7基于MATLAB的同步电动机异步启动的过程仿真
基于MATLAB的异步电动机起动过程的仿真研究
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仿真 结果 分 析
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MATLAB在异步电机起动仿真中的应用
文章编号:1674-7046(2009)05-0055-03MATLAB 在异步电机起动仿真中的应用王明杰,程汉蓬(河南城建学院电气系,河南平顶山467044)摘 要: 异步电机在工业生产中经常频繁起动,起动时瞬态过程各个参数计算麻烦,且直接起动定子电流比较大,为了很好地分析异步电机起动性能,本文根据异步电机理论采用MATLAB 对异步电机直接起动和串电阻起动进行了仿真分析,得出了合理的结果,可以很方便的分析异步电机起动特性。
关键词: 异步电机;起动;仿真中图分类号: TM343 文献标识码:A0 引言异步电机的起动过程是一个动态过程,动态过程参数不容易计算,稳态过程可通过公式求解,所以可在MATLAB 中建立模型仿真求解整个动态过程,这样就简化了复杂的计算。
三相笼型异步电机可以有直接起动、减压起动与软起动三种起动方法,而三相绕线转子异步电机可有转子串电阻起动和串联频敏变阻器起动两种起动方法。
在此分别以笼型异步电机直接起动和绕线转子异步电机串电阻起动及调速为例进行起动仿真分析。
1 异步电机起动特性原理[1]异步电机的机械特性表达式T =m 1 s U 2 R 2s R 1+R 2s 2+(X 1+X 2)2,令d T/dS =0,可得最大电磁转矩为T max = m 1 s U 22[ R 1+R 21+(X 1+X 2)2],临界转差率S m =R 2R 21+(X 1+X 2)2。
定子电流大小为I 2=U R 2s+R 12+(X 1+X 2)2上式中令s=1可得出起动转矩为T st =m 1 s U 2 R 2(R 1+R 2)2+(X 1+X 2)2,根据这些式子可以得到电机的转速曲线和转矩曲线。
2 起动特性仿真分析2.1 直接起动直接起动模型建模如图1所示。
直接起动时,通过一些直接起动设备把全部电源电压直接加到电机的定子绕组,这时起动电流可达额定电流的4~7倍,根据对国产电机的实际测量,某些笼型异步电机甚至可达8~12倍。
基于matlab的永磁同步电机调速系统的仿真
摘要本文首先介绍了永磁同步电机的国内外发展状况，然后介绍了永磁同步电机的结构及原理，接着建立了永磁同步电机的数学模型，并在此基础上用MATLAB 进行了仿真，最后进行了仿真及仿真结果的分析。
永磁同步电机是具有非线性、强耦合性、时变性的系统，在运行过程中会受到负载扰动等多因素影响。
以往研究永磁同步电机的做法是在硬件上搭建一个平台进行模拟，但是这样在做实验中难免会造成一些损失，而且硬件上的反馈会比较长研究周期长。
目前在国内外关于永磁同步电机调速系统的研究现状上来讲，基于MATLAB环境下仿真模型的构建下进行研究，这可极大的缩短研究周期和研究成本。
在利用MATLAB仿真模型研究永磁同步电机时，我们可以把那些扰动因数做成模拟信号给予模型，这样可以准确的定性分析实验得出结论。
关键字：永磁同步电机，空间矢量调制，MATLAB仿真，数学模型。
ABSTRACTIn the first, this paper introduces the domestic and international development status of Permanent Magnet Synchronous Motor(PMSM), gives a explanation about its basictheory, structure. Then it builds a mathematical model, and uses MATLAB to simulate that model.The PMSM is a nonlinear, strong-coupling and time-varying system, so in the operation process, it will be influenced by many factors such asload disturbance. Therere, it is necessary to take action when researching the control method of PMSM. The former research method is setting up a platform on hardware to perform experimensbut it is undesirable, because it often cause some loss, and the feedback cycle is longer than research