异步电机的数字建模及仿真研究

摘  要

异步电动机三相原始功态数学模型相当复杂，分析和求解这组非线性方程十分困难．因此，要简化数学模型，必须从简化磁链关系入手，简化的基本方法就是坐标变换。通过坐标变换的原理逐步引出了异步电动机的数学模型和在不同坐标系上的数学模型表达方程式，指出了异步电动机的模型特点是一多变量、强藕合的非线性系统。采用MATLAB /SIMULINK软件包,实现异步电动机动态数学模型的仿真。仿真研究显示,该方法简洁、方便、实时交互性强,能充分融合到其它控制系统中,并具有良好地扩展性。

其次阐述了异步电动机的工作原理及结构，并介绍一部电机在坐标系上三相转两相的原理和矢量变换方法实现的步骤，据交流电机坐标变换及矢量控制理论提出了异步电机在坐标系下仿真结构图的建模设想,得出了一种按转子定向磁场下的动态结构图,利用该结构图可以方便的构成电机的仿真模型,进行仿真计算。然后运用MATLAB软件搭建模型进行仿真分析，结果表明电机有良好的稳、动态性能。

通过对仿真软件的应用也表明在进行复杂系统设计时运用仿真工具对设计进行仿真分析是行之有效的方法，可以提高系统设计效率，缩短系统设计时间，并能够较好的进行系统优化。经试验表明，在两相坐标系建模的方法正确可行。

关键词　异步电动机；数学模型；仿真

目  录

摘要 I

引言 1

一、 异步电机的工作原理及基本结构 2

（一）异步电机的简介 2

（二）异步电机的优缺点 2

（三）异步电机的工作原理 2

（四）异步电机的基本结构 3

二、 计算机仿真与MATLAB简介 4

（一）计算机仿真概述 4

1.建模仿真的基本要求 5

2.仿真三要素 5

（二）MATLAB简介 6

1. MATLAB语言 6

2. SIMULINK仿真 7

三、异步电动机的数学模型分析 8

（一）异步电动机的三相数学模型 8

（二）异步电动机三相数学模型表达式 8

1. 电压方程 8

2. 磁链方程 9

3. 运动方程 9

4. 转矩方程 9

（三）坐标变换 10

四、异步电动机在两相坐标系下的数学模型 11

（一）两种二相静止坐标系下的模型 11

1. 电压方程 11

2. 磁链方程 11

3. 转矩方程 11

（二）三相交流异步电机模型 11

（三）模型参数设置 15

（四）SVPWM控制模型 18

1.系统仿真图 18

2.仿真结果 20

结束语 22

参考文献 23

致谢 24