異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的MATLAB仿真

1、遼寧工業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題設(shè)計(jì)（論文）題目：異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的MATLAB仿真院（系）：電氣工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)班級(jí)：自動(dòng)化131學(xué)號(hào)：130302010學(xué)生姓名：徐峰指導(dǎo)教師：趙麗麗起止時(shí)間：2016.4.52016.4.22I5夫卑實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題設(shè)計(jì)（論文）異步電動(dòng)機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、效率較高、成本較低等特點(diǎn)，在日常生活中得到廣泛的使用。目前，電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)在追求更高的控制精度的基礎(chǔ)上變得越來(lái)越復(fù)雜，而仿真是對(duì)其進(jìn)行研究的一個(gè)重要手段。MATLAB是一個(gè)高級(jí)的數(shù)學(xué)分析和運(yùn)算軟件，可用動(dòng)作系統(tǒng)的建模和仿真。在分析三相異步電動(dòng)機(jī)物理和數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，應(yīng)用MATLAB軟件簡(jiǎn)歷了相對(duì)應(yīng)的仿真模型

2、；在加入相同的三相電壓和轉(zhuǎn)矩的條件下，使用實(shí)際電機(jī)參數(shù)，與MALAB給定的電機(jī)模型進(jìn)行了對(duì)比仿真。第一章對(duì)異步電機(jī)的實(shí)驗(yàn)要求做出了相關(guān)的描述，第二章對(duì)MATLAB仿真軟件做了一定的介紹，第三章是對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性、啟動(dòng)、制動(dòng)和正反轉(zhuǎn)進(jìn)行理論分析和仿真模擬以及仿真結(jié)果的分析。經(jīng)分析后，表明模型的搭建是合理的。因此，本設(shè)計(jì)將結(jié)合MATLAB的特點(diǎn)，對(duì)三相異步電機(jī)進(jìn)行建模和仿真，并通過(guò)實(shí)際的電動(dòng)機(jī)參數(shù)，對(duì)建立的模型進(jìn)行了驗(yàn)證。關(guān)鍵詞：異步電機(jī)、數(shù)學(xué)模型、MATLAB仿真、三相異步電動(dòng)機(jī)iiiI5夫卑實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題設(shè)計(jì)（論文）目錄第1章實(shí)驗(yàn)任務(wù)及要求1第2章MATLAB及SIMULINK的介紹22

3、.1 MATLAB介紹22.2 SIMULINK模塊的介紹3第3章仿真實(shí)驗(yàn)43.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性43.2 三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的仿真63.3 三相異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)仿真83.4 三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)仿真10第4章總結(jié)12參考文獻(xiàn)13附錄14IVI5夫卑實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題設(shè)計(jì)（論文）第1章實(shí)驗(yàn)任務(wù)及要求異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的MATLAB仿真即電機(jī)拖動(dòng)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)，包含的設(shè)計(jì)內(nèi)容：異步電動(dòng)機(jī)的固有特性和人為特性的仿真；異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速的仿真。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組為Y聯(lián)結(jié)，額定電壓為Un=380V,額定轉(zhuǎn)速為An=975r/min,電源頻率為工頻50HZ

4、,定子繞組r=2.080,定子漏電抗%=3.12C,轉(zhuǎn)子電阻折算值r=1.53G,轉(zhuǎn)子漏電抗折算值為x2=4.25夏。2、三相異步電動(dòng)機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，包含固有機(jī)械特性、人為特性曲線(xiàn)的繪制、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)模型的建立、電動(dòng)機(jī)制動(dòng)仿真模型的建立、異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)及調(diào)速模型的建立等方面。設(shè)計(jì)任務(wù)及要求： 完成三相異步電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性的繪制，改變定子電壓和改變轉(zhuǎn)子電阻時(shí)的人為特性曲線(xiàn)的繪制，要求電壓從額定電壓開(kāi)始下降每次降低25%,共兩次，轉(zhuǎn)子用電阻每次用0.75C,共4次。要求編寫(xiě)M文件程序，分別得出兩種人為特性曲線(xiàn)，每個(gè)特性曲線(xiàn)中均要包括固有機(jī)械特性的繪制。 三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的仿真，建立三相異步電動(dòng)