cycle. As fordomestic and international current situation on the research of PMSM, it is obvious that researching under the simulation model created by MATLAB could greatly reduce the cost and cycle of researchment. When using MATLAB to build simulation model on the research of PMSM, we can transform these disturbance factors into analog signal, making a qualitative analysis to draw conclusions from them.Keywords：PMSM, SVPWM, MATLAB simulation, mathmatical model目录摘要 (I)ABSTRACT .............................................. I I 目录............................................... I II 第一章绪论 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.1.1 研究背景 (1)1.1.2 研究的目的及意义 (1)1.2 国内外研究现状 (2)1.2.1 国内研究历史及现状 (2)1.2.2 国外研究现状及趋势 (2)1.3 本文的主要内容 (3)第二章永磁同步电机调速系统的结构和数学模型 (5)2.1 引言 (5)2.2 永磁同步电机调速系统的结构 (5)2.3 永磁同步电机调速系统的数学模型 (6)2.3.1 PMSM在ABC坐标系下的磁链和电压方程 (6)坐标系下的磁链和电压方程 (8)2.3.2 PMSM在02.3.3 PMSM在dq0坐标系下的磁链和电压方程 (9)2.4 永磁同步电机的控制策略 (11)2.5 本章小节 (12)第三章永磁同步电机矢量控制及空间矢量脉宽调制 (14)3.1 引言 (14)3.2 永磁同步电动机的矢量控制 (14)3.3 空间矢量脉宽调制概念 (15)3.4 SVPWM模块的建立 (17)3.5 本章小结 (23)第四章基于Matlab的永磁同步调速系统仿真模型的建立 (24)4.1 引言 (24)4.2 MATLAB软件的介绍 (24)4.3永磁同步电机调速系统整体模型的建立 (25)4.4仿真参数调试及结果分析 (28)4.5本章小结 (29)第五章总结与展望 (30)5.1全文总结 (30)参考文献 (31)致谢 (33)第一章绪论1.1 研究背景及意义1.1.1 研究背景随着电力电子技术、微电子技术和现代电机控制理论的发展，交流调速系统逐步具备了宽调速范围、高稳速精度、快速动态响应及四象限运行等良好的技术性能，交流调速系统应用越来越广泛。
matlab中关于永磁同步电机的仿真例子
matlab中关于永磁同步电机的仿真例子摘要：一、Matlab中永磁同步电机仿真概述二、永磁同步电机仿真模型建立1.参数设置2.控制器设计3.仿真结果分析三、SVPWM算法在永磁同步电机仿真中的应用四、案例演示：基于DSP28035的永磁同步电机伺服系统MATLAB仿真五、总结与展望正文：一、Matlab中永磁同步电机仿真概述Matlab是一款强大的数学软件，其在电机领域仿真中的应用广泛。
永磁同步电机（PMSM）作为一种高效、高性能的电机，其控制策略和性能分析在Matlab中得到了充分的体现。
利用Matlab进行永磁同步电机仿真，可以有效验证控制策略的正确性，优化电机参数，提高系统性能。
二、永磁同步电机仿真模型建立1.参数设置：在建立永磁同步电机仿真模型时，首先需要设定电机的各项参数，如电阻、电感、永磁体磁链等。
这些参数可以根据实际电机的设计值进行设置，以保证模型与实际电机的特性一致。
2.控制器设计：控制器的设计是电机仿真模型的核心部分。
常见的控制器设计包括矢量控制（也称为场导向控制，Field-Oriented Control, FOC）、直接转矩控制（Direct Torque Control, DTC）等。
在Matlab中，可以利用现有的工具箱（如PMSM T oolbox）方便地进行控制器的设计和仿真。
3.仿真结果分析：在完成控制器设计后，进行仿真实验。
通过观察电机的转速、电流、转矩等参数的变化，可以评估控制器的性能。
同时，可以利用Matlab的图像绘制功能，将仿真结果以图表的形式展示，便于进一步分析。
三、SVPWM算法在永磁同步电机仿真中的应用SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation）是一种用于控制永磁同步电机的有效方法。
