的三相数学模型出发，首先导出异步电动机三相动态数学模型，并讨论其非线性、强耦合、多变量性质，然后利用坐标变换加以简化。
其次利用MA TLAB 语言的SIMULINK 功能给出了异步电动机的动态仿真模型，并把该模型应用于异步电动机的调速分析研究中，最后通过实验证明了模型的正确性，并证明了该模型具有快捷、灵活、方便、直观等优点。
利用MATLAB 语言的SIMULINK 组件仿真工具把数学方程转变为模型，通过运行异步电动机的仿真模型，可观察到异步电动机在启动和加载的情况下，转速、电磁转矩、定子磁链和定子电流的变化曲线，同时分析各个变量之间的变化关系，从而更加直观明显的得到了结果。
使用它做实验时只需调用该模型并置入相应的电动机参数即可。
从而为异步电动机调速系统的仿真研究提供一种性能可靠、使用方便的电动机仿真模型。
关键字：异步电动机 动态模型 调速 仿真青海大学本科毕业设计：异步电动机动态建模及调速的仿真研究（以r s i ψω--为状态变量）AbstractThe design of the three-phase asynchronous motor from mathematical model of three-phase asynchronous motor derived first dynamic mathematical model, and discuss the nonlinear, strong coupling, multivariable properties, and then simplifies the coordinate transform. Second use of MATLAB language SIMULINK are asynchronous motor function dynamic simulation model, and the model is applied to the analysis of asynchronous motor speed control study, the experimental results proved the validity of the model, and prove the model has a fast, flexible, convenient, intuitive, etc. Use of MATLAB language SIMULINK simulation tool kit for the mathematical equations change model, through the operation simulation model of induction motor, can be observed in asynchronous motor in the startup and load, speed, electromagnetic torque, stator flux and the change of the stator current curve, the paper analyses the relation between different variables, and be more intuitive obvious get the results. Use it to experiment the model and just call into the corresponding motor parameters can be. Thus for induction motor drive system simulation research provides a reliable performance, easy to use the motor of the simulation model.Key word : asynchronous motor Dynamic model speed controlThe simulation前言前言异步电动机又称感应电动机，是由气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩，是实现机电能量转换为机械能量的一种交流电机。
异步电动机带风机泵类负载调压调速 仿真
一、设计任务和要求1）、学习异步电动机调压调速系统的工作原理，掌握闭环系统结构框图；2）、学习MATLAB程序设计语言和SIMULINK，熟悉相关的模块功能；3）、利用SIMULINK建立闭环调速系统仿真模型；4）、利用模型分析调速系统的性能。
二、实验设备1）、计算机一台2）、MATLAB仿真软件三、异步电动机调压调速工作原理调压调速即通过调节通入异步电动机的三相交流电压大小来调节转子转速的方法。
理论依据来自异步电动机的机械特性方程式：其中，p为电机的极对数；w1为定子电源角速度；U1为定子电源相电压；R2’为折算到定子侧的每相转子电阻；R1为每相定子电阻；L11为每相定子漏感；L12为折算到定子侧的每相转子漏感；S为转差率。
异步电动机转子和定子回路参数是固定的，在转差率恒定时，电磁转矩和定子电压平方成正比，因此通过改变电机的定子电压就可以实现转速变化。
在恒转矩此方式调速范围较窄，面对风机负载来说，可以得到较大的调速范围，如图1所示。
图中垂直虚线为恒转矩负载线，可以看出调压调速对于恒转矩负载，调速范围很小（A-B-C），而对于风机类负载调速范围则较大（F-E-D）。
图1 异步电动机在不同电压的机械特性异步电动机调压是一种比较简单的交流电机的调速方法，实现调压调速的方法有三种，现在采用晶闸管调压调速，如图2所示图2 异步电动机调压调速原理图采用晶闸管调压调速通常有相位控制方式，相位控制方式是通过改变晶闸管的导通角，来实现调压器输出交流电压值。
四、实验仿真过程基于转速负反馈控制异步电机调压调速系统主要包括速度闭环、脉冲触发器、三相调压器以及被控交流异步电动机组成。
（一）、三相调压器建模仿真模型1三相调压器仿真模型三相调压器由三对并联的晶闸管元件组成，Thyristor(晶闸管)，位于Power electronicnics库中，采用相位控制方式，利用三相交流电源自然环流实现关断。
三相调压器仿真模型如图3所示，其中每个晶闸管参数设置为默认值。
关于异步电动机变频调速系统的仿真研究
关于异步电动机变频调速系统的仿真研究 电力传动是工业控制领域中的一个重要内容，它利用电动机将电能转变为机械能，从而满足工农业生产以及日常生活中的各种要求。
