绕线型异步电动机的matlab仿真毕业设计论文(编辑修改稿)

绕线型异步电动机的matlab仿真毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

执行的语言，它把编辑、编译、连接和执 行融为一体，可以在同一画面上进行灵活操作，快速排除输入程序中的书写错误、语法错误以至语义错误等，从而加快了用户编写、修改和调试程序的速度。 用户可以根据自己的需要方便地建立和扩充新的函数库，以便扩充 MATLAB 的功能，提高它的使用效率。 ⑵便捷的图形和图像操作功能。 MATLAB 的图形和图像操作功能十分强大。 在图形方面，它有一系列绘图函数；在图像方面，它能够显示和生成许多常见格式的图像，甚至是多波段图像。 可以对黑白和彩色图像进行所需的各种操作，包括滤波块操作、几何操作等。 所有这些综合性功能都令其它某种单一的高级 编程语言望尘莫及。 ⑶快速高效的矩阵和数组运算。 MATLAB 语言同样规定了矩阵的算术运算符、关系运算符、逻辑运算符、条件运算符和赋值运算符等，而且这些运算符大部分可以毫无改变的照搬到数组运算中。 它不需要定义数组的维数，同时它会给出矩阵函数或其它特殊矩阵专门的库函数，使之在求解诸如信号处理、建模、系统识别、控制优化等领域的问题时，显得更加高效便捷。 ⒉工作环境：包括了一系列的应用工具，提供编程和调试程序的环境。 主要包括以下几个部分： ⑴命令窗口：它是 MATLAB 提 供给用户的操作界面。 在命令窗口中，用户可以实现 MATLAB 的 各种功能。 ⑵ M 文件编译器和调节器： M 文件是 MATLAB 所特有的使用该语言编写的磁盘文件。 M 文件编译器是 MATLAB 为用户提供的用于编辑 M 文件的程序。 同其他语言类似， MATLAB 为用户提供了用于调试 M 文件的程序。 ⑶工作空间：它是显示用户在 MATLAB 中通过命令行进行操作的变量集合的窗口。 ⑷在线帮助文档： MATLAB 为用户提供了强大的在线帮助功能。 用户不但可以查询函数的用法。 ⒊图形处理：包括绘制二维、三维图形和创建图形用户界面（ GUI）等。 ⒋数学库函数：包含了大量的数学函数，也包括复杂的 功能。 ⒌应用程序接口（ API）：提供接口程序，可使 MATLAB 与其他语言程序进行交互。 MATLAB 的典型特点可以概括如下： ⒈语言简洁紧凑，运算符十分丰富，使用起来极为方便灵活。 ⒉既具有结构化的控制语言，又能面向对象程序。 ⒊语法限制不严格，程序设计自由度大，并且程序的可移植性好。 ⒋具有强大的图形功能。 ⒌包含功能强劲的工具箱。 ⒍ MATLAB 的一个最重要、最受欢迎的特点是它的开放性。 ⒎ MATLAB 典型的应用包括以下两方面： ①数值计算和符号计算。 ②建模和动态仿真。 第二节 SIMULINK 模块简介 顾名思义， SIMULINK 是专用于可视化系统动态仿真的软件程序包。 它是MATLAB 各种工具箱中比较特别的一个模块。 一般工具箱只是把面向某一类问题的程序包集中起来，其中的程序都是用 MATLAB 语言编写的，而工具箱却是从底层开发的一个完整的仿真环境和图像界面。 在这个环境中，用户可以利用键盘和鼠标，完成面向框图系统仿真的全部过程，并且可以更加直观、快速和准确地达到仿真的目的。 原来的 MATLAB 是在文本窗口中编辑，图形窗口只是用来显示，而 SIMULINK 则把图形窗口扩展为可以用框图方式来编程，使 MATLAB 的功能有了本质的提高。 SIMULINK 既可用于线性系统和非线性系统，又可用于离散系统和连续系统他采用系统模块直观地描述系统典型环节，它采用系统模块直观地描述系统典型环节，因此可以十分方便地建立系统模型而不用花较多的时间编程。 SIMULINK 的另一个优点是它不给出任何新的函数。 对用户来说， SIMULINK中所用的仍然是的基础， MATLAB 原有的函数在 SIMULINK 中仍有效。 这对用户来说是很方便的。 概括地说， SIMULINK 作为面向框图的仿真软件，具有以下功能： ⒈用方框图的绘制代替程序的编写。 构成任 何一个系统框图有三个步骤，即选定典型环节、相互连接和给定环节参数。 这三步可以在一个图形界面上用鼠标和键盘轻松完成。 ⒉输入输出信号来源形式是多元化的。 其输入信号可以是各种信号发生器；也可以来自一个特定的记录文件；还可以来自 MATLAB 的工作空间（ workspace）。 输出信号也类似，这就扩大了仿真系统与各种外部软件和硬件的接口能力。 ⒊仿真的建立和运行是智能化的。 首先，画好了框图并存起来，它就自动建立起来了仿真的方程；其次，在运行时用户可以不给步长，只给出运行的仿真精度，软件会自动选择能保证给定精度的最大步 长，使得在给定精度要求下系统仿真具有最快的速度。 SIMULINK 的出现使设计人员从某个具体算法的设计中解脱出来，从而可以投入更多的精力在模型设计本身。 首先它提供了一些基本模块，这些模块就放在上面的库浏览器里，用户可以方便地调用这些模块，而不必再重复地制作这些常用的模块。 SMULINK 的每个模块对用户而言都是透明的，用户只要知道模块的输入和输出功能，而无需考虑这些功能在模块内是怎样实现的。 