通过在Matlab中实现SVPWM算法，可以方便地对比不同控制策略的性能。
在仿真过程中，可以观察到SVPWM算法能够有效提高电机的转矩波动抑制能力，减小电流谐波含量，从而提高电机的运行效率。
MATLAB中的三相异步电动机仿真
目录前言 (1)1 异步电动机动态数学模型 (2)1.1电压方程 (2)1.2磁链方程 (3)1.3转矩方程 (5)1.4运动方程 (6)2 坐标变化和变换矩阵 (8)2.1三相--两相变换（3/2变换） (8)3 异步电动机仿真 (9)3.1异步电机仿真框图及参数 (9)3.2异步电动机的仿真模型 (11)4 仿真结果 (15)5 结论 (16)参考文献 (17)前言随着电力电子技术与交流电动机的调速和控制理论的迅速发展,使得异步电动机越来越广泛地应用于各个领域的工业生产。
异步电动机的仿真运行状况和用计算机来解决异步电动机控制直接转矩和电机故障分析具有重要意义。
它能显示理论上的变化,当异步电动机正在运行时,提供了直接理论基础的电机直接转矩控制(DTC),并且准确的分析了电气故障。
在过去,通过研究的异步电动机的电机模型建立了三相静止不动的框架。
研究了电压、转矩方程在该模型的功能,同相轴之间的定子、转子的线圈的角度。
θ是时间函数、电压、转矩方程是时变方程这些变量都在这个运动模型中。
这使得很难建立在αβ两相异步电动机的固定框架相关的数学模型。
但是通过坐标变换,建立在αβ两相感应电动机模型框架可以使得固定电压、转矩方程,使数学模型变得简单。
在本篇论文中,我们建立的异步电机仿真模型在固定框架αβ两相同步旋转坐标系下,并给出了仿真结果,表明该模型更加准确地反映了运行中的电动机的实际情况。
1 异步电动机动态数学模型在研究三相异步电动机数学模型时，通常做如下假设 1) 三相绕组对称，磁势沿气隙圆周正弦分布；2) 忽略磁路饱和影响，各绕组的自感和互感都是线性的； 3) 忽略铁芯损耗4) 不考虑温度和频率对电阻的影响异步电机的数学模型由下述电压方程、磁链方程、转矩方程和运动方程组成。
1.1 电压方程三相定子绕组的电压平衡方程为（1-1）与此相应，三相转子绕组折算到定子侧后的电压方程为（1-2）式中 A u , B u , C u , a u , b u ,c u —定子和转子相电压的瞬时值；A i ,B i ,C i , a i , b i ,c i —定子和转子相电流的瞬时值；A ψ,B ψ,C ψ, a ψ, b ψ,c ψ—各相绕组的全磁链； Rs, Rr —定子和转子绕组电阻上述各量都已折算到定子侧，为了简单起见，表示折算的上角标“ ’”均省略，以下同此。
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III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III西安交通大学城市学院本科生毕业设计（论文）IVABSTRACTABSTRACTSalient 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 modelV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)VII西安交通大学城市学院本科生毕业设计（论文）附录 (39)VIII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。
同步电动机的MATLAB仿真
摘要采用电力电子变频装置实现电压频率协调控制，改变了同步电机历来的恒速运行不能调速的面貌，使它和异步电机一样成为调速电机大家庭的一员。
本文针对同步电机中具有代表性的凸极机，在忽略了一部分对误差影响较小而使算法复杂度大大增加的因素（如谐波磁势等），对其内部电流、电压、磁通、磁链及转矩的相互关系进行了一系列定量分析，建立了简化的基于abc三相变量上的数学模型，并将其进行派克变换，转换成易于计算机控制的d/q坐标下的模型。
再使用MATLAB中用于仿真模拟系统的SIMULINK对系统的各个部分进行封装及连接，系统总体分为电源、abc/dq转换器、电机内部模拟、控制反馈四个主要部分，并为其设计了专用的模块，同时对其中的一系列参数进行了配置。
系统启动仿真后，在经历了一开始的振荡后，各输出相对于输出时间的响应较稳定。
关键词：同步电机 d/q模型 MATLAB SIMULINK 仿真。