5、機(jī)直接起動(dòng)和轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻起動(dòng)的仿真模型，給出電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、電磁轉(zhuǎn)矩和定、轉(zhuǎn)子電流隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)。 三相異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)的仿真，建立能耗制動(dòng)模型，給出電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、電磁轉(zhuǎn)矩和定、轉(zhuǎn)子電流隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)。建立三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的仿真模型，給出轉(zhuǎn)速、電磁轉(zhuǎn)矩和定、轉(zhuǎn)子電流的變化曲線(xiàn)。I5夫卑實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題設(shè)計(jì)（論文）第2章MATLAB及Simulink的介紹2.1 MATLAB介紹八十年代以來(lái)，計(jì)算機(jī)仿真成為交流電機(jī)及其調(diào)速系統(tǒng)分析，研究和設(shè)計(jì)的有利工具。應(yīng)用計(jì)算機(jī)的仿真技術(shù)，我們可以用軟件建立起電機(jī)及其傳動(dòng)、控制的仿真模型，再以這個(gè)模型在計(jì)算機(jī)內(nèi)人為模擬的環(huán)境或條件下的運(yùn)行研究，替代真實(shí)電機(jī)在實(shí)際

6、場(chǎng)合下的運(yùn)行實(shí)驗(yàn)，既可得到可靠的數(shù)據(jù)，又節(jié)約了研究的時(shí)問(wèn)及費(fèi)用。MATLAB是美國(guó)Mathworks公司自198的推出的一種使用簡(jiǎn)便的工程計(jì)算語(yǔ)言，它以矩陣運(yùn)算為基礎(chǔ)，把計(jì)算、可視化、程序設(shè)計(jì)融合到了一個(gè)交互的工作環(huán)境中，在這里可以實(shí)現(xiàn)工程計(jì)算、算法研究、建模與仿真、數(shù)據(jù)分析及可視化、科學(xué)和工程繪圖、應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)（包括圖形用戶(hù)界面設(shè)定）等等功能，而且，MATLAB提供的工具箱為各行各業(yè)的用戶(hù)提供了豐富而實(shí)用的資源。MATLAB語(yǔ)言具有以下特點(diǎn)： 功能強(qiáng)大MATLAB不但在數(shù)值計(jì)算和符號(hào)計(jì)算方面具有強(qiáng)大的功能，而且在計(jì)算結(jié)果的分析和數(shù)據(jù)可視化方面也有著其他類(lèi)似軟件難以匹敵的優(yōu)勢(shì)。止匕外，MATL

7、AB的Notebook為用戶(hù)提供了把數(shù)學(xué)和文字進(jìn)行統(tǒng)一處理的功能，MATLAB的SIMULINK功能則將而其應(yīng)用擴(kuò)展到各行各業(yè)的仿真領(lǐng)域。不僅如此，公司更推出了針對(duì)各專(zhuān)業(yè)應(yīng)用的MATLAB工具箱。 界面友好、編程效率高M(jìn)ATLAB是一種以矩陣計(jì)算為基礎(chǔ)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)一言，其指令表達(dá)方式與標(biāo)準(zhǔn)教科書(shū)的數(shù)學(xué)表達(dá)式非常接近。用戶(hù)不需要有較高的計(jì)算機(jī)編程基礎(chǔ)，只要按照計(jì)算要求輸入表達(dá)式，MATLAB將為用戶(hù)計(jì)算出結(jié)果。止匕外，使用語(yǔ)言設(shè)計(jì)的程序，其編譯和執(zhí)行速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了傳統(tǒng)的C語(yǔ)言設(shè)計(jì)的程序，可以說(shuō)，MATLAB在工程計(jì)算方面的編譯效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它編程語(yǔ)言。 擴(kuò)展性強(qiáng)MATLAB的重要特點(diǎn)之一就是其可

