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1、辽 宁 工 业大 学实验室开放课题设计（论文）题目： 异步电动机机械特性的ATLB仿真 院(系）: 电气工程学院 专业班级： 自动化 131 学 号： 13030 学生姓名： 徐峰 指引教师: 赵丽丽 起止时间： 4.22 摘 要异步电动机以其构造简朴、运营可靠、效率较高、成本较低等特点，在平常生活中得到广泛的使用。目前,电动机控制系统在追求更高的控制精度的基本上变得越来越复杂,而仿真是对其进行研究的一种重要手段。MTLAB是一种高档的数学分析和运算软件 ，可用动作系统的建模和仿真。在分析三相异步电动机物理和数学模型的基本上,应用MATAB软件简历了相相应的仿真模型；在加入相似的三相电压和转矩
2、的条件下,使用实际电机参数，与MALAB给定的电机模型进行了对比仿真。第一章对异步电机的实验规定做出了有关的描述,第二章对ATLAB仿真软件做了一定的简介,第三章是对异步电动机的机械特性、启动、制动和正反转进行理论分析和仿真模拟以及仿真成果的分析。经分析后,表白模型的搭建是合理的。因此，本设计将结合MATLAB的特点，对三相异步电机进行建模和仿真,并通过实际的电动机参数,对建立的模型进行了验证。核心词：异步电机、数学模型、MALAB仿真、三相异步电动机目 录第1章 实验任务及规定第2章 MATLA及SMLINK的简介22.MAB简介2.2 imuln模块的简介第3章 仿真实验43.1 三相异步
3、电动机的机械特性3.2 三相异步电动机起动的仿真63.3 三相异步电动机制动仿真8 三相异步电动机正反转仿真10第4章 总结2参照文献附录14第1章 实验任务及规定异步电动机机械特性的MAB仿真即电机拖动仿真实验平台的设计,涉及的设计内容:异步电动机的固有特性和人为特性的仿真;异步电动机起动、制动、调速的仿真。实验数据及实验内容:、一台三相异步电动机定子绕组为Y联结,额定电压为,额定转速为，电源频率为工频50，定子绕组,定子漏电抗，转子电阻折算值,转子漏电抗折算值为。、三相异步电动机仿真实验项目，涉及固有机械特性、人为特性曲线的绘制、电动机起动模型的建立、电动机制动仿真模型的建立、异步电动机正
4、反转及调速模型的建立等方面。设计任务及规定: 完毕三相异步电动机固有机械特性的绘制，变化定子电压和变化转子电阻时的人为特性曲线的绘制,规定电压从额定电压开始下降每次减少25%,共两次，转子串电阻每次串.75，共次。规定编写M文献程序，分别得出两种人为特性曲线,每个特性曲线中均要涉及固有机械特性的绘制。 三相异步电动机起动的仿真,建立三相异步电动机直接起动和转子串联电阻起动的仿真模型，给出电动机转速、电磁转矩和定、转子电流随时间变化的曲线。 三相异步电动机制动的仿真，建立能耗制动模型，给出电动机转速、电磁转矩和定、转子电流随时间变化的曲线。 建立三相异步电动机正反转的仿真模型，给出转速、电磁转矩
5、和定、转子电流的变化曲线。 第2章 MTLA及Simulnk的简介2.1 LA简介八十年代以来，计算机仿真成为交流电机及其调速系统分析，研究和设计的有利工具。应用计算机的仿真技术，我们可以用软件建立起电机及其传动、控制的仿真模型，再以这个模型在计算机内人为模拟的环境或条件下的运营研究， 替代真实电机在实际场合下的运营实验,既可得到可靠的数据,又节省了研究的时间及费用。MTL是美国aworks公司自1984年推出的一种使用简便的工程计算语言,它以矩阵运算为基本,把计算、可视化、程序设计融合到了一种交互的工作环境中，在这里可以实现工程 计算、算法研究、建模与仿真、数据分析及可视化、科学和工程绘图、
6、应用程序开发(涉及图形顾客界面设定)等等功能,并且，MATLAB 提供的工具箱为各行各业的顾客提供了丰富而实用的资源。MTAB语言具有如下特点： 功能强大 MAB不仅在数值计算和符号计算方面具有强大的功能，并且在计算成果的分析和数据可视化方面也有着其她类似软件难以匹敌的优势。 此外， ATLA的Notbook为顾客提供了把数学和文字进行统一解决的功能, MATAB的SILINK功能则将而其应用扩展到各行各业的仿真领域。不仅如此，公司更推出了针对各专业应用的MATL工具箱。 界面和谐、编程效率高MTAB是一种以矩阵计算为基本的程序设计语一言，其指令体现方式与原则教科书的数学体现式非常接近。顾客不
7、需要有较高的计算机编程基本,只要按照计算规定输入体现式，MLB将为顾客计算出成果。此外，使用语言设计的程序,其编译和执行速度远远超过了老式的语言设计的程序,可以说,MATLAB在工程计算方面的编译效率远远高于其他编程语言。 扩展性强MTLAB的重要特点之一就是其可扩展性,这个特点使得顾客可以自由地开发自己的应用程序,这些年来,许多使用TLAB的数学家、工程师和科学家已经开发出相称多的不同应用领域的应用程序。MATLB的这些特点使它获得了相应用学科,特别是对边沿学科和交叉学科的极强的适应能力，并不久成为应用学科计算机辅助分析、设计、仿真以及教学等不可缺少的基本软件。2.2 Siuink模块的简介