目录第1章引言 ........................................................................................................................................ - 1 - 1.1引言 (1)1.2同步电机概述 (1)1.3系统仿真技术概述 (2)1.4仿真软件的发展状况与应用 (2)1.5MATLAB概述 (2)1.6S IMULINK概述 (4)第2章同步电机基本原理 (5)2.1理想同步电机 (5)2.2 ABC/DQ模型的建立 (5)第3章仿真系统总体设计 (9)3.1系统对象 (9)3.2系统分块 (9)3.3控制反馈环节 (10)第4章仿真系统详细设计 (12)4.1总体设计 (12)4.2具体设计 (12)4.3控制反馈环节 (15)第5章系统仿真运行 (16)5.1输出结果稳定情况 (16)结论 (19)致谢 (20)参考文献 (21)第1章引言1.1引言世界工业进步的一个重要因素是过去几十年中工厂自动化的不断完善。
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。
同步电机模型的MATLAB仿真
同步电机模型的MATLAB仿真摘要采用电力电子变频装置实现电压频率协调控制，改变了同步电机历来的恒速运行不能调速的面貌，使它和异步电机一样成为调速电机大家庭的一员。
本文针对同步电机中具有代表性的凸极机，在忽略了一部分对误差影响较小而使算法复杂度大大增加的因素（如谐波磁势等），对其内部电流、电压、磁通、磁链及转矩的相互关系进行了一系列定量分析，建立了简化的基于abc三相变量上的数学模型，并将其进行派克变换，转换成易于计算机控制的d/q坐标下的模型。
再使用MATLAB中用于仿真模拟系统的SIMULINK 对系统的各个部分进行封装及连接，系统总体分为电源、abc/dq转换器、电机内部模拟、控制反馈四个主要部分，并为其设计了专用的模块，同时对其中的一系列参数进行了配置。
系统启动仿真后，在经历了一开始的振荡后，各输出相对于输出时间的响应较稳定。
关键词：同步电机 d/q模型 MATLAB SIMULINK 仿真。
The Simulation Platform of Synchronous Machine by MATLABAbstract:The utilization of transducer realizes the control of voltage’s frequency. It changes the situation that Synchronous Machine is always running with constant speed. Just like Asynchronous Machine, Synchronous machine can also be viewed as a member of the timing machine. This thesis intends to aim at the typical salient pole machine in Synchronous Machine. Some quantitative analysis are made on relations of salient pole machine among current, voltage, flux, flux linkage and torque, under the condition that some factors such as harmonic electric potential are ignored. These factors have less influence on error but greatly increase complexity of arithmetic. Thus, simplified mathematic model is established on the basis of a, b, c three phase variables. By the Park transformation, this model is transformed to d, q model which, is easy to be controlled by computer. Simulink is used to masking and linking all the parts of the system. The system can be divided into four main parts, namely power system, abc/dq transformation, simulation model of the machine and feedback control. Special blocks are designed for the four parts and a series of parameters in these parts are configured. The results of simulation show that each output has a satisfactory response when there is disturbance.Key Words: Synchronous