課程設(shè)計--異步電動機綜合仿真設(shè)計

1、<p>　　專業(yè)軟件應(yīng)用綜合設(shè)計報告</p><p>　　題目 異步電動機綜合仿真設(shè)計四 </p><p>　　2012年11月1日</p><p>　　異步電機綜合仿真設(shè)計四</p><p>　　摘要：MATLAB是一款強大的計算機輔助設(shè)計軟件工具，MATLAB具有數(shù)值、符號運

2、算，繪圖功能，仿真等功能。MATLAB的SIMULINK仿真環(huán)境是美國MathWorks公司專門為MATLAB語言設(shè)計提供的結(jié)構(gòu)圖編程與系統(tǒng)仿真的專用軟件工具。利用SIMULINK仿真環(huán)境分析異步電機制動時的各參數(shù)情況，以及不同的制動方式的比較。</p><p>　　關(guān)鍵字：SIMULINK，異步電機，制動參數(shù) ，MATLAB</p><p><b>　　1 引言</b&g

3、t;</p><p>　　異步電機又稱感應(yīng)電機是交流電機的一種。具有結(jié)構(gòu)簡單，制造、使用和維護方便，運行可靠，效率較高，價格較低等優(yōu)點。異步電機主要作為電動機使用，是當今應(yīng)用最廣，需要量最大的一種電機。主要部件是定子，轉(zhuǎn)子。制動時生產(chǎn)機械對電機的有一種特殊要求。異步電機可以采用機械制動，也可以采用電磁制動，常用的電磁制動方法：1）自然制動 2）能耗制動 3）反接制動 4）回饋制動。</p><

4、p>　　本實驗的目的是通過MATLAB的仿真實驗，了解異步電機的運行情況。</p><p>　　掌握SIMULINK仿真環(huán)境常用模塊庫和電力系統(tǒng)模塊庫；</p><p>　　對鼠籠式異步電動機自然制動進行仿真設(shè)計；</p><p>　　對鼠籠式異步電動機能耗制動進行仿真設(shè)計；</p><p>　　對鼠籠式異步電動機反接制動進行仿真設(shè)計；

5、</p><p>　　對鼠籠式異步電動機回饋制動進行仿真設(shè)計；</p><p><b>　　2 設(shè)計依據(jù)及框圖</b></p><p><b>　　2.1 設(shè)計平臺</b></p><p>　　MATLAB是美國MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算

6、的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。它在數(shù)學類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計算方面首屈一指。MATLAB可以進行矩陣運算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連matlab開發(fā)工作界面接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計算、控制設(shè)計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設(shè)計與分析等領(lǐng)域。</p><p>　　本次實驗主要使用MATLAB 7.0版本。利用Simu

7、link仿真模塊進行異步電機的制動仿真實驗。</p><p><b>　　2.2 設(shè)計思想</b></p><p>　　通過對四種異步電機的制動方式的不同設(shè)計仿真模型，按其制動方式的不同利用仿真模塊進行仿真實驗，并分析記錄。</p><p>　　自然制動是指在電機運行過程中，切斷電源，不加其他任何控制，電機轉(zhuǎn)速逐漸降低，直至停車的全過程。其耗時

8、長，轉(zhuǎn)速下降慢。</p><p>　　能耗制動是指在電機運行過程中，切斷定子交流電源，然后外加直流電源。</p><p>　　反接制動是指在電機運行過程中，改變定子交流電源的相序。</p><p>　　回饋制動是指在電機運行過程中，負載轉(zhuǎn)矩為負值。</p><p>　　2.3 設(shè)計結(jié)構(gòu)框圖或流程圖</p><p>　　

9、自然制動和回饋制動流程圖</p><p>　　能耗制動和反接制動流程圖</p><p>　　2.4各模塊功能簡介</p><p><b>　　模塊圖</b></p><p><b>　　3 軟件調(diào)試分析</b></p><p><b>　　3.1自然制動</b

10、></p><p>　　自然制動是指在電機運行過程中，切斷電源，不加其他任何控制，電機轉(zhuǎn)速逐漸降低，直至停車的全過程。其耗時長，轉(zhuǎn)速下降慢。</p><p><b>　　1）仿真模型</b></p><p><b>　　2）參數(shù)設(shè)置</b></p><p>　　AC Voltage Sourc

11、e: 電壓為220V，頻率為50赫茲，相位依次為0度，240度， 120度；</p><p>　　Constant: 設(shè)置其值為 5；</p><p>　　Asynchronous Machine SI Units: Rotor Type為Squirrel-cage，Reference frame為Stationary，Vn(Vrms)為380，fn（Hz）為50；</p>

12、<p>　　Machines Measurement Demux: Machine tye選擇Asynchronous，依次勾選Rotor currents，Stator currents，Rotor speed，Electronmagntic torque</p><p>　　Gain：設(shè)置為30/pi;</p><p>　　3-phase Breaker: Transitio

13、n times(s)依仿真情況進行合理設(shè)置。</p><p><b>　　3）實驗步驟</b></p><p>　　1.連接好仿真模型并設(shè)置好各模塊的參數(shù)，以及仿真時間；</p><p>　　2.點擊仿真開始按鈕，觀察仿真波形，調(diào)節(jié)時間獲取最好的波形；</p><p>　　3. 使用out模塊，并在command命令窗口

