相異步電機(jī)畢業(yè)設(shè)計(編輯修改稿)
2025-07-13 01:03 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 基本思路，為進(jìn)行其他的系統(tǒng)建模和仿真打下良好的基礎(chǔ)。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 目前異步電機(jī)普通利用恒壓頻比控制或轉(zhuǎn)差率控制的異步電動機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，其控制關(guān)系和轉(zhuǎn)矩控制原則基本上是建立異步電動機(jī)穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型上的，控制變量都是在幅值意義上的標(biāo)量控制。 Matlab/Simulink 建立三相異步牽引電機(jī)仿真模型，用SPWM 變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)合之前的優(yōu)點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上加 上了幅角控制，通過矢量控制成功的解決交流電機(jī)定子電流轉(zhuǎn)矩分量和勵磁分量的耦合問題。通過對仿真軟件的應(yīng)用證明在進(jìn)行復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計時運(yùn)用仿真工具對設(shè)計進(jìn)行仿真分析是行之有效的方法，提高系統(tǒng)設(shè)計效率，縮短系統(tǒng)設(shè)計時間，并能夠較好的進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化。經(jīng)試驗表明，空間電壓矢量調(diào)制的方法正確可行。 本論文研究的主要內(nèi)容 本論文先從異步牽引電動的結(jié)構(gòu)和工作原理出發(fā)，通過對交流異步電動機(jī)的坐標(biāo)變換基本思路的介紹，建立異步電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型和在不同坐標(biāo)系上的數(shù)學(xué)模型方程式。采用 Matlab /Simulink 軟件實現(xiàn)異步電動 機(jī)數(shù)學(xué)模型的初步搭建和仿真。仿真結(jié)果顯示 ,該方法簡潔、方便、實時交互性強(qiáng) ,能充分融合到其它控制系統(tǒng)中 ,并具有良好的互動能力。異步電動機(jī)電壓空間矢量 PWM 控制技術(shù)的原理和矢量變換方法實現(xiàn)極大的簡化了異步電機(jī)在任意同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下進(jìn)行建模和仿真 ,利用其數(shù)學(xué)模型可構(gòu)成電機(jī)的仿真模型，然后運(yùn)用 Matlab 軟件搭建模型進(jìn)行仿真結(jié)果和理論比對分析。 2 2 三相異步電機(jī)的構(gòu)造和工作原理 三相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理 三相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu) 三相感應(yīng)電機(jī)主要有定子、轉(zhuǎn)子和氣隙三部分組成。 (1) 定子 定子鐵心 是主磁路的一部分。鐵心是由厚度為 的硅鋼片疊成，硅鋼片的兩面涂絕緣漆，定子鐵心有外壓裝和內(nèi)壓裝兩種。在定子鐵心的內(nèi)圓，均勻沖有許多形狀相同的槽，用以嵌放定子繞組。定子繞組的一般接線方式有：星型接線、三角形接線。 (2) 轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子是由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。轉(zhuǎn)子鐵心是主磁路的一部分，一般由硅鋼片疊成，轉(zhuǎn)子鐵心固定在轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)子支架上，鐵心的外表呈圓柱形。轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的機(jī)械功率通過轉(zhuǎn)軸輸出。轉(zhuǎn)子繞組是轉(zhuǎn)子電路的一部分，它分為籠型和繞線型。 (3) 氣隙 氣隙是 由 電機(jī) 定子和轉(zhuǎn)子間隔產(chǎn)生的 。氣隙大小對電 機(jī)性能及 制造工藝 有很大的影響。氣隙大， 磁阻就 大， 從而勵磁電流 增大，電機(jī) 功率因數(shù) 降低。 由于 氣隙大使 諧波 磁場減弱，電機(jī)的 附加損耗 降低。 一般 氣隙大，對電機(jī)零部件的 同軸度 及 裝配精度 的要求降低；氣隙過小， 則容易引起定 轉(zhuǎn)子 掃膛，以及由于 附加損耗 增加而使電機(jī)效率降低。氣隙不均勻，使 轉(zhuǎn)子 產(chǎn)生 磁拉力 ，發(fā)生不平衡振動。 (4) 其他附件 端蓋、軸承、軸承端蓋、風(fēng)扇等。 三相異步牽引電機(jī)工作原理 通過電機(jī)定子繞組的三相對稱電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，根據(jù)法拉利電磁感應(yīng)定律，在轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)將感生電流，氣隙磁場和轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，這個電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)動。牽引電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速 sn 與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n 之差大于 0。 三相異步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 三相異步電機(jī)在兩相靜止坐標(biāo)系上的數(shù)學(xué)模型 (1) 電壓方程： 3 ???????????????????????????????????????????????r βr αs βs αr2rrmmrrrr2mrmms1ms1r βr αs βs α0000iiiiPLRLωPLLωLωPLRLωPLPLPLRPLPLRuuuu () (2) 轉(zhuǎn)矩方程： ? ? )iii(iLniiiiLnT s β r βs αr αmpr βr αs βs αmpe 01 10 ??????????????? ??? () (3) 磁鏈方程： ?????????????????????????????????????????r βr αs βs αrmmmsr βr αs βs α00000000iiiiLLLLLLLLψψψψrms () (4) 轉(zhuǎn)速方程： Lerp dtdω TTnJ ?? () 上述式中：1mm 23LL ?是定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的等效互感，1mσss 23 LLL ??是靜止坐標(biāo)系上兩相定子繞組的等效自感，1mσrr 23 LLL ??靜止坐標(biāo)系上兩相轉(zhuǎn)子繞組的等效自感， 1R 是定子電阻、 2R 是轉(zhuǎn)子電阻， LT 為負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩， 3752/GDJ ? 為機(jī)組的轉(zhuǎn)動慣量，pn 極對數(shù)， r? 為電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角速度， eT 為電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩。 三相異步電機(jī)在三相靜止坐標(biāo)系上的數(shù)學(xué)模型 (1) 電壓方程式： )()()()()( cAcbAbaAaCACBABAAA iLpiLpiLpiLpiLpiRu ?????? () )()()()()()( cBcbBbBBBaBaCBCBBABAB iLpiLpiLpiLpiLpiRiLpu ??????? () )()()()()()( cCcbCbaCaCCCCCBCBACAC iLpiLpiLpiLpiRiLpiLpu ??????? ()
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