Machine Simulation d/q Model MATLAB SIMULINK目录第1章引言 (1)1.1引言 (1)1.2同步电机概述 (1)1.3系统仿真技术概述 (2)1.4仿真软件的发展状况与应用 (2)1.5MATLAB概述 (2)1.6S IMULINK概述 (4)1.7小结 (5)第2章同步电机基本原理 (6)2.1理想同步电机 (6)2.2ABC/DQ模型的建立 (6)第3章仿真系统总体设计 (10)3.1系统对象 (10)3.2系统分块 (10)3.3控制反馈环节 (11)第4章仿真系统详细设计 (13)4.1总体设计 (13)4.2具体设计 (13)4.3控制反馈环节 (16)第5章系统仿真运行 (17)5.1输出结果稳定情况 (17)5.2小结 (20)第6章结论 (21)第7章致谢 (22)参考文献 (23)第1章引言1.1引言世界工业进步的一个重要因素是过去几十年中工厂自动化的不断完善。
基于MatlabSimulink的异步电机矢量控制系统仿真
基于Matlab/Simulink 的异步电机矢量控制系统仿真摘要在异步电机的数学模型分析中以及矢量控制系统的基础之上，利用Matlab/Simulink运用建立模块的思想分别组建了坐标变换模块、PI调节模块、转子磁链个观测模块、SVPWM等模块，然后将这些模块有机的结合，最后构成了异步电动机矢量控制的仿真模块，并且进行了仿真验证。
仿真结果分别显示了电机空载与负载情况下转矩、转速的动态变化曲线，验证了该方法的有效性、实用性，为电机在实际使用中打下了坚实的基础。
本文主要研究异步电机在矢量控制下的仿真。
使用Matlab/Simulink中的电气系统模块(PowerSystem Blocksets)将其重组得到新的模型并对其仿真，最后分析仿真结果得出结论。
关键词: 异步电机矢量控制 MATLAB/SIMULINK 变频调速目录摘要 (I)Abstract......................................................................................... 错误!未定义书签。
1 绪论 (1)1.1 电机及电力拖动技术的发展概况 (1)1.2 异步电动机的控制技术现状................................................. 错误!未定义书签。
1.3 仿真软件的简介及其选择..................................................... 错误!未定义书签。
1.4 论文的主要内容及结构安排................................................. 错误!未定义书签。
2 异步电动机的数学模型 (4)2.1 异步电动机的稳态数学模型 (4)2.2 异步电动机的动态数学模型 (5)2.3 本章小结 (7)3 矢量控制系统基本思路 (8)3.1 矢量控制的基本原理 (8)3.2 坐标变换 (9)3.3SVPWM调制 (21)3.3本章小结 (11)4 异步电机矢量控制系统仿真 (14)4.1矢量控制系统模型 (14)4.2仿真结果与分析 (15)4.5本章小结 (17)5结论与展望 (18)5.1结论 (18)5.2后续研究工作的展望 (19)参考文献 ....................................................................................... 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。
基于Matlab的三相异步电动机起动、调速和制动特性仿真
信息工程学院基于Matlab的三相异步电动机起动、调速和制动特性仿真摘要：异步电动机目前在日常生活中已得到广泛应用，其主要特点为结构简单、运行可靠、效率较高和成本较低。
为使其应用更加广泛且性能更加完善，有必要对其最基本的起动、制动和调速性能进行深入研究。
而随着电机研究的不断深入，仿真就成为对其进行研究的一个重要手段，其中Matlab软件以其方便、高效、直观的特点，广泛应用于异步电动机的仿真研究，方便快捷且节约资源，为解决一些复杂问题带来了极大的方便。
本文通过Matlab软件进行仿真，研究异步电动机起动、调速和制动的各种方法，以找到提高其性能的途径，并通过与理论相对比，验证了本文模型的有效性和正确性。