随着社会生产的不断发展，采用高水平的电动机调速系统是现代自动控制系统及其它驱动系统得以实现的关键之一。
近年来，随着电力电子技术、现代控制理论和计算机技术的迅速发展，交流调速系统正广泛应用于工业生产的各个领域，为了满足高性能的传动需要，必须对速度进行精确控制，矢量控制变频调速为满足这一要求而产生的。
1971年德国学者提出交流电动机的磁场定向控制原理，利用坐标变换将交流电动机等效为直流电动机，实现定子电流励磁分量和转矩分量的解耦，从而达到对转矩和磁链的分别控制的目的。
为了更好地了解矢量控制系统的调速性能，1 异步电动机的数学模型异步电动机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的系统，虽然可以通过坐标变换进行适当简化，但并不能改变其非线性、多变量的本质。
因此要实现高动态调速性能的控制方案，必须基于异步电机的动态模型。
根据异步电动机三相静止坐标系和两相静止坐标系之间的变换，两相静止坐标系和旋转坐标系的变换，可以推导出异步电机在d 、q 坐标系上的数学模型，这个模型只规定了d q 轴相互垂直关系以及定子频率同步的旋转速度，但未规定坐标系与电机旋转磁场的相对位置。
如果取d 轴与转子磁链矢量r φ重合，即得到按转子磁场定向的旋转坐标系。
因为q 轴与转子磁链矢量r φ垂直，因此转子磁链矢量r φ在q 轴分量为零，得到按转子磁场定向的异步电机的电压方程[1]为：111(/)0/00000000sd sd s s s m r sq sq ss s m r r m r r rd r m sl i u R L p w L L L p i u w L R L p w L L R L R L p R L w σσσσφ⎡⎤+-⎡⎤⎛⎫⎢⎥⎢⎥ ⎪+⎢⎥⎢⎥ ⎪=⎢⎥⎢⎥ ⎪-+⎢⎥⎢⎥ ⎪-⎢⎥⎢⎥⎝⎭⎣⎦⎣⎦其中，1w 为转子磁链的旋转速度，sl w 为转差角频率。
基于MATLAB的异步电机变频调速系统的仿真与分析
基于MATLAB的异步电机变频调速系统的仿真与分析1.引言随着工业自动化水平的不断提高，对电机变频调速系统的要求也越来越高。
异步电机是目前工业中最为常见的一种电机类型，其变频调速系统在工业生产中发挥着至关重要的作用。
通过变频调速系统，可以实现电机的精确控制和能耗优化，提高生产效率和降低运行成本。
对异步电机变频调速系统进行仿真与分析，对于工业生产具有重要意义。
MATLAB是一款功能强大的技术计算软件，具有丰富的工具箱和仿真功能，可以方便地进行电机系统的建模和仿真分析。
本文将基于MATLAB对异步电机变频调速系统进行仿真与分析，探讨其性能特点和优化方法。
2.异步电机变频调速系统的基本原理异步电机的变频调速系统是通过改变电机的输入频率和电压，从而控制电机的转速和转矩。
基本原理是利用变频器对电源进行调节，改变电机的供电频率和电压，以实现对电机转速的精确控制。
在变频调速系统中，一般采用闭环控制结构，通过反馈电机转速信息，控制变频器的输出频率和电压，从而实现对电机的精确控制。
还需要考虑电机的负载特性和动态响应特性，以保证系统稳定性和性能优化。
在MATLAB中，可以利用Simulink工具箱进行异步电机变频调速系统的建模。
首先需要建立电机的数学模型，包括电机的电气特性、机械特性和传感器特性等。
然后，在Simulink中建立闭环控制系统模型，包括电机模型、变频器模型和控制器模型等。
通过建立完整的系统模型，可以对异步电机变频调速系统进行仿真分析。
可以通过改变输入信号和参数，观察系统的动态响应和稳定性能，进而优化系统的控制策略和调速性能。
4.仿真与分析通过MATLAB对异步电机变频调速系统进行仿真与分析，可以得到系统的各项性能指标和特性曲线。
其中包括电机的转速-转矩特性曲线、电机的效率曲线、系统的响应时间和稳定性能等。
在仿真过程中还可以考虑不同的工况和负载情况，对系统进行多种工况的分析和评估。
通过对系统性能的综合分析，可以得到系统的优化方案和改进措施，提高系统的控制精度和能效性能。
基于MATLAB的异步电机VVVF调速系统仿真
摘要:随着电力电子技术的发展，异步电机以其在变频调速方面的优点开始显现出来了，相对于直流电机有更加广泛的应用本论文主要介绍了异步电机的工作原理以及异步电机的调速方法。
通过改变频率、改变电源电压、改变极对数等方法来改变电机的转速，我是通过改变电机频率来达到改变电机转速的目的，本文还介绍了变频器的原理和PWM（pulse width modulation）变频器的工作原理。
同时通过运用Matlab/simulink系统对异步电机转速调节进行了开环闭环的仿真。
本论文对电机转矩转速观察为开环系统，但是在闭环系统中通过使用Matlab/simulink对系统闭环进行设计仿真，实现了调速，并观察到了电机转速、转矩改变的图像，并且分析了解了异步电机转速改变的原因和仿真过程中的条件等。
关键词Matlab 异步电机变频调速仿真Abstract:With the development of power electronics, the advantage of the variable frequency speed in asynchronous machine is compared with the DC motor , it is more widely used.The principle of asynchronous machine and its way of speed governing is main discussed in this paper. The speed of electrical motor is changed by changing frequency voltage, and numbers of pole-p[airs. This paper is based on changing frequency of the electrical motor, the principle of frequency converter and working theory about PWM(pulse width modulation)is also presented. The open-loop and closed-loop simulation of speed governing with asynchronous machine is