8、擴(kuò)展性，這個(gè)特點(diǎn)使得用戶(hù)能夠自由地開(kāi)發(fā)自己的應(yīng)用程序，這些年來(lái)，許多使用MATLAB的數(shù)學(xué)家、工程師和科學(xué)家已經(jīng)開(kāi)發(fā)出相當(dāng)多的不同應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用程序。MATLAB的這些特點(diǎn)使它獲得了對(duì)應(yīng)用學(xué)科，特別是對(duì)邊緣學(xué)科和交叉學(xué)科的極強(qiáng)的適應(yīng)能力，并很快成為應(yīng)用學(xué)科計(jì)算機(jī)輔助分析、設(shè)計(jì)、仿真以及教學(xué)等不可缺少的基礎(chǔ)軟件。I5夫卑實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題設(shè)計(jì)（論文）2.2 Simulink模塊的介紹Simulink是MATLAB下的面向結(jié)構(gòu)圖方式的仿真，對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的控制系統(tǒng),要快速地建立系統(tǒng)模型是較為困難的，Mathworks公司所提供的這種圖形化方式的對(duì)系統(tǒng)建模和仿真的工具用戶(hù)帶來(lái)了極大的方便。Simulink

9、與用戶(hù)交互接口是基于Windows的圖形編輯方法，因此非常易于接受，使用十分靈活方便。目前Simulink作為MATLAB的重要組成部分，已經(jīng)成為了仿真研究的重要工具。Simulink是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模和仿真的集成環(huán)境，其主要功能是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真與分析，從而可以在實(shí)際系統(tǒng)作出之前，預(yù)先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真仿真與分析，并可以對(duì)系統(tǒng)作適當(dāng)?shù)膶?shí)時(shí)修改或者按照仿真的最佳效果來(lái)調(diào)試及整定控制系統(tǒng)的參數(shù)，以提高系統(tǒng)的性能，減少設(shè)計(jì)系統(tǒng)過(guò)程中反復(fù)修改的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)高效率地開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的目標(biāo)。啟動(dòng)SIMULINK只需在MATLAB的命令窗口鍵人SIMULNIK命令，此時(shí)出現(xiàn)一個(gè)SIMULINK窗口。這個(gè)窗口包含7

10、個(gè)模塊庫(kù)，它們分別是信號(hào)源模塊庫(kù)（sources、輸出模塊庫(kù)（Sinks）、離散模塊庫(kù)（Diserete）、線(xiàn)性模塊庫(kù)（Linear）、非線(xiàn)性模塊庫(kù)（Nonlinear）、連接與接口模塊庫(kù)（Connections刖擴(kuò)展模塊庫(kù)（Extrax）。建立一個(gè)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，則應(yīng)選擇文件（File）中的新文件（New）菜單項(xiàng)，這樣SIMULINK就會(huì)自動(dòng)打開(kāi)一個(gè)空白的模塊編輯窗口，允許用戶(hù)輸人自己的模塊框圖。只要從各模塊庫(kù)中取出模塊，定義好模塊參數(shù)。將各模塊連接起來(lái)，然后設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，如仿真時(shí)間、仿真步長(zhǎng)和計(jì)算方法等。模塊的取出可以采用在模塊庫(kù)中選中模塊后拖動(dòng)到編輯窗口的復(fù)制方法。連接兩個(gè)模塊是相當(dāng)容

11、易，簡(jiǎn)單地用鼠標(biāo)左鍵先點(diǎn)一下起點(diǎn)模塊的輸出端（三角符號(hào)），然后拖動(dòng)鼠標(biāo)器。這時(shí)就會(huì)出現(xiàn)一條帶箭頭的直線(xiàn)，將它的箭頭拉到終點(diǎn)模塊的輸入端再釋放鼠標(biāo)左鍵，則SIMULNIK會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生一條帶箭頭的連線(xiàn)，將兩個(gè)模塊連接起來(lái)。如果連線(xiàn)出現(xiàn)錯(cuò)誤，可以使用鼠標(biāo)左鍵選中該線(xiàn)，然后再使用Edit中cut命令將該線(xiàn)刪除掉。定義模塊參數(shù)采取用鼠標(biāo)左鍵雙擊模塊圖標(biāo)的辦法，即可得到模塊參數(shù)設(shè)置對(duì)話(huà)框。選擇Start#令可以啟動(dòng)仿真程序，在仿真結(jié)束時(shí)，計(jì)算機(jī)會(huì)用聲音給予提示，可以通過(guò)虛擬示波器Scop覦察系統(tǒng)仿真結(jié)果輸出。把Scope!接到任何你想觀測(cè)的點(diǎn)，調(diào)整好Scope勺掃描量程與顯示幅值量程，同時(shí)調(diào)整Scope勺窗