关键词：Matlab；仿真；异步电动机Simulation for Start-up ,Speed Control and Braking Character of Three-phase Asynchronous Motor Based onMatlabAbstract:Asynchronous motor has been widely used in our daily life at present, the main characteristics of simple structure, reliable operation, high efficiency and low cost. In order to make its application more widely and performance will be improved, it is necessary for the most basic starting, braking and speed regulating performance for further research. And with the research of motor, the simulation has become an important means to study, the Matlab software, with its convenient, efficient and intuitive features, are widely used in the simulation research of asynchronous motor is convenient and save resources, to solve some complex problems has brought great convenience.Based on the Matlab software simulation, the asynchronous motor starting, speed and braking methods, in order to find ways to improve its performance, and compared with the theory, proves the correctness and the effectiveness of the model.Key words:Matlab; simulation; asynchronous motor1 设计目的和意义1.1 概述在科学技术发展迅速的当今社会，电机已经成为生活中必不可少的一部分，为人们的生产生活提供了极大的方便。
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。
基于Matlab异步电动机矢量控制系统的仿真
基于Matlab转差频率控制的矢量控制系统的仿真概述：常用的电机变频调速控制方法有电压频率协调控制(即v／F比为常数)、转差频率控制、矢量控制以及直接转矩控制等。
其中，矢量控制是目前交流电动机较先进的一种控制方式。
它又有基于转差频率控制的、无速度传感器和有速度传感器等多种矢量控制方式。
其中基于转差频率控制的矢量控制方式是在进行U ／f恒定控制的基础上，通过检测异步电动机的实际速度n，并得到对应的控制频率f，然后根据希望得到的转矩，分别控制定子电流矢量及两个分量间的相位，对输出频率f进行控制的。
采用这种控制方法可以使调速系统消除动态过程中转矩电流的波动，从而在一定程度上改善了系统的静态和动态性能，同时它又具有比其它矢量控制方法简便、结构简单、控制精度高等特点。
Simulink仿真系统是Matlab最重要的组件之一，系统提供了标准的模型库，能够帮助用户在此基础上创建新的模型库，描述、模拟、评价和细化系统，从而达到系统分析的目的。
在此利用Matlab／Simulink软件构建了转差频率矢量控制的异步电机调速系统仿真模型，并对此仿真模型进行了实验分析。
矢量控制是目前交流电动机的先进控制方式，一般将含有矢量交换的交流电动机控制都称为矢量控制，实际上只有建立在等效直流电动机模型上，并按转子磁场准确定向地控制，电动机才能获得最优的动态性能。
转差频率矢量控制系统结构简单且易于实现，控制精度高，具有良好的控制性能、因此，早起的矢量控制通用变频器上采用基于转差频率控制的矢量控制方式。
基于此，本文在Mtalab/Simulink环境下对转差频率矢量控制系统进行了仿真研究。
1转差频率矢量控制系统由于异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。
转差频率矢量控制是按转子磁链定向的间接矢量控制系统，不需要进行复杂的磁通检测和繁琐的坐标变换，只要在保证转子磁链大小不变的前提下，通过检测定子电流和旋转磁场角速度，通过两相同步旋转坐标系(M-T坐标系)上的数学模型运算就可以实现间接的磁场定向控制。
基于matlab永磁同步电机控制系统建模仿真方法
基于matlab永磁同步电机控制系统建模仿真方法1. 建立永磁同步电机模型
我们可以通过matlab中的Simulink工具箱建立永磁同步电机的模型，模型中包括电机本身和电机驱动系统。
该模型可以包括各种控制系统，比如位置控制、速度控制、电流控制等。
2. 设计控制系统
根据永磁同步电机的特性和实际控制需求，选定相应的控制策略。