显然，这样的工具可以节约设计人员的大量时间，从而大大提高了工作效率，进一步缩短了研发设计时间。 这对具体的一个设计帮助是很 大的。 因为用户要做的仅仅是选择自己需要的模块，把这些模块设置好恰当的参数，并按照设计要实现的功能将这些模块恰当的连接在一起，经过进一步的优化设计，最终就会得到设计质量很高的解决方案。 SIMULINK 呈现给大家的是简便，有趣的操作界面，用户只需要在 MATLAB 下启动 SIMULINK 模块，之后，创建系统的框图模型，并设置好各模块的参数后启动仿真，便可以得到仿真系统的关键数据。 具体的操作步骤如下： ⒈启动 SIMULINK 窗口和模块库。 首先，打开 MATLAB 在 COMMAND 窗口键入SIMULINK 按回车， 这样就启动了 SIMULINK 模块库窗口。 ⒉建立系统框图模型。 首先，在 SIMULINK 下建立新的模型窗口。 其次，选取所需的模块和模块组，并将个模块的参数设定为合适的值。 具体方法是：双击该模块，打开模块对话框，这里有模块的所有属性，按对话框栏中提供的信息输入或改变模块参数即可。 之后，将个模块按正确的方式连接起来，仿真模型就基本建立起来了。 ⒊仿真运行。 系统的仿真运行有两种方法：一种是在 MATLAB 的 COMMAND 窗口下输入相关命令，也可以直接利用 SIMULINK 菜单命令。 常用到得是后一种方法，这里重点介绍一下。 它的具体操作是：首先，打开系统模型窗口。 其次，从SIMULATION 菜单 中 选 取 PARAMETERS ， 在 弹 出 的 SIMULATION PARAMETERS 对话框中进行设置，并确认相关参数。 最后，运行仿真模型。 ⒋输出仿真结果。 主要是利用 SCOPE 模块、变量返回值或 TOWORKSPACE模块。 以上只是简单的对 MATLAB 软件和它的 SIMULINK 模块做了简要的介绍，从这里我们可以对 MATLAB 软件有个大致的了解，在论文的仿真部分将结合本次的仿真任务系统地说明 SIMULINK 在电机仿真中的应用，这里不在赘述。 第三章 异步电机的数学模型 这一章，我们要讨论的是异步电机数学模型的建立过程。 之所以必要，是因为异步电机的数学模型是在 MATLAB 下进行仿真的理论来源和数学依据。 事实上，我们是根据理想化电机的概念， 推导出描述异步电机的行为特性的状态变量方程式，其实它们是一组一阶微分方程。 然后再 根据这个数学模型演变出它的计算机仿真模型。 实际的异步电机动态运行特性是非常复杂的，用来描述它运行状态的数学模型往往是一个高阶非线性复杂耦合的多变量系统。 根据电机学的相关知识，在异步电机中，感应电动势是转速与磁通的乘积；转 矩是电流与磁通的乘积，由于它们都是同时变化的，所以在数学模型中就会出现含有两个变量的乘积项。 这样，即使忽略磁饱和因素的影响，数学模型也将是非线性的。 同时，考虑到三相异步电机定子有三个绕组，转子也可等效为三个绕组。 而且，每个绕组产生磁通时都有自己的电磁惯性，再加之转速与转角的积分关系、电机本身的机电惯性等因素，异步电机的动态数学模型将是一个八阶系统。 考虑到实际异步电机运行状态的复杂性，在建立相应的数学模型时，完全考虑到所有这些因素是不可能的，通常的做法是将异步电机抽象理想化，忽略影响异步电机运行状态的次要因 素或将部分系统理想化，这样得到的数学模型既可以充分反映异步电机在运行过程中的特性，又有效减少了工作量，实现仿真的目的。 具体的做法是： ⒈忽略磁路饱和、铁心损耗及温度变化对绕组电阻的影响。 ⒉假定各绕组的自感、互感恒定。 ⒊忽略空间谐波影响，假定三相绕组对称，空间互差 120176。 电角度，产生的磁动势沿气隙按正弦规律分布。 下图（图 ）为三相异步电机的数学模型 IfufiCaBOucicωθcbuibuAiAuCCuBBi 本论文的研究对象是绕线型异步电机，将它的三相绕线转子折算到定子侧，折算后的定、转子 绕组匝数相等。 由图，定子三相绕组轴线 A、 B、 C 位置固定，以 A 相为参考轴。 转子轴线 a、 b、 c 位置随转子转动。 转子 a 轴与定子 A 轴的电角度θ是空间角位移变量。 异步电机的数学模型可由磁链方程、电压方程、转矩方程和状态方程构成，并规定各绕组的电压、电流、磁链的正方向符合右手螺旋定则。 第一节 磁链方程 根据电路学中自感、互感的原理，电机中每相绕组的磁链是它本身的自感磁链和其它绕组对它的互感磁链之和。 因此，各绕组磁链的矩阵方程可表达如下： A A A A B A C A a A b A c AB B A B B B C B a B b B c BC C A C B C C C a C b C c Ca a A a B a C a a a b a c ab b A b B b C b a b b b c bc c A c B c C c a c b c c cL L L L L L iL L L L L L iL L L L L L iL L L L L L iL L L L L L iL L L L L L i                                                   （ 31） 写成相量形式为： ΨLi。