異步電動機(jī)綜合仿真設(shè)計

.1-.揚(yáng)州大學(xué)專業(yè)軟件應(yīng)用綜合設(shè)計報告水能學(xué)院電氣工程及其自動化專業(yè)題目異步電動機(jī)綜合仿真設(shè)計四學(xué)生學(xué)號指導(dǎo)教師異步電機(jī)綜合仿真設(shè)計四摘要：MATLAB是一款強(qiáng)大的計算機(jī)輔助設(shè)計軟件工具，MATLAB具有數(shù)值、符號運(yùn)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(jī)制動時的各參數(shù)情況，以及不同的制動方式的比較。關(guān)鍵字：SIMULINK，異步電機(jī)，制動參數(shù)，MATLAB1引言異步電機(jī)又稱感應(yīng)電機(jī)是交流電機(jī)的一種。具有結(jié)構(gòu)簡單，制造、使用和維護(hù)方便，運(yùn)行可靠，效率較高，價格較低等優(yōu)點(diǎn)。異步電機(jī)主要作為電動機(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。制動時生產(chǎn)機(jī)械對電機(jī)的有一種特殊要求。異步電機(jī)可以采用機(jī)械制動，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。本實驗的目的是通過MATLAB的仿真實驗，了解異步電機(jī)的運(yùn)行情況。掌握SIMULINK仿真環(huán)境常用模塊庫和電力系統(tǒng)模塊庫；對鼠籠式異步電動機(jī)自然制動進(jìn)行仿真設(shè)計；對鼠籠式異步電動機(jī)能耗制動進(jìn)行仿真設(shè)計；對鼠籠式異步電動機(jī)反接制動進(jìn)行仿真設(shè)計；對鼠籠式異步電動機(jī)回饋制動進(jìn)行仿真設(shè)計；2設(shè)計依據(jù)及框圖2.1設(shè)計平臺MATLAB是美國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)值計算的高級技術(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(xué)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(jìn)行矩陣運(yùn)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。本次實驗主要使用MATLAB7.0版本。利用Simulink仿真模塊進(jìn)行異步電機(jī)的制動仿真實驗。2.2設(shè)計思想通過對四種異步電機(jī)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(jìn)行仿真實驗，并分析記錄。自然制動是指在電機(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。其耗時長，轉(zhuǎn)速下降慢。能耗制動是指在電機(jī)運(yùn)行過程中，切斷定子交流電源，然后外加直流電源。反接制動是指在電機(jī)運(yùn)行過程中，改變定子交流電源的相序?；仞佒苿邮侵冈陔姍C(jī)運(yùn)行過程中，負(fù)載轉(zhuǎn)矩為負(fù)值。2.3設(shè)計結(jié)構(gòu)框圖或流程圖自然制動和回饋制動流程圖能耗制動和反接制動流程圖2.4各模塊功能簡介模塊圖VoltageMeasurement用于檢測電壓，使用時并聯(lián)在被測電路中ACVoltageSource提供一個正弦交流電壓源DCVoltageSource提供一個直流電壓源SeriesRLCBranch串聯(lián)RLC支路3-PhaseBreaker三相斷路器AsynchronousMachineSIUnits異步電機(jī)（國際單位）模塊MachinesMeasurementDemux電機(jī)測量單元，將各種電機(jī)模型輸出的測量信號集分離為單個信號輸出VoltageMeasurement用于檢測電壓，使用時并聯(lián)在被測電路中Constant常量模塊Out提供一個輸出Scope示波器3軟件調(diào)試分析3.1自然制動自然制動是指在電機(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。其耗時長，轉(zhuǎn)速下降慢。1）仿真模型2）參數(shù)設(shè)置ACVoltageSource:電壓為220V，頻率為50赫茲，相位依次為0度，240度，120度；Constant:設(shè)置其值為5；AsynchronousMachineSIUnits:RotorType為Squirrel-cage，Referenceframe為Stationary，Vn(Vrms)為380，fn（Hz）為50；MachinesMeasurementDemux:Machinetye選擇Asynchronous，依次勾選Rotorcurrents，Statorcurrents，Rotorspeed，ElectronmagntictorqueGain：設(shè)置為30/pi;3-phaseBreaker:Transitiontimes(s)依仿真情況進(jìn)行合理設(shè)置。3）實驗步驟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；2.點(diǎn)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；3.使用out模塊，并在command命令窗口使用編程繪圖制作輸出波形。4）仿真波形（1）總圖（2）轉(zhuǎn)子電流（3）定子電流（4）電機(jī)轉(zhuǎn)速（5）電機(jī)轉(zhuǎn)矩3.2能耗制動能耗制動是指在電機(jī)運(yùn)行過程中，切斷定子交流電源，然后外加直流電源。（1）仿真模型（a）（b）（2）參數(shù)設(shè)置SeriesRLCBranch:Inductance設(shè)置為0，Capacitance設(shè)置為inf；DCVoltageSource：Amplitude設(shè)置為50；ACVoltageSource，Constant，AsynchronousMachineSIUnits，MachinesMeasurementDemux，Gain設(shè)置與自然制動相同。（3）仿真步驟1．使用（a）圖仿真模型進(jìn)行仿真，調(diào)節(jié)時間優(yōu)化波形；2.無誤后在simulation/configurationparameter設(shè)置中勾選xFinal,再次進(jìn)行仿真；3.仿真后在2設(shè)置菜單中勾選xInitial選項；4.在command窗口中輸入xInitial=xFinal,并確定；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。（4）仿真波形（1）總圖（2）轉(zhuǎn)子電流（3）定子電流（4）電機(jī)轉(zhuǎn)速（5）電機(jī)轉(zhuǎn)矩3.3反接制動反接制動是指在電機(jī)運(yùn)行過程中，改變定子交流電源的相序。（1）仿真模型（2）參數(shù)設(shè)置ACVoltageSource，Constant，AsynchronousMachineSIUnits，AsynchronousMachineSIUnits，MachinesMeasurementDemux，Gain參數(shù)設(shè)置同上。（3）仿真步驟1．按上圖仿真模型進(jìn)行仿真并觀察波形，無誤后勾選xFinal選項再次進(jìn)行仿真并觀察波形，然后勾選xInitial選項；2.在command窗口中輸入xInitial=xFinal,并按Enter鍵確定；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；4．使用out模塊獲取輸出波形。（4）仿真波形（1）總圖（2）轉(zhuǎn)子電流（3）定子電流（4）電機(jī)轉(zhuǎn)速（5）電機(jī)轉(zhuǎn)矩3.4回饋制動回饋制動是指在電機(jī)運(yùn)行過程中，負(fù)載轉(zhuǎn)矩為負(fù)值。（1）仿真模型（2）參數(shù)設(shè)置Step：設(shè)置其Initialvalue為45,Finalvalue為-45；ACVoltageSource，AsynchronousMachineSIUnits，AsynchronousMachineSIUnits，MachinesMeasurementDemux，Gain參數(shù)設(shè)置同上（3）仿真步驟1.按上圖連接好仿真模型，設(shè)置好個模塊的參數(shù)，進(jìn)行仿真觀察波形；2.使用out模塊獲取各參數(shù)的仿真波形。（4）仿真波形（1）總圖（2）轉(zhuǎn)子電流（3）定子電流（4）電機(jī)轉(zhuǎn)速（5）電機(jī)轉(zhuǎn)矩4結(jié)語4.1結(jié)論與討論通過對電機(jī)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(jī)制動，了解了各種電機(jī)制動方式的轉(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方式的區(qū)別和共性。而通過電機(jī)制動