常见的控制策略有FOC（磁场定向控制）、DTC（直接扭矩控制）等。
设计控制系统包括建立系统数学模型、设计控制算法、仿真验证等步骤。
3. 仿真实现
在matlab中进行仿真实现，根据设计的控制系统和模型参数，运行仿真程序，验证设计的控制系统的性能和功能是否符合实际控制要求，以此优化和完善控制系统。
4. 实验验证
在实验室或者实际应用场景中，进行实验验证，对控制系统进行调试和优化。
实
验验证可以通过实际硬件搭建或者仿真器件模拟等方式实现。
根据验证结果，并结合实际应用需求，对控制系统进行进一步优化和改进。
基于MATLAB的电机仿真分析
基于MATLAB的电机仿真分析1. 引言1.1 研究背景电机是现代工业中常见的电气设备，广泛应用于各种机械设备中，如风力发电机组、电动汽车等。
电机的性能直接影响到设备的工作效率和稳定性，因此对电机进行仿真分析具有重要意义。
随着计算机技术的不断发展，电机仿真在工程领域中得到了广泛应用。
利用MATLAB软件进行电机仿真可以更准确地分析电机的设计和工作性能，帮助工程师优化设计方案和提高电机的效率。
通过仿真分析，可以在电机实际制造之前评估其性能，从而节约时间和成本。
在电机仿真中，研究背景至关重要。
对于新型电机的设计和性能评估，需要充分了解电机的工作原理和特性，以便在仿真分析中准确模拟电机的性能。
对电机的研究背景做深入探讨，可以帮助工程师更好地理解电机的工作机制，为电机仿真提供准确的参数和条件。
【字数不足，需要继续补充】1.2 研究目的电机是现代工业中常见的电力转换设备，其性能直接影响到整个系统的运行效果。
对电机进行仿真分析具有重要的意义。
本文旨在利用MATLAB软件对电机进行仿真分析，探讨其在电机设计和优化中的应用。
通过对电机的仿真，可以更好地理解电机的运行原理和特性，为电机的设计和调试提供依据。
1. 分析MATLAB在电机仿真中的应用，探索其在电机设计过程中的优势和限制。
2. 揭示电机仿真的基本原理，帮助读者了解电机仿真的基本过程和方法。
3. 探讨电机仿真的步骤，包括建模、参数设置、仿真运行等方面的技术细节。
4. 分析电机仿真的结果，对仿真结果进行定量和定性分析，评估电机性能。
5. 探讨电机仿真的优势，比较仿真与实验的优缺点，为电机设计提供技术支持。
通过以上研究，本文旨在为电机仿真技术的应用提供理论基础和实践指导，推动电机设计和优化工作的进展。
【内容结束】2. 正文2.1 MATLAB在电机仿真中的应用MATLAB在电机仿真中的应用涉及了多个方面，包括电机建模、控制算法设计、性能分析等。
MATLAB提供了丰富的电机模型库，用户可以根据实际情况选择合适的电机模型进行仿真。
同步电机模型的MATLAB仿真资料讲解
同步电机模型的M A T L A B仿真华东交通大学理工学院课程设计报告书所属课程名称计算机仿真技术题目同步电机模型的MATLAB仿真分院电信分院专业班级电气工程及其自动化学号学生姓名指导教师20 16 年 7月 4 日目录第1章引言 01.1引言 01.2同步电机概述 01.3系统仿真技术概述 (1)1.4仿真软件的发展状况与应用 (1)1.5MATLAB概述 (2)1.6S IMULINK概述 (3)1.7小结 (4)第2章同步电机基本原理 (5)2.1理想同步电机 (5)2.2ABC/DQ模型的建立 (6)第3章仿真系统总体设计 (10)3.1系统对象 (10)3.2系统分块 (10)3.3控制反馈环节 (12)第4章仿真系统详细设计 (13)4.1总体设计 (13)4.2具体设计 (13)4.3控制反馈环节 (16)第5章系统仿真运行 (17)5.1输出结果稳定情况 (17)5.2小结 (20)第6章结论 (21)参考文献 (22)第1章引言1.1引言世界工业进步的一个重要因素是过去几十年中工厂自动化的不断完善。
在上个世纪70年代初叶，席卷全球世界先进工业国家的石油危机，迫使他们投入大量人力和财力去研究高效高性能的交流调速系统，期望用它来节约能源。
经过十年左右的努力，到了80年代大见成效，高性能交流调速系统应用的比例逐年上升，能源危机从而得以缓解。
从此以后，高性能交流电机的研究从未再停止过。
而且众所周知，电机的数学模型是多变量、强耦合的非线性系统。
对非线性系统中的混沌和分支现象的研究是当前非线性科学研究的热点，在理论上、计算机仿真以及实验上都有了一些研究成果，提出了一些方法。
但要从理论上研究一个非线性动力系统，一般比较困难，我们往往希望在保持其动力学特性的基础上，将其简化。
要简化一个动力系统，有两条途径：一是减少系统的维数；二是消除非线性[1]。
1.2同步电机概述同步电机历来是以转速与电源频率严格保持同步而著称的，只要电源频率保持恒定，同步电动机的转速就绝对不变。