12、口大小及位置，觀察系統(tǒng)的仿真過(guò)程。眾所周知，現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的交流異步電動(dòng)機(jī)本身就是一個(gè)高階、非線(xiàn)性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)。這里從靜止兩相坐標(biāo)系下的鼠籠異步電動(dòng)機(jī)模型出發(fā)，推導(dǎo)出基于定子磁鏈磁場(chǎng)定向的電動(dòng)機(jī)模型，并采用MATLAB/SIMULNIK實(shí)現(xiàn)。i5夫卑實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題設(shè)計(jì)（論文）第3章仿真實(shí)驗(yàn)3.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性本章主要研究三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性分為固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性，與直流電動(dòng)相同，三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性也是指其轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩間的關(guān)系n=f（T）。其表達(dá)式可以分為三種，分別是物理表達(dá)式、參數(shù)表達(dá)式、實(shí)用表達(dá)式。在本次三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性

13、的繪制仿真試驗(yàn)中，采用異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性參數(shù)表達(dá)式（3-1-2）(3-1-1)2R2U_R222(Ri)(XiX2)(3-1-2)根據(jù)仿真實(shí)驗(yàn)要求：完成三相異步電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性的繪制，改變定子電壓和改變轉(zhuǎn)子電阻時(shí)的人為特性曲線(xiàn)的繪制，要求電壓從額定電壓開(kāi)始下降每次降低20%,共兩次，轉(zhuǎn)子用電阻每次用0.7Q,共4次。要求編寫(xiě)M文件程序，分別得出兩種人為特性曲線(xiàn)，每個(gè)特性曲線(xiàn)中均要包括固有機(jī)械特性的繪制。根據(jù)實(shí)驗(yàn)參數(shù)：額定電壓為Un=380V，額定轉(zhuǎn)速為nN=975r/min,電源頻率為工頻50HZ,定子繞組R=2.08C,定子漏電抗Xi=3.12夏,轉(zhuǎn)子電阻折算值R2=1.530,轉(zhuǎn)子漏電

14、抗折算值為X2=4.25建0在M文件中寫(xiě)出程序及相應(yīng)的參數(shù)。改變定子電壓的人為機(jī)械及其固有機(jī)械特性曲線(xiàn)如下圖3-1,M文件程序見(jiàn)附錄。I5夫卑實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題設(shè)計(jì)（論文）異步電動(dòng)機(jī)的固有及其改變定子電壓機(jī)械特性曲線(xiàn)M3O3口2口1口圖3-1異步電動(dòng)機(jī)的固有及改變定子電壓曲線(xiàn)圖如圖所示，當(dāng)供電電網(wǎng)電壓降低時(shí)，最大轉(zhuǎn)矩Tmax及其啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩丁盤(pán)與Uj成正比的降低；Sm與U1的降低無(wú)關(guān)；由于同步轉(zhuǎn)速ns=60fi/P,因此ns也保持不變。改變轉(zhuǎn)子電阻時(shí)的人為機(jī)械特性及其固有機(jī)械特性曲線(xiàn)如下圖3-2,M文件程序見(jiàn)附錄。圖3-2異步電動(dòng)機(jī)固有及其轉(zhuǎn)子用電阻曲線(xiàn)圖如圖所示，當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻增加時(shí)，最大轉(zhuǎn)矩Tmax不

15、變；由于同步轉(zhuǎn)速ns=60fi/P,因此也保持不變；Sm隨R2的增大二增大，Tst先增大后減小。I5夫卑實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題設(shè)計(jì)（論文）3.2 三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的仿真三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的仿真，建立三相異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)和轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻起動(dòng)的仿真模型，給出電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)子電流隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)。用MATLAB/Simulink對(duì)繞線(xiàn)式轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)和轉(zhuǎn)子用電阻啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)過(guò)程建模并且仿真。其中三相異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)為380V、50Hz、1500r/min,三相電源的參數(shù)為380V50Hz,轉(zhuǎn)子串聯(lián)啟動(dòng)加的電阻值為1C。通過(guò)示波器scope輸出的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)子電流的時(shí)間變化曲線(xiàn)

