课程设计异步电动机综合仿真设计文档格式.docx

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MATLAB的SIMULINK仿真环境是美国MathWorks公司专门为MATLAB语言设计提供的结构图编程与系统仿真的专用软件工具。

利用SIMULINK仿真环境分析异步电机制动时的各参数情况，以及不同的制动方式的比较。

关键字：

SIMULINK，异步电机，制动参数，MATLAB

1引言

异步电机又称感应电机是交流电机的一种。

具有结构简单，制造、使用和维护方便，运行可靠，效率较高，价格较低等优点。

异步电机主要作为电动机使用，是当今应用最广，需要量最大的一种电机。

主要部件是定子，转子。

制动时生产机械对电机的有一种特殊要求。

异步电机可以采用机械制动，也可以采用电磁制动，常用的电磁制动方法：

1）自然制动2）能耗制动3）反接制动4）回馈制动。

本实验的目的是通过MATLAB的仿真实验，了解异步电机的运行情况。

1.掌握SIMULINK仿真环境常用模块库和电力系统模块库；

2.对鼠笼式异步电动机自然制动进行仿真设计；

3.对鼠笼式异步电动机能耗制动进行仿真设计；

4.对鼠笼式异步电动机反接制动进行仿真设计；

5.对鼠笼式异步电动机回馈制动进行仿真设计；

2设计依据及框图

2.1设计平台

MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。

它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。

MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连matlab开发工作界面接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。

本次实验主要使用MATLAB7.0版本。

利用Simulink仿真模块进行异步电机的制动仿真实验。

2.2设计思想

通过对四种异步电机的制动方式的不同设计仿真模型，按其制动方式的不同利用仿真模块进行仿真实验，并分析记录。

1.自然制动是指在电机运行过程中，切断电源，不加其他任何控制，电机转速逐渐降低，直至停车的全过程。

其耗时长，转速下降慢。

2.能耗制动是指在电机运行过程中，切断定子交流电源，然后外加直流电源。

3.反接制动是指在电机运行过程中，改变定子交流电源的相序。

4.回馈制动是指在电机运行过程中，负载转矩为负值。

2.3设计结构框图或流程图

自然制动和回馈制动流程图

能耗制动和反接制动流程图

2.4各模块功能简介

模块图

VoltageMeasurement

用于检测电压，使用时并联在被测电路中

ACVoltageSource

提供一个正弦交流电压源

DCVoltageSource

提供一个直流电压源

SeriesRLCBranch

串联RLC支路

3-PhaseBreaker

三相断路器

AsynchronousMachineSIUnits

异步电机（国际单位）模块

MachinesMeasurementDemux

电机测量单元，将各种电机模型输出的测量信号集分离为单个信号输出

Constant

常量模块

Out

提供一个输出

Scope

示波器

3软件调试分析

3.1自然制动

自然制动是指在电机运行过程中，切断电源，不加其他任何控制，电机转速逐渐降低，直至停车的全过程。

1）仿真模型

2）参数设置

ACVoltageSource:

电压为220V，频率为50赫兹，相位依次为0度，240度，120度；

Constant:

设置其值为5；

AsynchronousMachineSIUnits:

RotorType为Squirrel-cage，Referenceframe为Stationary，Vn（Vrms）为380，fn（Hz）为50；

MachinesMeasurementDemux:

Machinetye选择Asynchronous，依次勾选Rotorcurrents，Statorcurrents，Rotorspeed，Electronmagntictorque

Gain：

设置为30/pi;

3-phaseBreaker:

Transitiontimes（s）依仿真情况进行合理设置。

3）实验步骤

1.连接好仿真模型并设置好各模块的参数，以及仿真时间；

2.点击仿真开始按钮，观察仿真波形，调节时间获取最好的波形；

3.使用out模块，并在command命令窗口使用编程绘图制作输出波形。

4）仿真波形

（1）总图

（2）转子电流

（3）定子电流

（4）电机转速

（5）电机转矩

3.2能耗制动

能耗制动是指在电机运行过程中，切断定子交流电源，然后外加直流电源。

（1）仿真模型

（a）

（b）

（2）参数设置

SeriesRLCBranch:

Inductance设置为0，Capacitance设置为inf；

DCVoltageSource：

Amplitude设置为50；

ACVoltageSource，Constant，AsynchronousMachineSIUnits，MachinesMeasurementDemux，Gain设置与自然制动相同。

（3）仿真步骤

1．使用（a）图仿真模型进行仿真，调节时间优化波形；

2.无误后在simulation/configurationparameter设置中勾选xFinal,再次进行仿真；

3.仿真后在2设置菜单中勾选xInitial选项；

4.在command窗口中输入xInitial=xFinal,并确定；

5.在（a）仿真模型中去除交流电，按（b）图连接加入直流，并进行仿真。

（4）仿真波形

3.3反接制动

反接制动是指在电机运行过程中，改变定子交流电源的相序。

ACVoltageSource，Constant，AsynchronousMachineSIUnits，AsynchronousMachineSIUnits，MachinesMeasurementDemux，Gain参数设置同上。

1．按上图仿真模型进行仿真并观察波形，无误后勾选xFinal选项再次进行仿真并观察波形，然后勾选xInitial选项；

2.在command窗口中输入xInitial=xFinal,并按Enter键确定；

3.在仿真模型中改变B,C两相交流电源的相位，进行仿真并观察仿真波形；

4．使用out模块获取输出波形。

3.4回馈制动

回馈制动是指在电机运行过程中，负载转矩为负值。

Step：

设置其Initialvalue为45,Finalvalue为-45；

ACVoltageSource，AsynchronousMachineSIUnits，AsynchronousMachineSIUnits，MachinesMeasurementDemux，Gain参数设置同上

1.按上图连接好仿真模型，设置好个模块的参数，进行仿真观察波形；

2.使用out模块获取各参数的仿真波形。

4结语

4.1结论与讨论

通过对电机的四种电磁制动方式的仿真和分析，让我们更深刻的了解了电机制动，了解了各种电机制动方式的转子电流，定子电流，电机转速，电机转矩等参数的变化，通过比较比较和分析知道了不同的制动方式的区别和共性。

而通过电机制动仿真实验，使我们更深入了解了SIMULINK各个仿真模块的作用，参数的设置，通过解决仿真过程中出现的问题，使我们更加熟练地使用SIMULINK仿真，更深入的了解电机制动。

参考文献

[1]孙亮.MATLAB语言与控制系统仿真.北京工业大学出版社，

[2]胡虔生，胡敏强.电机学.中国电力出版社。

致谢

感谢老师的悉心指导和热切帮助，感谢本组同学的大力支持与合作。