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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III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III西安交通大学城市学院本科生毕业设计（论文）IVABSTRACTABSTRACTSalient 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 modelV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)VII西安交通大学城市学院本科生毕业设计（论文）附录 (39)VIII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1西安交通大学城市学院本科生毕业设计（论文）2设起动绕组（相当于感应电动机转子上的笼型绕组）。
同步电动机起动时，先把励磁绕组接到限流电阻，然后接到三相交流电网。
这样，依靠定子旋转磁场和转子起动绕组中感应电流所产生的异步电磁转矩，电机便能起动起来，待转速上升到接近于同步转速时，再将励磁电流接入励磁绕组，使转子建立主磁场；此时依靠定、转子磁场相互作用产生的同步电磁转矩，再加上凸极效应所引起的磁阻转矩，通常便可将转子牵入同步。
一般来说，负载越轻，加入直流励磁时电动机的转差率越小，就越容易进入同步。
起动绕组所产生的转矩Te(起动)类似于感应电动机的异步电磁转矩。
当转速达到0.95ns(转差率=0.05)时，起动绕组所产生的异步转矩值称为牵入转矩。
起动时，要求启动转矩st T 大，牵入转矩pi T 也要大。
异步起动时，励磁绕组不能开路，否则定子旋转磁场会在匝数较多的励磁绕组中感应出高电压，易使励磁绕组击穿或引起人身事故。
但也不能直接短路，否则励磁绕组（相当于一个单相绕组）中感应电流于气隙磁场相作用，会产生显著的“单轴转矩”Te （起动），使合成电磁转矩Te 在0.5ns 附近产生明显的下凹，使重载起动时电动机的转速停滞在0.5ns 附近而不能继续上升。
为减少单轴转矩，可在励磁绕组内接入一个限流电阻，其阻值为励磁绕组本身电阻的5-10倍。
1.3同步电动机异步起动的研究现状同步电动机的起动过程可以分为两个过程，即未加励磁电流前的异步运行过程和加入励磁电流后的牵入同步过程。
在当前的工矿企业对凸极同步电动机的使用过程中，大多数都采用异步起动的方法。
所以，对凸极同步电动机的异步起动过程的研究，就显得非常的重要。
前人对同步电动机异步起动方法的研究已经进行得很多了，主要集中在三个方面：考虑线路阻抗而研究起动时机端电压的变化（主要针对远距离供电的大型同步电动机）、起动时由励磁绕组产生的单轴力矩的合理应用、起动到0.95倍同步速后顺极性投励的研究。
在实际的工业运行中，由于供电系统一般都与用电设备距离较近，而工矿企业往往选择大容量的供电系统（如大容量变压器），所以在分析的时候，将大电网（或变压器）看成相对于用电设备（凸极同步电动机）的无穷大电源，忽略同步电动机异步起动对机端电压带来的不利影响，而考虑线路阻抗的情况只有在长距离输电系统中存在，由于本文主要研究同步电动机采用异步起动法起动过程以及提出改善电机起动性能的励磁绕组控制方法，所以，对端电压的影响，本文就不作深入研究。
对凸极同步电动机异步起动过程中产生的单轴力矩应用研究，主要是通过控制励磁绕组回路通断来实现的。
随着电力电子技术的发展，可控硅在电压等级和第一章前言容量上不断的提高，国内外的研究人员成功的将其应用到同步电动机的起动控制上来。
采用限压技术、合理利用单轴力矩是众多研究同步电动机异步起动的关键限压技术在无刷同步电动机上的成熟应用，使得其起动性能大大改善。
随着微处理器功能和容量以及稳定性不断提高，国内外有的厂家已经将数字控制技术应用于同步电动机的励磁控制系统中，代替传统的模拟电子线路，大大简化了控制线路，降低了成本和设备的复杂性。
如何合理利用同步电动机异步起动过程中的单轴力矩，还需更为稳定的励磁控制系统，以适应工业生产的需要。
1.4本文主要内容本文分析研究了同步电动机异步起动过程，建立了同步电机的数学模型，利用MATLAB对的起动过程进行了仿真研究，(1)在前人研究的基础上，分析和研究同步电动机异步起动的数学模型，为建立系统仿真模型奠定理论基础；(2)分析同步电动机异步起动系统的构成并对系统进行建模，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。
(3)对仿真结果进行比较分析西安交通大学城市学院本科生毕业设计（论文）第二章同步电动机的数学模型第二章同步电动机的数学模型本章讨论了凸极同步电动机的基本电磁关系，从a、b、c系统出发，通过坐标系统的变换，建立了同步电动机在d、q、0系统中的基本方程式，并把所得结果与一般化电机作了比较，进而阐述了它们的物理意义。
研究电机的瞬变过程，就应该很好地了解电机的电压、电流、磁链和转矩之间的关系，以及它们与自感、互感和其他参数之间的联系，以便根据实际情况建立描述电机瞬变过程的基本方程式。