8、Siulik是MAA下的面向构造图方式的仿真,对于构造复杂的控制系统，要迅速地建立系统模型是较为困难的，Mathwoks公司所提供的这种图形化方式的对系统建模和仿真的工具顾客带来了极大的以便。Siuink与顾客交互接口是基于Widws的图形编辑措施,因此非常易于接受，使用十分灵活以便。目前Simlk作为MAT的重要构成部分,已经成为了仿真研究的重要工具。Simulink是实现动态系统建模和仿真的集成环境,其重要功能是实现动态系统建模、仿真与分析,从而可以在实际系统作出之前,预先对系统进行仿真仿真与分析，并可以对系统作合适的实时修改或者按照仿真的最佳效果来调试及整定控制系统的参数,以提高系统的性
9、能,减少设计系统过程中反复修改的时间，实现高效率地开发系统的目的。启动SIMULIN只需在MLA的命令窗口键人“SMUIK”命令,此时浮现一种IMUINK窗口。这个窗口涉及7个模块库，它们分别是信号源模块库(uce)、输出模块库(inks）、离散模块库(Disere)、线性模块库（ear)、非线性模块库（Nonliner)、连接与接口模块库（onnctis)和扩展模块库(Erax)。 建立一种控制系统构造框图,则应选择文献(File)中的新文献(New)菜单项，这样SIMULIK就会自动打开一种空白的模块编辑窗口，容许顾客输人自己的模块框图。只要从各模块库中取出模块,定义好模块参数。将各模块连
10、接起来,然后设立系统参数,如仿真时间、仿真步长和计算措施等。模块的取出可以采用在模块库中选中模块后拖动 到编辑窗口的复制措施。连接两个模块是相称容易，简朴地用鼠标左键先点一下起点模块的输出端(三角符号),然后拖动鼠标器。这时就会浮现一条带箭头的直线，将它的 箭头拉到终点模块的输入端再释放鼠标左键，则SIMULIK会自动产生一条带箭头的 连线，将两个模块连接起来。如果连线浮现错误,可以使用鼠标左键选中该线，然后再 使用Edit中ct命令将该线删除掉。 定义模块参数采用用鼠标左键双击模块图标的措施,即可得到模块参数设立对话框。 选择Start命令可以启动仿真程序,在仿真结束时,计算机会用声音予以提
11、示，可以通过虚拟示波器Sop观测系统仿真成果输出。把Sop连接到任何你想观测的点,调节好Scoe的扫描量程与显示幅值量程，同步调节ope的窗口大小及位置,观测系统的仿真过程。众所周知,现代运动控制系统中的交流异步电动机自身就是一种高阶、非线性、强耦合的多变量系统。这里从静止两相坐标系下的鼠笼异步电动机模型出发，推导出基于定子磁链磁场定向的电动机模型，并采用MATBIK实现。 第3章 仿真实验3.1 三相异步电动机的机械特性本章重要研究三相异步电动机的机械特性。三相异步电动机的机械特性分为固有机械特性和人为机械特性，与直流电动相似,三相异步电动机的机械特性也是指其转速与转矩间的关系。其体现式可以
12、分为三种，分别是物理体现式、参数体现式、实用体现式。在本次三相异步电动机机械特性的绘制仿真实验中，采用异步电动机的机械特性参数体现式(3-1-2）。（3-1-1）（3-1-2）根据仿真实验规定:完毕三相异步电动机固有机械特性的绘制,变化定子电压和变化转子电阻时的人为特性曲线的绘制,规定电压从额定电压开始下降每次减少20%，共两次，转子串电阻每次串7，共次。规定编写M文献程序，分别得出两种人为特性曲线,每个特性曲线中均要涉及固有机械特性的绘制。根据实验参数:额定电压为,额定转速为,电源频率为工频0HZ,定子绕组，定子漏电抗,转子电阻折算值，转子漏电抗折算值为。在M文献中写出程序及相应的参数。变化
13、定子电压的人为机械及其固有机械特性曲线如下图31，M文献程序见附录。图 3-1 异步电动机的固有及变化定子电压曲线图如图所示，当供电电网电压减少时，最大转矩及其启动转矩与成正比的减少；与的减少无关；由于同步转速,因此也保持不变。变化转子电阻时的人为机械特性及其固有机械特性曲线如下图32,文献程序见附录。图32异步电动机固有及其转子串电阻曲线图如图所示,当转子电阻增长时，最大转矩不变;由于同步转速，因此也保持不变;随的增大二增大， 先增大后减小。3.2 三相异步电动机起动的仿真三相异步电动机起动的仿真,建立三相异步电动机直接起动和转子串联电阻起动的仿真模型,给出电动机转速、电磁转矩和转子电流随时
14、间变化的曲线。用MTLA/ulin对绕线式转子异步电动机直接启动和转子串电阻启动时的启动过程建模并且仿真。其中三相异步电动机的参数为3V、50Hz、500/mi,三相电源的参数为80V 50Hz，转子串联启动加的电阻值为1。通过示波器scoe输出的电动机转速、电磁转矩和转子电流的时间变化曲线进行分析。启动仿真模型如下：图 3-3 绕线异步电动机直接启动仿真模型图 -绕线异步电动机转子串电阻启动仿真模型在运营仿真之后，从示波器Scoe中得到异步电动机启动过程的B相转子电流、转速以及转矩的变化曲线,如下图3-5，图3-6。图 3- 转子不串电阻的电流、转速及转矩图图 3-转子串电阻的电流、转速及转矩图由图3-与图36比较分析可以得出这样的结论，三相异步电机在直接启动转子不串电阻的状况下,其转子电流非常的大,也许会损坏电动机,发生事故，带来不必要
