基于matlab的按定子磁链定向的异步电动机仿真课程设计

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1、唐山学院自动控制系统课程设计题目基于MATLAB的按定子磁链定向的异步电动机仿真系(部)信息工程系班级12电本2姓名李**学号**指导教师吕宏丽吴铮2016年1月18日至1月22日共1周2016年1月22日《自动控制系统》课程设计任务书一、设计题目、内容及要求1.设计题目：基于MATLAB的按定子磁链定向的异步电动机仿真2.设计内容：以异步电动机在静止两相坐标系中为状态变量的状态方程结构为核心，构建异步电动机仿真模型。要求：（1）推导出相应的状态方程；（2）三相正弦对称电压、和经3/2变换模块，得到相应的两相电压，送入异步电动机仿真模型

2、，输出两相电流经2/3变换模块，得到三相电流、和；（3）观察空载起动和加载过程的转速仿真波形，观察异步电动机稳态电流波形，观察定子磁链波形。3.设计要求：要求学生利用MATLAB/Simulink仿真平台独立完成异步电动机的建模，波形仿真结果正确，说明书格式符合要求。二、设计原始资料仿真电机参数：，，，，，，，，。三、要求的设计成果（课程设计说明书、设计实物、图纸等）课程设计说明书，异步电动机的仿真模型及仿真波形图。四、进程安排第二十周周一：查阅资料，状态方程推导；周二至周三：异步电动机数学建模并仿真；周四：撰写课程设计说明书；周五：课

3、程设计答辩。五、主要参考资料[1]陈伯时.电力拖动自动控制系统（第四版）.北京：机械工业出版社，2009[2]薛定宇.基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用.北京：清华大学出版社，2002[3]陈桂明，张明照.应用MATLAB建模与仿真[P].北京：科学出版社，2001[4]李夙.异步电动机直接转距控制[M].北京：机械工业出版社，1999[5]彭鸿才.电机原理及拖动.北京：机械工业出版社，1996指导教师（签名）：教研室主任（签名）：课程设计成绩评定表出勤情况出勤天数缺勤天数成绩评定出勤情况及设计过程表现（20分）课设

4、答辩（20分）设计成果（60分）总成绩（100分）提问（答辩）问题情况综合评定指导教师签名：年月日目录1引言12异步电动机的三相数学模型22.1异步电动机动态数学模型的性质22.2异步电机三相数学模型的建立过程22.2.1磁链方程32.2.2电压方程52.2.3转矩方程62.2.4运动方程73坐标变换和状态方程93.1坐标变换的基本思路93.2三相--两相变换（3/2变换和2/3变换）103.3静止两相坐标系状态方程的建立114系统模型生成及仿真144.1各模型实现144.1.13/2变换模型144.1.2异步电动机模型164.1.32

5、/3变换模型174.2整体模型184.3仿真参数设置194.4仿真结果195总结23参考文献24课程设计说明书1引言异步电动机具有非线性、强耦合性、多变量的性质，要获得高动态调速性能，必须从动态模型出发，分析异步电动机的转矩和磁链控制规律，研究高性能异步电动机的调速方案。矢量控制系统和直接转矩控制系统是已经获得成熟应用的两种基于动态模型的高性能交流电动机调速系统，矢量控制系统通过矢量变换和按转子磁链定向，得到等效直流电机模型，然后模仿直流电机控制策略设计控制系统；直接转矩控制系统利用转矩偏差和定子磁链幅值偏差的正、负符号，根据当前定子磁

6、链矢量所在位置，直接选取合适的定子电压矢量，实施电磁转矩和定子磁链的控制。两种交流电动机调速系统都能实现优良的静、动态性能，各有所长，也各有不足。但是无论是哪种控制方法都必须经过仿真设计后才可以进一步搭建电路实现异步电动机的调速。本设计是基于MATLAB的按定子磁链定向的异步电动机控制仿真，通过模型的搭建，使得异步电动机能够以图形数据的方式经行仿真，模拟将要实施的定子磁链设计，查看设计后的转矩、磁链、电流、电压波形，对比观察空载起动和加载过程的转速仿真波形，观察异步电动机稳态电流波形，观察定子磁链波形。23课程设计说明书2异步电动机的三

7、相数学模型2.1异步电动机动态数学模型的性质异步电机数学模型的建立实质是找出异步电机的电磁耦合关系，而电磁耦合是机电能量转换的必要条件，电流与磁通的乘积产生转矩，转矩与磁通的乘积得到感应电势。由于他励直流电机的励磁绕组和电枢绕组相互独立，励磁电流和电枢电流单独可控。若忽略对励磁的电枢反应或通过补偿绕组抵消之，则励磁和电枢绕组各自产生的磁动势在空间相差π/3，无交叉耦合，气隙磁通由励磁绕组单独产生，而电磁转矩正比于磁通和电枢电流的乘积。不考虑弱磁调速时，可以在电枢合上电源以前建立磁通，并保持励磁电流恒定，这样就可以认为磁通不参与系统的动态

8、过程，一次直接通过电枢电流来控制转速了。可以看出直流电机动态数学模型只有一个输入变量电枢电压，和一个输出变量转速，可以用单变量系统来描述，完全可以应用线性控制理论和工程设计方法进行分析。而交流异步电动机则不