7基于MATLAB的同步电动机异步启动的过程仿真

城市学院

本科毕业设计

题目基于Matlab的同步电动机异步起动过程仿真

系别电信系

专业电气工程及其自动化

班级电气601 学号06010268 学生姓名赵泽南

指导教师刘新正

2010年6月

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摘要

摘要

凸极同步电动机采用异步起动，起动转矩大、附属设备少、操作简单，在现代工矿企业中有很好地应用前景。

本文介绍了凸极同步电动机的基本运行原理，在分析了凸极同步电动机定、转子绕组及阻尼绕组的电磁关系的基础上，介绍了了凸极同步电动机异步起动的过渡过程。通过分析d－q轴系下的凸极同步电动机状态方程，建立了凸极同步电动机异步起动过渡过程的数学模型。利用Matlab编写程序，获得同步电动机异步起动系统动态仿真结果，实现了仿真曲线分析。

关键词：凸极同步电动机，励磁绕组，异步起动，数学模型

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西安交通大学城市学院本科生毕业设计（论文）IV

ABSTRACT

ABSTRACT

Salient pole synchronous motor adopts asynchronous starter, starting torque and affiliated equipments, simple operation, in the modern industrial enterprises are very good application prospects.

The paper introduces the basic salient pole synchronous motor operating principle, on the analysis of the salient pole synchronous motor rotor windings and damping and the electromagnetic winding, on the basis of the relationship between introduced saliency synchronous motor starting the transition process of asynchronous. Through the analysis of d - q axis of the salient pole synchronous motor under the state equation is established, salient pole synchronous motor starting asynchronous mathematical model of the transition process. Using Matlab program, synchronous motor starting system dynamic simulation results of asynchronous, realize the simulation analysis.

Key words: Salient-pole Synchronous Motor, Exciting Windings,

Asynchronous Starting，Mathematical model

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西安交通大学城市学院本科生毕业设计（论文）IV

目录

目录

第一章前言 (1)

1.1问题提出的意义 (1)

1.2同步电动机起动方式的简介 (1)

1.3同步电动机异步起动的研究现状 (2)

1.4本文主要内容 (3)

第二章同步电动机的数学模型 (5)

2.1同步电动机工作原理 (5)

2．2同步电动机在A、B、C坐标系统中的基本电磁关系 (6)

2.2.1 同步电动机各回路的基本方程 (7)

2.2.2 同步电动机电压方程和磁链方程 (11)

2.3同步电动机在D、Q、0坐标系统中的基本电磁关系 (13)

2.4同步电动机的输出功率及电磁转矩 (15)

2.5同步电动机转子运动方程 (16)

2.6同步电动机转速变化时的状态方程 (18)

2.7本章小结 (19)

第三章同步电动机异步起动仿真研究 (21)

3.1MATLAB仿真软件介绍 (21)

3.2凸极同步电动机异步起动过程的动态模型 (21)

3.3同步电动机异步起动的仿真曲线比较 (25)

3.3.1凸极同步电动机异步起动的初始值 (25)

3.3.2 数值仿真的算法 (25)

3.3.3 同步电动机异步起动的仿真曲线 (26)

3.4本章小结 (31)

第四章结论与展望 (33)

4.1结论与展望 (33)

4.2不足 (33)

致谢 (35)

参考文献 (37)

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西安交通大学城市学院本科生毕业设计（论文）

附录 (39)

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第一章前言

第一章前言

1.1问题提出的意义

同步电动机采用异步起动，启动转矩大、附属设备少、操作简单，在现代工矿企业中有着很好的前景。但是对电网和电动机的冲击大，变频起动的装置即自控式变频调速装置控制较复杂、技术要求较高、初投资费用较大，对于大多数中小工矿企业来说，还较难获得推广。

同步电动机在异步起动中，由于单轴力矩的存在，显得较为困难，特别是同步电动机的投励及牵入同步。一般来说，凸极同步电动机的容量都较大，如果同步电动机的起动失败，不但会对电网造成波动，产生谐波污染电网电能、影响同步电动机周围其他用电设备的正常工作，甚至无法工作；如果同步电动机投励失败，由于电机转速的波动，造成电机在机械上和电磁上的波动，两者对电机反复进行冲击，伤害电机定子、转子绕组，使得电机无法进入正常工作状态。所以，研究同步电动机的异步起动方式，提高同步电动机异步起动的性能，是非常必要的。

1.2同步电动机起动方式的简介

凸极同步电动机的起动方式较多，常规的起动方法有三种:

(1) 辅助电动机起动法

通常选用和同步电动机极数相同的感应电动机（容量为主机的5～15％）作为辅助电动机。先用辅助电动机将主机拖到接近同步转速，然后用自整步法将其投入电网，再切断辅助电动机电源。也可采用比同步电动机少一对极的感应电动机作为辅助电动机，将主机拖到超过同步转速，然后切断辅助电动机电源使转速下降，当降到等于同步转速时，再将同步电动机立即投入电网，这样可以获得更大的整步转矩。

(2)变频起动法

此法实质上是改变定子旋转磁场转速，利用同步转矩起动。在开始起动时，把电源的频率调得很低，然后逐步增加到额定频率，于是转子的转速也将随着定子旋转磁场的转速而同步上升，直到额定转速。采用此法起动须有变频电源。

(3)异步起动法

多数同步电动机都用异步起动法来起动。为此，在电动机的主极极靴上装

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