achieved through the use of Matlab/simulink system.The observation to electrical motor speed and torque in this paper is the open-loop system, in a closed-loop system, Matlab/simulink is used to design and similated the closed-loop system speed changing is realized, the changing plot of speed and torque about the electrical motor and observed the changing image of torque and the speed about the electrical motor, is observed. the reason why asynchronous machine speed changes and parameters a selection of call the component during the simulation are analyzed.Understanding of the principle of the induction motor and speed control methods, there are three main methods Speed: (1) changing the frequency, (2) change to slip (3) changes the very few. This paper has taken to change the frequency of the ways to achieve the purpose of speed. At the same time also understand the principle of the inverter, and its scope of application.Key words Matlab asynchronous machine Frequency Control Simulation目录第一章绪论 (1)第一节电气传动技术的发展概况 (1)第二节普通交流异步电动机变频调速调速范围的问题 (2)第三节交流异步电动机的调速方式 (3)一、转子回路串电阻或阻抗调速 (3)二、定子调压调速 (3)三、串级调速 (4)四、变极调速 (4)五、变频调速 (4)第四节关于matlab仿真的相关内容 (5)第二章异步电机运行基本原理及其调速方法以及变量控制 (6)第一节异步电机运行基本原理 (6)第二节异步电机的电压方程和等效电路 (6)第三节异步电机的功率方程和转矩方程 (8)第四节异步电机的调速方法 (10)一、变极调速 (10)二、变频变压调速 (11)三、改变转差率来调速 (12)第三章逆变器工作原理和控制及其应用 (14)第一节变频器的工作原理 (14)第二节变频器控制方式 (14)一、正弦脉宽调制(SPWM)控制方式 (15)二、电压空间矢量(SVPWM)控制方式 (15)三、矢量控制(VC)方式 (16)四、直接转矩控制(DTC)方式 (16)五、矩阵式交—交控制方式 (16)第三节简单的三种变频器控制方式 (17)第四节变频器的实际应用 (18)第五节正弦波脉宽调制(SPWM)变频器 (19)一、 SPWM变频器的工作原理 (20)二、 SPWM变频器的同步调制和异步调制 (21)第四章 MATLAB基于VVVF对异步电机的调速仿真实现 (24)第一节关于Matlab软件的应用与操作 (25)一、 PWM模块的组成与仿真 (25)二、电机模块的仿真 (27)三、输出观察模块的仿真 (29)第二节开环调速系统仿真 (30)第三节闭环调速系统仿真 (35)一、闭环调速Matlab仿真主模块 (36)二、控制环节模块 (37)三、仿真结果 (41)总结和展望 (46)参考文献 (48)第一章绪论异步电机的工作原理？异步电机调速又是怎么样的呢？目前主要引用在那几个领域呢？以及异步电机的仿真又是什么呢？又是怎么去仿真的呢？对这些问题的初步说明将是这篇论文所要叙述的。
异步电机调压调速系统的matlab仿真代码
异步电机调压调速系统的matlab仿真代码异步电机是一种常见的电动机类型，广泛应用于各个领域的工业控制系统中。
在工业生产中，对异步电机的调压调速系统进行仿真设计可以帮助工程师们更好地理解电机的工作原理，并且优化控制算法，提高电机的性能和效率。
本文将根据异步电机调压调速系统的需求，介绍如何使用Matlab进行仿真设计。
异步电机调压调速系统主要包括三个部分：电机模型、调速控制器和电源电压。
首先，我们需要建立电机的模型。
在Matlab中，我们可以使用Simulink来搭建电机模型。
在搭建电机模型之前，我们需要明确电机的参数，例如额定功率、额定转速、定子电阻、定子电感、转子电阻、转子电感等。
根据这些参数，我们可以使用Simulink中的“Synchronous Machine”模块来搭建电机模型。
通过调整模块的参数，我们可以设定电机的额定功率和转速。
此外，我们还可以通过添加噪声、扰动等，模拟电机在实际工况下的运行情况。
接下来，我们需要设计调速控制器。
常见的调速控制算法有PID控制、模糊控制、自适应控制等。
在Matlab中，我们可以使用Simulink中的“PID Controller”模块来实现PID控制算法。
在使用PID控制器模块之前，我们需要根据电机的特性调整控制器的参数，例如比例系数、积分时间和微分时间。
通过不断调整参数和观察仿真结果，我们可以优化控制器的性能，实现电机的稳定调速。
最后，我们需要模拟电源电压对异步电机的影响。
在实际应用中，供电电压的波动会对电机的转速和输出功率产生影响。
在Matlab中，我们可以通过添加波动的直流电压源来模拟这种影响。
通过调整电压源的幅值和频率，我们可以观察电压波动对电机转速和输出功率的影响。
这对于调压调速系统的设计和优化非常重要。
在完成上述步骤后，我们可以对整个异步电机调压调速系统进行仿真。
通过控制器和电源电压的输入，我们可以观察电机的转速、输出功率和电流等参数的变化情况。
异步电机调压调速系统的matlab仿真代码