16、進(jìn)行分析。啟動(dòng)仿真模型如下：:ontmuou*ACUCA5ynChriOriousMathingSIUnits圖3-3繞線(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)仿真模型圖3-4繞線(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子用電阻啟動(dòng)仿真模型i5夫卑實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題設(shè)計(jì)（論文）在運(yùn)行仿真之后，從示波器Scope中得到異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程的B相轉(zhuǎn)子電流、轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)矩的變化曲線(xiàn)，如下圖3-5,圖3-6。圖3-5轉(zhuǎn)子不用電阻的電流、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩圖圖3-6轉(zhuǎn)子用電阻的電流、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩圖由圖3-5與圖3-6比較分析可以得出這樣的結(jié)論，三相異步電機(jī)在直接啟動(dòng)轉(zhuǎn)子不用電阻的情況下，其轉(zhuǎn)子電流非常的大，可能會(huì)損壞電動(dòng)機(jī)，發(fā)生事故，帶來(lái)不必要的麻煩，當(dāng)在轉(zhuǎn)子一側(cè)串聯(lián)

17、1C電阻的情況下，可以減小轉(zhuǎn)子側(cè)的電流，降低危險(xiǎn)。直接啟動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)間大約為0.6s轉(zhuǎn)子用電阻啟動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間大約為5s,可以得出轉(zhuǎn)子用電阻啟動(dòng)時(shí)間比直接啟動(dòng)用時(shí)要長(zhǎng)一些，但轉(zhuǎn)子用電阻啟動(dòng)，異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的穩(wěn)定性相對(duì)直接啟動(dòng)的穩(wěn)定性要高，安全性能好。I5夫卑實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題設(shè)計(jì)（論文）3.3 三相異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)仿真SZ三相異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)的仿真，建立能耗制動(dòng)模型。三相異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)的電路圖如圖3-7。三相異步電動(dòng)機(jī)在三相電的運(yùn)行條件下，為了迅速停車(chē)，觸電進(jìn)行換接，即當(dāng)三相電源斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)脫離電網(wǎng)時(shí)，立即將直流電源接通，則在定子兩相繞組內(nèi)通入直流電流，在定子內(nèi)形成一個(gè)固定磁場(chǎng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子由于慣性而

18、仍在旋轉(zhuǎn)時(shí)其導(dǎo)體即切割此磁場(chǎng)，在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及轉(zhuǎn)子電流。根據(jù)左手定則，可確定出轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)速方向相反，即為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。用MATLAB/Simulink建立三相異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)模型如圖3-8,三相電源為460V60Hz,直流電源為80V,用的電阻為1建其中電動(dòng)機(jī)的參數(shù)設(shè)置如下圖3-7。號(hào)BlockParameters:AsynchronousMachineSIUnitsA5rneJiremcnisMachinelink)athz&-phasasmcsaachineIwoundrotorsrRui3z&L.白)已w；modfil-e-dinaEelectabLdqrefexencefras

19、(r-ctorrstatcx,otettichTOTiuue).Statorandxctcxwindinssc-cnnvctfidinwyetcanintir-naineutxalpoint.CmflatimPreset3H3-del:Mechanicslinput:Rotortype:Refstatic：efraziGrMseRunits:Fsra=ietrsAdnncad圖3-7三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)設(shè)置圖3-8三相異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)的仿真模型i5夫卑實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題設(shè)計(jì)（論文）雙擊示波器得到輸出的電流、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的輸出波形圖，如圖3-9所示:圖3-9三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電流、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩圖三相異步

20、電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)仿真結(jié)果如上圖3-9,從上圖3-9可以看出，在一秒前電動(dòng)機(jī)正常啟動(dòng)，在1s時(shí)三相電源斷開(kāi)，單向開(kāi)關(guān)閉合，在AB兩相上加入直流電，三相異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)入能耗制動(dòng)狀態(tài)。這里的開(kāi)關(guān)Breaker的閉合和斷開(kāi)，c入端為1時(shí)閉合，為0時(shí)斷開(kāi)。由階躍型號(hào)Step來(lái)控制，三相交流電與直流電的換接時(shí)間為1s時(shí)，兩個(gè)階躍信號(hào)觸發(fā)器Step參數(shù)設(shè)置如下圖3-10,左邊為三相電的Breaker控制關(guān)斷參數(shù)，右邊為直流電的Breaker控制關(guān)斷參數(shù)。圖3-10Step參數(shù)設(shè)置轉(zhuǎn)速和電磁轉(zhuǎn)矩基本符合理論關(guān)系。如圖在1s前三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)并達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)，轉(zhuǎn)速達(dá)到1750r/min,在達(dá)到1s時(shí)三相電源在