14、使用編程繪圖制作輸出波形。</p><p><b>　　4）仿真波形</b></p><p><b>　?。?）總圖</b></p><p><b>　?。?）轉(zhuǎn)子電流</b></p><p><b>　　（3）定子電流</b></p>&l

15、t;p><b>　　（4）電機轉(zhuǎn)速</b></p><p><b>　?。?）電機轉(zhuǎn)矩</b></p><p><b>　　3.2 能耗制動</b></p><p>　　能耗制動是指在電機運行過程中，切斷定子交流電源，然后外加直流電源。</p><p><b>

16、　?。?）仿真模型</b></p><p><b>　?。╝）</b></p><p><b>　　（b）</b></p><p><b>　?。?）參數(shù)設(shè)置</b></p><p>　　Series RLC Branch: Inductance設(shè)置為0，Capac

17、itance設(shè)置為inf；</p><p>　　DC Voltage Source：Amplitude設(shè)置為50；</p><p>　　AC Voltage Source，Constant，Asynchronous Machine SI Units，Machines Measurement Demux，Gain設(shè)置與自然制動相同。</p><p><b>

18、　　（3）仿真步驟</b></p><p>　　1．使用（a）圖仿真模型進行仿真，調(diào)節(jié)時間優(yōu)化波形；</p><p>　　2. 無誤后在simulation/configuration parameter設(shè)置中勾選xFinal,再次進行仿真；</p><p>　　3. 仿真后在2設(shè)置菜單中勾選xInitial選項；</p><p>

19、;　　4. 在command窗口中輸入xInitial=xFinal,并確定；</p><p>　　5. 在（a）仿真模型中去除交流電，按（b）圖連接加入直流，并進行仿真。</p><p><b>　?。?）仿真波形</b></p><p><b>　?。?）總圖</b></p><p><b

20、>　?。?）轉(zhuǎn)子電流</b></p><p><b>　　（3）定子電流</b></p><p><b>　?。?）電機轉(zhuǎn)速</b></p><p><b>　?。?）電機轉(zhuǎn)矩</b></p><p><b>　　3.3 反接制動</b>

21、</p><p>　　反接制動是指在電機運行過程中，改變定子交流電源的相序。</p><p><b>　?。?）仿真模型</b></p><p><b>　　（2）參數(shù)設(shè)置</b></p><p>　　AC Voltage Source，Constant，Asynchronous Machine S

22、I Units，Asynchronous Machine SI Units，Machines Measurement Demux，Gain參數(shù)設(shè)置同上。</p><p><b>　?。?）仿真步驟</b></p><p>　　1．按上圖仿真模型進行仿真并觀察波形，無誤后勾選xFinal選項再次進行仿真并觀察波形，然后勾選xInitial選項；</p>&

23、lt;p>　　2.在command窗口中輸入xInitial=xFinal,并按Enter鍵確定；</p><p>　　3.在仿真模型中改變B,C兩相交流電源的相位，進行仿真并觀察仿真波形；</p><p>　　4．使用out模塊獲取輸出波形。</p><p><b>　?。?）仿真波形</b></p><p>&

24、lt;b>　　（1）總圖</b></p><p><b>　?。?）轉(zhuǎn)子電流</b></p><p><b>　?。?）定子電流</b></p><p><b>　　（4）電機轉(zhuǎn)速</b></p><p><b>　?。?）電機轉(zhuǎn)矩</b>

25、;</p><p><b>　　3.4 回饋制動</b></p><p>　　回饋制動是指在電機運行過程中，負載轉(zhuǎn)矩為負值。</p><p><b>　?。?）仿真模型</b></p><p><b>　?。?）參數(shù)設(shè)置</b></p><p>　　St

26、ep：設(shè)置其Initial value為45,Final value為-45；</p><p>　　AC Voltage Source，Asynchronous Machine SI Units，Asynchronous Machine SI Units，Machines Measurement Demux，Gain參數(shù)設(shè)置同上</p><p><b>　?。?）仿真步驟<

27、/b></p><p>　　1.按上圖連接好仿真模型，設(shè)置好個模塊的參數(shù)，進行仿真觀察波形；</p><p>　　2.使用out模塊獲取各參數(shù)的仿真波形。</p><p><b>　?。?）仿真波形</b></p><p><b>　?。?）總圖</b></p><p>

28、;<b>　?。?）轉(zhuǎn)子電流</b></p><p><b>　?。?）定子電流</b></p><p><b>　　（4）電機轉(zhuǎn)速</b></p><p><b>　?。?）電機轉(zhuǎn)矩</b></p><p><b>　　4 結(jié)語</b&g

29、t;</p><p><b>　　4.1 結(jié)論與討論</b></p><p>　　通過對電機的四種電磁制動方式的仿真和分析，讓我們更深刻的了解了電機制動，了解了各種電機制動方式的轉(zhuǎn)子電流，定子電流，電機轉(zhuǎn)速，電機轉(zhuǎn)矩等參數(shù)的變化，通過比較比較和分析知道了不同的制動方式的區(qū)別和共性。而通過電機制動仿真實驗，使我們更深入了解了SIMULINK各個仿真模塊的作用，參數(shù)的設(shè)置

30、，通過解決仿真過程中出現(xiàn)的問題，使我們更加熟練地使用SIMULINK仿真，更深入的了解電機制動。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 孫亮.MATLAB語言與控制系統(tǒng)仿真.北京工業(yè)大學出版社，</p><p>　　[2] 胡虔生，胡敏強.電機學.中國電力出版社。</p><p>&l