异步电机调压调速系统的matlab仿真代码异步电机调压调速系统的matlab仿真是电机运行过程中必不可少的一部分。
这种仿真可以帮助电机设计工程师在早期发现可能出现的运行问题，提前解决电机运行过程中的问题，优化电机的性能，以提升整个电力系统的运行效率。
在matlab中进行异步电机调压调速系统的仿真，首先需要建立一个电机的数学模型。
该模型包括电机的运动方程、电气方程和机械输出方程。
在该模型中，电机的参数应该是可以变化的，这样可以根据实际情况更改电机的参数。
电机调度、控制器和控制逻辑应该也要在模型中完整地描述，以充分模拟电机的工作状态。
仿真的基本步骤是：首先需要对电机进行初始化，加载电机的原始参数和初始状态。
然后，电机通过控制器获得一个控制信号，以达到目标转速或负载。
控制信号通过模型传递到电机的反应器，该反应器将将其转化为电力进行驱动。
电机运行，仿真软件不断地对电机状态进行更新，以模拟出电机在各种工作状态下的实际运行情况。
最后，仿真软件将输出电机的运行数据和工作状态，以帮助电机设计工程师进行模拟和评估。
在matlab中，可以使用Simulink系统来建立异步电机调压调速模型，并对其进行仿真。
Simulink是一种可视化的仿真平台，它允许直观地建立和修改电机模型的控件，从而快速对电机进行调试和优化。
在具体的仿真代码中，通常需要包括以下内容：1. 定义模型：在matlab或Simulink中定义电机的数学模型，并确定所需的自变量和参数。
代码中应包括电机运动方程、电气方程和机械输出方程等模型方程。
2.参数：将电机的初始参数和运行条件输入到模型中，包括电机的转速和负载、电气参数、转子电阻和电抗等等。
3. 控制器输入：对于调度系统和控制器进行建模，并将控制器输入参数添加到模型中。
4. 环路控制：添加完善的环路控制和控制逻辑，以确保模型的正确性，并保证仿真数据的准确性。
5. 数据输出：将仿真数据输出到matlab的工作空间中，并通过matlab的工具箱进行分析和处理。
异步电动机变频调速系统的MATLAB建模与仿真
基金项目：福建省自然科学基金项目(2008J04016)作者简介：陈四连(1984- )，女，硕士研究生，研究方向为控制系统的控制策略；林瑞全(1971- )，男，副教授，硕士生导师，博士，研究方向为控制系统的控制策略； 丁旭玮(1987- )，男，硕士研究生，研究方向为控制系统的控制策略。
异步电动机变频调速系统的MATLAB建模与仿真摘 要：为了研究异步电动机正弦脉宽调制变频调速系统在不同频率作用下的速度响应曲线，分别利用MATLAB 软件中的SIMULINK、S-function 以及微分方程编辑器(DEE)等功能模块建立两相静止坐标系下的异步电动机仿真模型。
仿真结果表明，以上三种不同的建模方法效果是一样的，均是较为方便高效的异步电动机仿真方法。
关键词：异步电动机；正弦脉宽调制；SIMULINK 建模；S-function 建模；DEE 建模中图分类号：TM921.51 文献标识码：A 文章编号：1007-3175(2009)11-0032-04陈四连，林瑞全，丁旭玮(福州大学 电气工程与自动化学院，福建 福州 350108)CHEN Si-lian LIN Rui-quan, DING Xu-wei（College of Electrical Engineering and Automation, Fuzhou University, Fuzhou 350108, China ）Abstract: In order to study speed response curves of asynchronous motor under different frequency actions, SIMULINK in MAT-LAB ,S-function and differential equation editor(DEE) etc functional Modular were used to establish asynchronous motor simula-tion model under two-phase stationary coordinate system. Simulation results show that the effects of the above three methods for modeling are the same and they are highly effective asynchronous motor simulation methods.Key words: asynchronous motor; sinusoidal pulse width modulation; SIMULINK modeling; S-function modeling; differential equation editor modelingMATLAB Modeling and Simulation of Frequency Control System forAsynchronous Motor在变频调速系统中异步电机是一个非线性、强耦合、高阶次的控制对象，如果忽略其非线性、强耦合、高阶次的条件，近似求出线性单变量动态结构，得到的控制系统的动态性能往往不高[1-2]。
异步电动机调速系统的仿真
1 绪论1.1 引言电动机是我们日常生活中必不可少的机械装置，本身不是一种能源，它实现的功能是电能和机械能之间的相互转换。
电动机根据不同的结构和性能，可以有许多分类的方法，平常通用的有两种分类方法有：按照功能分类与按照结构特点及电源种类分类。
按电源分类有直流和交流两种电机，交流电机又有同步和异步两种之分，共同点在于运行方式，但工作原理有很大的差别。
同步电动机主要作发电用而异步电动机主要做电动机用。
因为有着结构简单、运行可靠而被人们所欢迎。
随着今后工业的不断发展，人们必然加深对交流异步电动机的研究，将其优异的性能更加充分的发挥出来。
因此，交流异步电动机成为工业生产中不可或缺的一部分。
Simulink本身的作用就是一个仿真平台，这个平台我们既可在MATLAB环境下运行，又可以独立的使用，有很好的兼容性。
一般情况下，我们会在MATLAB环境下运行，因为可以借助其强大的计算功能，实现动态系统建模、仿真和综合分析。
Simulink的适用范围广泛、结构和流程也较为清楚、仿真接近实际、操作灵活简单。
在交流异步电机调速仿真系统中，利用Simulink环境下电力系统模块库中的元件模块仿真，通过仿真，可以深入了解和研究交流异步电动机调速系统的原理和性能。