21、階躍信號(hào)觸發(fā)器Step的作用下斷開(kāi)，直流電接入AB兩相，三相異步電動(dòng)機(jī)如圖開(kāi)始進(jìn)入能耗制動(dòng)狀態(tài)，在兩秒時(shí)，電動(dòng)機(jī)幾乎停止轉(zhuǎn)動(dòng)，完成制動(dòng)。i5夫卑實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題設(shè)計(jì)（論文）3.4 三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)仿真三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)由輸入的三相交流電源有關(guān)，當(dāng)規(guī)定好電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)正反方向時(shí)，改變?nèi)嚯娫雌渲械腁和B兩相電源位置就可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)。三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)仿真圖如圖3-9所示，C相電壓方向不變，通過(guò)階躍函數(shù)觸發(fā)器step控制開(kāi)關(guān)的接通與關(guān)斷從而實(shí)現(xiàn)AB兩相電壓方向的改變，來(lái)實(shí)現(xiàn)三相異步電動(dòng)機(jī)的正方轉(zhuǎn)。這里我還是運(yùn)用階躍信號(hào)觸發(fā)器Step和可控制的Breaker開(kāi)關(guān)來(lái)改變AB兩相電的位置，也

22、就是將Breaker的三相電AB輸出換接三相異步電動(dòng)機(jī)的BA兩相實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)。用MATLAB/Simulink建立三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)仿真模型如圖3-11,三相電源為460V60Hz,電動(dòng)機(jī)的參數(shù)與能耗制動(dòng)時(shí)的三相異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)相同。圖3-11三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)仿真在1s之前，電動(dòng)機(jī)正常啟動(dòng)，如圖3-12在0.1s處達(dá)到額定轉(zhuǎn)速1750r/min,電流及轉(zhuǎn)矩都變?yōu)?,在1s時(shí)三相電源輸出的AB兩相在階躍信號(hào)觸發(fā)器Step和Breaker的聯(lián)合作用下變?yōu)锽A,如圖3-12,在1s時(shí)AB兩相交換位置電動(dòng)機(jī)開(kāi)始反轉(zhuǎn)在運(yùn)行仿真之后，從示波器Scope中得到異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程的B相轉(zhuǎn)子電流、轉(zhuǎn)

23、速以及轉(zhuǎn)矩的變化曲線(xiàn)，如下圖3-12。10i5夫卑實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題設(shè)計(jì)（論文）圖3-12異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)電流、轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)矩圖通過(guò)圖3-12可以很直觀的看出，轉(zhuǎn)速方向以及轉(zhuǎn)矩方向都發(fā)生了反相變化，更佳確切的驗(yàn)證了，三相異步電動(dòng)機(jī)要想使其反向旋轉(zhuǎn)，只需更改三相電源其中的兩相電源位置，就可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)。從圖3-10可知三相異步電動(dòng)機(jī)在正反轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)矩方向也相應(yīng)發(fā)生了變化。這里的三相交流AB兩相換接位置時(shí)間為1s時(shí)，兩個(gè)階躍信號(hào)觸發(fā)器Step參數(shù)設(shè)置如下圖3-13所示：圖3-13正反轉(zhuǎn)Step參數(shù)設(shè)置開(kāi)關(guān)Breaker的閉合和斷開(kāi)，c入端為1時(shí)閉合，為0時(shí)斷開(kāi)，由階躍型號(hào)Step來(lái)控制。控制輸入電壓方

24、向，從而實(shí)現(xiàn)三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)。11I5夫卑實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題設(shè)計(jì)(論文)第4章總結(jié)本次開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)基本完成了預(yù)計(jì)的任務(wù)，對(duì)于三相異步電動(dòng)機(jī)的相關(guān)知識(shí)有了很好的掌握與思考。經(jīng)過(guò)半個(gè)月多的努力，我在異步電動(dòng)機(jī)的工作特性方面做了較深入的學(xué)習(xí)，并完成了相關(guān)系統(tǒng)的仿真圖?，F(xiàn)階段已完成的工作及取得的成果主要有：(1)、研究三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線(xiàn)，在MATLAB中編程，并對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性進(jìn)行仿真。(2)、研究三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)特性曲線(xiàn)，在MATLAB下的SIMULINK中繪制三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)仿真模型，并對(duì)其進(jìn)行仿真。(3)、研究三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性曲線(xiàn)，在MATLAB下的SIMULI

