課程設(shè)計(jì)--異步電動(dòng)機(jī)綜合仿真設(shè)計(jì)

1、<p>　　專業(yè)軟件應(yīng)用綜合設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p>　　題目 異步電動(dòng)機(jī)綜合仿真設(shè)計(jì)四 </p><p>　　2012年11月1日</p><p>　　異步電機(jī)綜合仿真設(shè)計(jì)四</p><p>　　摘要：MATLAB是一款強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件工具，MATLAB具有數(shù)值、符號(hào)運(yùn)

2、算，繪圖功能，仿真等功能。MATLAB的SIMULINK仿真環(huán)境是美國(guó)MathWorks公司專門為MATLAB語(yǔ)言設(shè)計(jì)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(jī)制動(dòng)時(shí)的各參數(shù)情況，以及不同的制動(dòng)方式的比較。</p><p>　　關(guān)鍵字：SIMULINK，異步電機(jī)，制動(dòng)參數(shù) ，MATLAB</p><p><b>　　1 引言</b&g

3、t;</p><p>　　異步電機(jī)又稱感應(yīng)電機(jī)是交流電機(jī)的一種。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、使用和維護(hù)方便，運(yùn)行可靠，效率較高，價(jià)格較低等優(yōu)點(diǎn)。異步電機(jī)主要作為電動(dòng)機(jī)使用，是當(dāng)今應(yīng)用最廣，需要量最大的一種電機(jī)。主要部件是定子，轉(zhuǎn)子。制動(dòng)時(shí)生產(chǎn)機(jī)械對(duì)電機(jī)的有一種特殊要求。異步電機(jī)可以采用機(jī)械制動(dòng)，也可以采用電磁制動(dòng)，常用的電磁制動(dòng)方法：1）自然制動(dòng) 2）能耗制動(dòng) 3）反接制動(dòng) 4）回饋制動(dòng)。</p><

4、p>　　本實(shí)驗(yàn)的目的是通過MATLAB的仿真實(shí)驗(yàn)，了解異步電機(jī)的運(yùn)行情況。</p><p>　　掌握SIMULINK仿真環(huán)境常用模塊庫(kù)和電力系統(tǒng)模塊庫(kù)；</p><p>　　對(duì)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)自然制動(dòng)進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)；</p><p>　　對(duì)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)；</p><p>　　對(duì)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)；

5、</p><p>　　對(duì)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)回饋制動(dòng)進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)；</p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)依據(jù)及框圖</b></p><p><b>　　2.1 設(shè)計(jì)平臺(tái)</b></p><p>　　MATLAB是美國(guó)MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)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(jì)算

6、的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計(jì)算方面首屈一指。MATLAB可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)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(yǔ)言的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號(hào)處理與通訊、圖像處理、信號(hào)檢測(cè)、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。</p><p>　　本次實(shí)驗(yàn)主要使用MATLAB 7.0版本。利用Simu

7、link仿真模塊進(jìn)行異步電機(jī)的制動(dòng)仿真實(shí)驗(yàn)。</p><p><b>　　2.2 設(shè)計(jì)思想</b></p><p>　　通過對(duì)四種異步電機(jī)的制動(dòng)方式的不同設(shè)計(jì)仿真模型，按其制動(dòng)方式的不同利用仿真模塊進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，并分析記錄。</p><p>　　自然制動(dòng)是指在電機(jī)運(yùn)行過程中，切斷電源，不加其他任何控制，電機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸降低，直至停車的全過程。其耗時(shí)

8、長(zhǎng)，轉(zhuǎn)速下降慢。</p><p>　　能耗制動(dòng)是指在電機(jī)運(yùn)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(dòng)是指在電機(jī)運(yùn)行過程中，改變定子交流電源的相序。</p><p>　　回饋制動(dòng)是指在電機(jī)運(yùn)行過程中，負(fù)載轉(zhuǎn)矩為負(fù)值。</p><p>　　2.3 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖或流程圖</p><p>　　