通过这款仿真软件帮助，不但提高了工作效率，而且为我们节省了更多的时间和精力来用于科研项目。
1.2 本课题选题背景和意义电动机是我们生活中不可或缺的一部分，越来越多的地方会使用到电动机，电动机扮演的角色也越来越重要。
只有在额定负载的情况下电动机的运行效率才能最大化的发挥出来。
但是想要将其功能最大发挥，必须对其充分了解。
由于现实中必须考虑各种不确定因素，电动机不能理想运行，往往处于低效率的运行状态。
对于这种不理想的状态，最好的解决办法是通过调速系统的控制来解决。
所以，电动机的调速控制一直被国内外所重视。
因此在不同的运行环境下，电动机都有其相对于适合本环境的调速控制系统对其进行控制，这样才能发挥其应有的最大工作效率。
毕业设计——矢量控制异步电机调速系统仿真研究
矢量控制异步电机调速系统仿真研究摘要20世纪70年代德国专家提出了矢量变换控制的思想，矢量变换控制就是采用矢量变换使交流异步电机定子电流励磁分量和转矩分量之间实现解耦，使交流异步电动机的磁通和转矩分别进行独立控制, 从而使交流异步电动机变频调速系统具有了直流调速系统的全部优点。
本文介绍了异步电动机矢量控制的基本原理及转差频率矢量控制的相关概念，结合实际设计出矢量控制异步电机调速系统的结构图，根据异步电机模型和在调速系统中各子系统的模型，在SIMULINK环境下对该系统进行仿真，并得出仿真结果。
从试验和仿真结果可以看出：该方法简单、控制精度高，用于异步电动机调速系统中具有良好动、静态性能。
利用MATLAB/ SIMULINK模块对交流异步电动机矢量控制系统进行了建模仿真，说明了MATLAB/ SIMULINK 对于复杂的交流调速系统来说是一种很好的仿真工具，并且通过仿真波形的分析也验证了交流异步电动机按转子磁链定向的矢量控制系统具有较好的动、静态性能，完全可以适用于高动态性能的交流调速场合。
关键词：交流调速系统；转差频率；矢量控制；仿真建模Vector control of induction motor based on simulation studiesAbstract20th century 70s German experts put forward the idea of vector transform control. transform vector control use vector transformation to make the exchange of excitation of induction motor stator current components and torque decoupling between components, so that the magnetic AC asynchronous motor Qualcomm and independent control of torque, respectively, so that the exchange of asynchronous motor with variable frequency speed regulation system of the DC drive system all the advantages. This article introduces the asynchronous motor of the basic principles of vector control and slip frequency vector control of the basic concepts, practical design combined with vector control of induction motor based on the structure, according to the model of induction motor speed control system and the various sub- system model, in the SIMULINK environment simulation system and simulation results obtained.The simulation results from the tests can be seen: The method is simple, high precision. The control for induction motor speed control system has good dynamic and static performance.Using MATLAB / SIMULINK module of AC asynchronous motor vector control system modeling and simulation. Illustrate the MATLAB / SIMULINK for the complex AC Drive System is a good simulation tools, and through the simulation waveform analysis to verify AC induction motor according to the rotor flux-oriented vector control system has good dynamic and static performance, It can be applied to the exchange of high-speed dynamic performance occasions.Key words : AC Drive System;Slip frequency; Vector Control; Simulation Modeling目录引言 (1)第1章绪论 (2)1.1交流电机调速技术的发展状况 (2)1.2 现代交流调速系统的类型 (3)l.3 现代交流调速系统的发展趋势和动向 (4)1.3.1 控制理念与控制技术方面的研究与开发 (4)1.3.2 PWM模式改进与优化研究 (4)1.3.3 中压变频装置的研究与开发 (4)第2章矢量控制的基本原理 (6)2.1 异步电动机的数学模型 (6)2.2 矢量控制技术思想 (6)2.3 坐标变换 (7)2.3.1 坐标变换的基本思想和原则 (7)2.3.2 