25、NK中繪制三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速仿真模型，并對(duì)其進(jìn)行仿真。(4)、研究三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)特性曲線(xiàn)，在MATLAB下的SIMULINK中繪制三相異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)仿真模型，并對(duì)其進(jìn)行仿真。本人查閱了大量國(guó)內(nèi)外關(guān)于電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)仿真的技術(shù)文獻(xiàn)，對(duì)當(dāng)前MATLAB的仿真模擬在電動(dòng)機(jī)(組)系統(tǒng)中運(yùn)用的研究和發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了綜述，本文在電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的仿真上做了許多的工作，實(shí)現(xiàn)了對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)各工作特性的分析與仿真。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是速度快，實(shí)時(shí)性好，費(fèi)用低。當(dāng)然，大量的文獻(xiàn)還介紹了其他的仿真、分析的方法。論文在借鑒前人研究的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)各工作特性的進(jìn)行了MATLAB仿真。接下來(lái)還有許多工作要

26、做，而且還要用MATLAB對(duì)更多的電動(dòng)機(jī)工作特性進(jìn)行仿真，把它們的仿真結(jié)果與實(shí)際的運(yùn)行狀況作對(duì)比，研究出更貼合實(shí)際的仿真過(guò)程。整個(gè)異步電動(dòng)機(jī)工作特性仿真的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作，而且其中的程序設(shè)計(jì)、數(shù)學(xué)建摸等涉及知識(shí)面廣，由于本人水平有限，論文中存在缺陷和錯(cuò)誤在所難免，敬請(qǐng)老師批評(píng)指正。12I5夫卑實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題設(shè)計(jì)(論文)參考文獻(xiàn)1姜華，伍小杰，韓曉春.基于MATLAB/SIMULINK的雙三相異步電機(jī)的仿真模型及性能研究J.大電機(jī)技術(shù),2006(6):34-37.2石欽中.基于MATLAB的三相異步電動(dòng)機(jī)的建模與仿真研究J.中國(guó)科技縱橫,2015(12):150-150.3張俊勇.三相異

27、步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的仿真研究J.自動(dòng)化與儀器儀表，2015(8).4惠所信，鮑照環(huán).正反轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)優(yōu)缺點(diǎn)及改進(jìn)J.農(nóng)村電工,2014(6):24-24.5李祥陽(yáng)，陳萬(wàn)強(qiáng)，曹海泉，等.三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方式的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)J.當(dāng)代化工,2013(3):349-350.6王德卿，張延杰.三相異步電機(jī)啟動(dòng)常見(jiàn)故障J.企業(yè)文化旬刊，2013(6).7朱春鴦，周政新.三相異步電機(jī)制動(dòng)方式瞬態(tài)過(guò)程仿真分析研究J.計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì),2013,34(6):2125-2131.8湯仁彪.基于Simulink的三相異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)特性仿真J.大眾科技，2012(11):184-184.9陳驚鴻.三相異步電動(dòng)

28、機(jī)制動(dòng)機(jī)械特性的研究J.中國(guó)西部科技,2014(2):35-36.11鄧建國(guó).異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子用電阻分級(jí)起動(dòng)過(guò)程的SIMULINK仿真J.防爆電機(jī)，2011(4):3-6.12吳海燕，李錦全，陳育中.三相異步電機(jī)正反轉(zhuǎn)PLC控制電路設(shè)計(jì)J.江蘇科技信息，2013(3):66-68.13吳玉香，李艷，劉華，等.電機(jī)及拖動(dòng)M.化學(xué)工業(yè)出版社，2013.14呂愛(ài)華.電機(jī)及拖動(dòng)M.北京師范大學(xué)出版社，2011.13I5夫卑實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題設(shè)計(jì)（論文）附錄一.異步電動(dòng)機(jī)的固有及其改變定子電壓機(jī)械特性曲線(xiàn)程序m1=3;U=380;ns=1000;Os=2*pi*ns/60;R1=2.08;R2=1.53;X1=3.12;X2=4.25;n=0:0.5:1000;T=0:0.5:300;T=(m1./Os).*(U.A2.*R2.*ns./(ns-n)./(R1+R2.*ns./(ns-n).A2+(X1