9、自然制動(dòng)和回饋制動(dòng)流程圖</p><p>　　能耗制動(dòng)和反接制動(dòng)流程圖</p><p>　　2.4各模塊功能簡(jiǎn)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(dòng)</b

10、></p><p>　　自然制動(dòng)是指在電機(jī)運(yùn)行過程中，切斷電源，不加其他任何控制，電機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸降低，直至停車的全過程。其耗時(shí)長(zhǎng)，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(jìn)行合理設(shè)置。</p><p><b>　　3）實(shí)驗(yàn)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(shí)間；</p><p>　　2.點(diǎn)擊仿真開始按鈕，觀察仿真波形，調(diào)節(jié)時(shí)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>　?。?）定子電流</b></p>&l

15、t;p><b>　?。?）電機(jī)轉(zhuǎn)速</b></p><p><b>　?。?）電機(jī)轉(zhuǎn)矩</b></p><p><b>　　3.2 能耗制動(dòng)</b></p><p>　　能耗制動(dòng)是指在電機(jī)運(yùn)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>　　（a）</b></p><p><b>　?。╞）</b></p><p><b>　　（2）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(dòng)相同。</p><p><b>

18、　?。?）仿真步驟</b></p><p>　　1．使用（a）圖仿真模型進(jìn)行仿真，調(diào)節(jié)時(shí)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(jìn)行仿真；</p><p>　　3. 仿真后在2設(shè)置菜單中勾選xInitial選項(xiàng)；</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(jìn)行仿真。</p><p><b>　?。?）仿真波形</b></p><p><b>　　（1）總圖</b></p><p><b

20、>　　（2）轉(zhuǎn)子電流</b></p><p><b>　?。?）定子電流</b></p><p><b>　?。?）電機(jī)轉(zhuǎn)速</b></p><p><b>　?。?）電機(jī)轉(zhuǎn)矩</b></p><p><b>　　3.3 反接制動(dòng)</b>

21、</p><p>　　反接制動(dòng)是指在電機(jī)運(yùn)行過程中，改變定子交流電源的相序。</p><p><b>　　（1）仿真模型</b></p><p><b>　?。?）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(jìn)行仿真并觀察波形，無誤后勾選xFinal選項(xiàng)再次進(jìn)行仿真并觀察波形，然后勾選xInitial選項(xiàng)；</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(jìn)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>　　（4）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>　?。?）電機(jī)轉(zhuǎn)速</b></p><p><b>　?。?）電機(jī)轉(zhuǎn)矩</b>

25、;</p><p><b>　　3.4 回饋制動(dòng)</b></p><p>　　回饋制動(dòng)是指在電機(jī)運(yùn)行過程中，負(fù)載轉(zhuǎn)矩為負(fù)值。</p><p><b>　　（1）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(gè)模塊的參數(shù)，進(jìn)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>　　（4）仿真波形</b></p><p><b>　?。?）總圖</b></p><p>

28、;<b>　?。?）轉(zhuǎn)子電流</b></p><p><b>　　（3）定子電流</b></p><p><b>　?。?）電機(jī)轉(zhuǎn)速</b></p><p><b>　?。?）電機(jī)轉(zhuǎn)矩</b></p><p><b>　　4 結(jié)語(yǔ)</b&g

29、t;</p><p><b>　　4.1 結(jié)論與討論</b></p><p>　　通過對(duì)電機(jī)的四種電磁制動(dòng)方式的仿真和分析，讓我們更深刻的了解了電機(jī)制動(dòng)，了解了各種電機(jī)制動(dòng)方式的轉(zhuǎn)子電流，定子電流，電機(jī)轉(zhuǎn)速，電機(jī)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(dòng)方式的區(qū)別和共性。而通過電機(jī)制動(dòng)仿真實(shí)驗(yàn)，使我們更深入了解了SIMULINK各個(gè)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(jī)制動(dòng)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 孫亮.MATLAB語(yǔ)言與控制系統(tǒng)仿真.北京工業(yè)大學(xué)出版社，</p><p>　　[2] 胡虔生，胡敏強(qiáng).電機(jī)學(xué).中國(guó)電力出版社。</p><p>&l