三相-两相变换 (10)2.4 转差频率矢量控制的基本概念 (12)2.5 转差频率矢量控制系统 (13)第3章模型的建立及仿真 (15)3.1 仿真软件简介 (15)3.2 矢量控制调速系统仿真和分析 (15)3.2.1电机仿真模块的建立 (16)3.2.2转速调节器模块 (17)3.2.3函数运算模块 (17)3.2.4 坐标变换模块 (17)第4章仿真结果及结果分析 (19)4.1 仿真模型 (19)4.2 仿真结果及分析 (19)结论与展望 (22)致谢 (23)参考文献 (24)附录 (24)插图清单图1-1 现代交流调速系统组成示意图 ....................................................................... - 3 - 图2-1 二极直流电机的物理模型 ............................................................................... - 8 - 图2-2 等效的交流电机绕组和直流电机绕组物理模型 ......................................... - 10 - 图2-3三相、两相静止坐标系与磁通势空间矢量 ................................................. - 11 - 图2-4 转差频率控制的异步电动机矢控制调速系统的结构图 ............................. - 14 - 图3-1转速PI调节器模块 ....................................................................................... - 17 - 图3-2函数运算模块 ................................................................................................. - 17 - 图3-3 坐标变换模块 ................................................................................................. - 18 - 图4-1矢量控制调速系统的仿真模型 ..................................................................... - 19 - 图4-2仿真波形图 ..................................................................................................... - 20 - 图4-3定子磁链轨迹图 ............................................................................................. - 21 -引言交流异步电动机是一个高阶、强耦合、非线性的多变量系统，该系统数学模型比较复杂，将其简化成单变量线性系统进行控制，动态性能不够理想，调节器参数很难准确设计，为了实现高动态性能, 20世纪70年代初德国西门子公司F.Blaschke提出了矢量控制的方法。
基于MATLAB的异步电机变频调速系统的仿真与分析
基于MATLAB的异步电机变频调速系统的仿真与分析1. 引言1.1 研究背景异步电机是一种常见的电动机类型，在工业和家用电器中广泛应用。
随着电力系统的发展和电动机技术的进步，对异步电机的变频调速系统进行研究已成为一个热门领域。
变频调速系统可以根据实际需要调整电机转速，实现节能、精准控制和适应不同工况需求的目的。
随着现代工业的自动化程度不断提高，对电机的调速要求也越来越高。
传统的电压调速和机械调速方式已经无法满足实际需求，因此异步电机变频调速系统逐渐成为工业界的主流选择。
在此背景下，研究基于MATLAB的异步电机变频调速系统的仿真与分析具有重要意义。
通过对异步电机原理、变频调速系统设计和MATLAB仿真模型搭建等方面的研究，可以更好地了解和掌握这一技术，为实际应用提供理论支持和指导。
本文将对异步电机变频调速系统进行深入探讨，旨在为相关领域的研究和应用提供有益的参考和借鉴。
1.2 研究意义异步电机是工业中常用的电动机之一，其性能直接影响到生产效率和能源消耗。
变频调速系统能够实现电机转速控制，提高电机的运行稳定性和效率，减少能耗，降低维护成本。
基于MATLAB的异步电机变频调速系统的仿真与分析具有重要的研究意义。
通过仿真可以快速、灵活地模拟电机的工作情况，预测电机在不同工况下的性能表现，为设计和优化电机调速系统提供有力的依据。
通过仿真分析可以深入了解变频调速系统在不同参数和工况下的工作特性，为实际应用中的系统调试和优化提供指导。
对异步电机变频调速系统的研究可以推动电机控制技术的发展，促进工业生产的智能化和节能化，具有重要的社会和经济意义。
基于MATLAB的异步电机变频调速系统的仿真与分析不仅具有理论研究意义，还具有实际应用价值，对推动电机控制技术的发展和提高工业生产效率具有重要意义。
1.3 研究目的研究目的是为了探讨基于MATLAB的异步电机变频调速系统的仿真与分析，从而更深入地了解异步电机的工作原理和变频调速系统的设计方法。
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姓名：学号：专业：所在院系：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。
异步电机调压调速系统仿真
一、实验目的：
熟悉交流电动机原理及其机械特性，以及典型交流拖动系统在MATLAB中的实现。
二、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ验内容：
1、基于电气原理图的异步电机调压调速控制系统仿真模型如图1
图1异步电机调压调速控制系统仿真模型
其中,
Subsystem为自制子模块，其内部结构如图2所示:
图2
Subsystem1为自制子模块，其内部结构如下图所示:
5、将仿真模型上传。
图3
2、模块参数设置如表
AC电源
220V(峰值) 50Hz,三相对称
MachinesMeasurementDemux
