三相异步电机仿真模型.doc

基于MATLAB的三相异步电动机的软起动仿真与特性的研究 文：刘洋　　　来源：九洲电气 　　　发表时间：2010-09-19 14:38:58　浏览量：1728 【摘? 要】：对三相异步电动机的起动特性进行了分析，选用MATLAB 作为仿真软件，并提出了软起动措施，设计方案合理，在很大程度上改善了电机的性能，实用性很强。 【关键词】：MATLAB、异步电机、软起动 Abstract: This article analyses the start-up characteristic of three-phase asynchronous motor,using MATLAB as simulating software,propose the soft starting way.Practical result shows,the designing project is reasonable,improving the performance of the three-phase asynchronous motor to a considerable degree,with high reliability and good practicability. Key words: MATLAB、asynchronous motor、soft starting 1引言 普通异步电动机直接起动电流达到额定电流的6--7倍，起动转矩能达到额定转矩的1.25倍以上。它在电网条件（电机启动时的电网压降小于10%）和工艺条件（启动转矩满足）允许的情况下，可以直接启动。但过大的启动电流给电机和电网造成了极大的危害。 电机启动电流达到额定电流的6--7倍时，线圈发热量是电机在正常运行时的36--49倍。过高的温度、过快的加热速度、过大的温度梯度和电磁力，产生了极大的破坏力，缩短了定子线圈和转子铜条（特别是转子常利用趋肤效应现象，降低启动电流，转子铜条在启动时，表面的温度达到350℃以上）的使用寿命。 2异步电动机起动工程原理分析 异步电动机运行过程是一个高阶非线性、强耦合的多变量系统，对其进行起动性能的仿真分析，不可避免地要进行矩阵的积分运算。传统的计算机编程语言，如fortran、C语言编出的程序冗长，调试费时，大部分时间和精力都花在矩阵的处理和图形生成上。虽然可以用Pspice来实现电子电路仿真，但由于其传递函数不足，因而在涉及复杂算法的仿真中（如电气传动系统）许多环节都要用简化传函表示，不但忽略了许多重要环节，而且仿真精度不高，而被誉为第四代计算机语言的Matlab，是以不定维矩阵运算为基础的科学计算软件，它很好地解决了矩阵的各种运算和图形处理，并提供了丰富的、常用的内部函数和各种仿真算法，提高了仿真精度。本文根据其上述特点并利用它的simulink仿真工具建立了一个通用的电机动态仿真模型，并把它应用到异步电动机起动过程的分析中，对电机的设计和防护具有较高实用价值。 在研究异步电动机起动特性时，文献给出了异步电动机在同步恒速旋转系统下的数学模型，该模型能真实地反映电机内部的实际物理过程： 3异步电动机在,,坐标系统下的数学模型 （1）定子方程为： ?? （2）转子方程为： ?? 式中,分别代表轴，轴；下标1，2分别代表定子和转子；代表转子相对于轴，轴的旋转电角速度；,,分别代表电压、电流、磁链；,分别代表定、转子电阻。 （3）定子磁链方程为: ??? （4）转子磁链方程为： ?? 式中：,分别为定、转子自感；为定、转子间互感。 （5）电磁转矩方程为： 式中为电机极对数；为电磁转矩 （6）运动方程为： 式中为负载转矩为电机转动惯量；为电机电角速度。 4异步电动机Simulink仿真模型的建立 4.1 异步电动机的直接起动仿真模型 使用Simulink建立三相异步电机的直接起动仿真模型，测取三相异步电机直接起动过程中的转速、电磁转矩和电枢电流的变化规律。其仿真模型包括三相异步电动机模块（Asynchronous Machine）、电源模块（Power source）、断路器模块（Circuit breaker）和测量模块（Machine measurements）等。电动机参数为：150kw，400v，50Hz，1487rpm。 图1：三相异步电动机直接起动时的仿真波形 ?????????????????????????????? 图1 三相异步电动机直接起动时的仿真波形 ? 图2、图3、图4、图5为三相异步电动机直接起动时转速、电磁转矩、定子电流、转子电流的波形。 ?????????????????????????????????????????? 图2 电机直接起动转速波形 ????????