见图4
示波器scope
见图5
其他
默认值
图4Machines Measurement Demux图5示波器scope参数设置
（电机测量模块）参数设置
3、仿真算法为ode23tb,仿真时间为5s.
异步电动机调速系统的仿真研究
作者签名：
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日 期：少矽一户
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华北电力大学硕士学位论文摘要
摘
要
本文基于ＭＡＴＬＡＢ对异步电动机调速系统进行仿真研究。首先分析了异步电
动机变频调速技术的主要控制方法、基本组成与工作原理；之后，搭建了普通功能
型Ｖ／Ｆ控制变频调速系统以及具有转矩控制功能的高功能型ＷＦ控制变频调速系统
众所周知，直流电动机的转速容易控制和调节，采用转速、电流双闭环直流调 速系统可获得优良的静、动态调速特性。因此，长期以来在变速传动领域中，直流 调速一直占据主导地位。但是，由于直流电动机的机械式换向器和电刷存在以下弱 点，这给直流调速系统带来了不足。
１、机械式换向器表面线速度及换向电流、电压有极限容许值，这就限制了电
＼１ ７８５７０７
声尸 明
本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《异步电动机调速系统的仿真研
究》，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究工作和
取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包
含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育
０。融智１Ｊ、●
Ⅱ
华北电力大学硕士学位论文
第一章引言
１．１课题目的和意义
电动机作为主要的动力设备被广泛的应用于工农业生产、国防、科技、日常生 活等各个方面，其负荷约占总发电量的６０％一７０％，成为用电量最多的电气设备。根 据采用的电流制式不同，电动机分为直流电动机和交流电动机两大类，其中交流电 动机形式多样、用途各异、拥有量最多，交流电动机又分为同步电动机和异步（感 应）电动机两大类。根据统计，交流电动机用电量占电机总用电量的８５％左右，可 见交流电动机应用的广泛性及其在国民经济中的重要地位。
基于MATLAB的异步电动机调速系统设计与仿真 (修改稿)
电能是人们日常生产生活不或缺的能源，并且在生活被浪费最多的能源也是电能，因此，充分有效利用电能并节省电力尤为重要，隐藏着非常巨大的技术发展空间。立足于节省控制能量这一方面，节省电动机控制能量扮演了一个非常重要的角色。各种类型的电动机是电能主要的使用者和生产者，我国电动机的年耗电量占了工业用电总量的80％以上。在电动机的运行维护过程中，功率电动机控制的效率很低，并且在其使用的过程中严重地浪费了大量的功率。近年来，我国在电机节能控制方面的投资增加，就是因为有巨大的潜力存在于电机调速的市场。
关于评价交流调速技术的优劣，不同的需求有不同的标准。但普遍的共识是：(1)工作效率不能低；(2)调速平滑即无级调速；(3)调速范围要大；(4)调速产生的负面影响（如谐波、功率因数等）小；(5)成本不能太高。[10]
在对交流旋转速度的调整控制系统中，变频系统的调速技术是最佳且最稳定的交流旋转速度调整控制系统性能。对变频系统调速控制技术的开发与研究应用是目前在电机控制领域最有发展希望且实用的技术研究工作。用于控制交流频率的转换器完全可以是一整个的变频控制系统，频率变换行业的整个市场的发展潜力非常大。这里所说的"频率变换行业"不仅局限于交流频率变换器本身，还广泛地涵盖了与交流频率变换器系统控制技术密切相关的所有领域和行业。如交流速度的调整控制系统及系统控制、电力电子重要部件的控制系统驱动与安全保护、相关集成电路的批量生产与工业技术应用等。
变频调速异步电动机系统动态调速过程仿真研究
变频调速异步电动机系统动态调速过程仿真研究摘要以往的异步电机变频调速系统仿真主要针对变频器恒频恒压状态进行分析，实际的变频调速系统往往处于动态的调速过程，输出频率和输出电压随时间在发生变化。
利用Simulink和PowerSystemBlocksets，建立了异步电动机变频调速系统的动态仿真模型，通过电压和频率随时间变化规律的设定，可以完成动态调速过程的仿真。
文章介绍了模型的建立方法，并以恒压频比调节模式为例，对恒加速情况进行了仿真。
对仿真获取的输出电压进行时频分析，提取的频率变化规律与设定值完全吻合；对仿真获取的输出电流进行Park矢量分析，得到的矢量轨迹图与理论推论一致，这些表明该模型是可行和有效的。
关键词：异步电机；变频调速；瞬时频率；SPWM1引言变频调速电机系统在传动领域得到广泛的应用，其技术日趋成熟[1]。
由于变频调速异步电动机系统具有强耦合、非线性的特点，难以用解析的方法进行分析。
作为系统分析研究的一种重要手段，仿真技术得到了越来越广泛的应用。
通过仿真，可以验证理论分析和设计的正确性，模拟实际系统的运行过程，分析系统特性随参数的变化规律，描述系统的状态与特性。
文献[2]利用MATLAB软件中的Simulink模块，以带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制的方法对异步电动机变频调速系统进行建模和仿真，基本上解决了一般的调速方法存在的速度动态特性较差和电动机转矩利用率低的问题；文献[3-5]建立变频系统矢量控制和直接转矩控制运行模型，提取了转速、定子线电压、定子电流、电磁转矩4个关键性能指标随时间变化的波形图,分析了转速的动态响应和稳态跟踪精度。
以上文献的仿真研究都集中在电机恒频恒压运行状态下，但是实际的变频调速系统往往处于动态的调速过程，输出频率和输出电压随时间在发生变化。
因此，构建变频调速异步电动机系统动态调速过程中的仿真平台，分析调速过程中电磁参数的变化规律，对于调速系统的设计、应用与故障诊断，具有重要的指导作用。
毕业论文2矢量控制的异步电动机调速系统仿真设计
3. 总体模块设计3.1矢量控制结构框图按照上述数学模型建立的矢量控制结构框图如实例图3.1所示。
图3.1矢量控制结构框图为了实现对电机的矢量控制，使电机满足一定的性能指标(稳定性、快速性和准确性)，并尽可能使仿真模型简化，而采用电流和转速负反馈控制方式。
为了使仿真时间尽可能短并达到一定的仿真精度，选用离散控制系统。
整个系统主要分成6部分:速度控制器、矢量控制器、电流比较脉冲产生器、全桥逆变电路、异步电机和反馈回路。
其具体结构如实例图3.2所示。
图3.2矢量控制系统结构框图3.2各子系统模块3.2.1求解磁链模块图3.3求解磁链模块3.2.2 求解转子磁链角模块图3.4求解转子磁链角模块该模块是计算θ角，也就是d轴的位置3.2.3 ids*求解模块此模型的作用是根据转子磁通来计算定子电流的励磁分量i d*，模型如下所示图3.5 i ds*求解模块3.2.4 iqs*求解模块此模块的作用是计算定子电流在d、q坐标系下的q分量的给定值i qs*，其内部构造如下所示：图3.6 i qs*求解模块3.2.5 ABC到DQ坐标变换模块ABC-DQ子模块完成从ABC三相定子坐标系到d、q坐标系的变换（3/2变换），在这个模块中，根据定子电流在ABC三相定子坐标系下的分量，经过旋转变换，得出电动机定子电流在d、q坐标系下的转矩分量i qs和励磁分量i ds。
模块的构造如下图：图3.7 ABC到DQ模块3.2.6 DQ到ABC坐标变换模块DQ- ABC子模块是根据定子电流在d、q坐标系下的分量，经过旋转变换得出电动机定子的三相绕组电流的给定值i abc，变换过程如下所示图3.8 DQ到ABC模块3.3 电机参数设置图3.9 异步电动机参数表3.4矢量控制环节模块图3.10 矢量控制环节3.5矢量控制的异步电动机调速系统模块图3.11 矢量控制的异步电动机调速模块交流异步电动机矢量控制系统如上图所示，此系统为转差频率矢量控制方式，按转子磁场定向的异步电机矢量控制框图。
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实验报告
课程名称：机电一体化系统设计
实验名称：交流异步电动机调速系统软件仿真专业班级：
姓名：
学号：
指导教师：
成绩：
1.实验目的：
熟悉SIMULINK环境；
建立三相异步电动机恒压频比调速系统模型并仿真分析。
2.实验内容：
设计并在simulinnk下搭建三相异步电动机恒压频比环调速系统
3. 实验原理方案(10分)
异步电机的调速有多种方法，转速开环恒压频比控制是交流电动机变频调速最基本的一种控制转速方式，在一般的变频调速装置里面都嵌入有这项功能，工作方式为恒压频比的调速方式能满足大多数场合交流电动机调速控制的要求，使用起来也相对方便，是通用变频器的基本模式。
但在低压时候需要一定的补偿电压，采用恒压频比控制，在基频以下的调速过程中的转差率会保持不变，电动机的所以会机械特性会相对较硬，电动机有较好的调速性能。
正选脉冲宽度调制三相逆变电路，是一种以三角波做载波的应用冲量等效原理而获得理想交流电源的电路装置，在调制比与载波比一定的条件下，通过调节外加直流电源的大小就可以获得在额定频率下产生额定电压的正选电压波，通过调节正弦波的频率就可以得到理想的电压频率波，而且调节输入正弦波的频率能得到线性的输出电压幅值。
MATLAB在电气领域中的运用随处可见，在这里可以运用MATLAB里的Simulink仿真出具体的模型，通过示波器来观察具体的波形，从而进行进一步的分析。
4. 实验实现方案(20分)
首先采用三相双极性SPWM逆变电路产生三相交流电源，全控型器件可以选用IGBT，这样通过调节外加直流电源的大小便可获的理想的输出交流电压源幅值，然后通过改变给定的频率信号来改变异步电机的转速，基本模型如下图所示
图1 调速系统模型图
恒压频比变频调速系统基本原理结构如图2.7所示，系统由升降速时间设定环节，U—F曲线，SPWM调制和驱动等环节组成。
其中升降速时间设定环节G1用来限制电动机的升频速度，避免频率上升过快而造成电流和转矩的冲击，起到软启动控制的作用。
U—F曲线用于根据频率确定相应的电压，该曲线不经过原点，以保持U/F不变，并在低频时进行适当的电压补偿。
SPWM和驱动环节将根据频率和电压要求产生按正弦脉宽调制的驱动信号，控制控制逆变器以实现电动机的变压变频调速。
基本的仿真模块图如下所示
图 2 MATLAB仿真图
5.系统仿真结果的输出及结果分析(70分)
图3 out输出波形
该图为Out示波器的仿真波形，有图形可以看出，当输入频率选择为50HZ时，前5s的时间里输出波形从0到50线性变化，有仿真模块可以计算出由于饱和上
线为10，后面存在积分环节，输入信号为50 ，
01050
t
dt=
⎰，可知t=5s。
图4 仿真示波器图像
该图为仿真示波器的仿真结果，由于取整函数的存在以及V-F的函数关系可以得知仿真结果与分析结果一致。
图5 sinA波形
以上图是sinA的仿真结果，仿真结果与分析结果一致。
图6 转速波形
上图为异步电机转速仿真图形，有图形可以看出，转速的上升曲线可以近似为一条直线，5s时的稳定速度为1500左右。
图7 电磁转矩波形
该图为电磁转矩的仿真图，由于异步电机没有负载的存在所以电磁转矩近似为0。
图8 Uab 波形
该图为Uab的有效值波形，由该图可知，随着时间的增加，频率的上升，Uab 有效值也随之上升，这样才能保证U/F的值保持恒定，仿真结果与分析结果相同。
图9 Uab实际输出波形
该图为Uab实际输出波形，符合双极性SPWM输出波形的规律。
当输入频率为40HZ时，转速输出波形为下图所示。
图10 40HZ转速波形
当输入频率为30HZ时，转速输出波形为下图所示：
图11 30HZ转速波形
当输入频率为20HZ时的转速波形如下图所示：
图12 20HZ转速波形
6．实验总结
从上图仿真的波形可以看的出，实际波形非常接近于理论分析的波形，根据三相调制信号，PWM 发生器产生逆变器驱动脉冲，经逆变器得到频率跟幅值可调的三相电压，使交流电动机按给定的要求起动和运行。
在给定频率为50Hz ，起动时间为5s 的情况下，仿真结果如以上各图所示，由波形可以得到，在频率变化的边界上，正玄调制的信号和转速波形都发生了不同程度的畸变，这是因为频率变化的时刻不一定发生在一个调制信号的周期末尾，在周期信号还未结束的时候，频率就已经发生了跳变，就可能使得下一个信号的前半个周期变得宽或者窄，是相应的一周期频率变小或者变大，观察图形可知系统比较稳定，并且可以通过电压频率协调控制调节转速，符合设计要求。
交流变频调速系统是恒转矩调速，但交流变频调速调速范围比较大，调速性能比较好，效率也更高。
交流调频调速属于转差不变型调速系统，无论转速高低，转差功率的消耗基本不变。
所以变频调速应用更广，可以构成高动态性能的交流调速系统，取代直流。