电气工程课程设计——基于Matlab异步电动机调速系统设计

东 北 石 油 大 学

课 程 设 计

课 程 电气工程课程设计 题 目 基于Matlab异步电动机调速系统设计

学生学号 院 系 电气信息工程学院电气工程系 专业班级 学生姓名 指导教师

年 11 月22日

东北石油大学课程设计任务书

课程 电气工程课程设计

题目 基于Matlab异步电动机调速系统设计 专业 电气工程及其自动化 姓名 学号

主要内容：

研究异步电动机矢量控制系统的控制策略，对矢量控制系统的转速估计、磁链观测进行详细的理论分析、仿真以及实验研究。设计基于矢量控制的异步电动机调速系统，在磁场定向控制下，建立异步电动机的数学模型和仿真模型，通过矢量控制，建立用于仿真的一空间矢量脉宽调制模块，并通过仿真验证输出结果和理论推导的一致性。 参考资料：

[1] 陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京:机械工业出版社,2010. [2] 王兆安.电力电子技术[M].北京:机械工业出版社,2009.

[3] 王忠礼.MATLAB：在电气工程与自动化专业中的应用[J].电力学报,2012. [4] 贺益康.交流电机的计算机[J].科技科学,2012.

[5] 徐志佳.电力拖动控制系统中的仿真教学[J].时代教育,2014.

完成期限 指导教师 专业负责人

年 11 月 5 日

目 录

1 简要 ................................................................................................................................ 1

1.1 交流调速技术概况 ............................................................ 错误！未定义书签。 1.2 系统仿真技术概述 ............................................................ 错误！未定义书签。 1.3 仿真软件的发展状况与应用 ............................................ 错误！未定义书签。 1.4 MATLAB概述 ................................................................... 错误！未定义书签。 1.5 SIMULINK 概述 ............................................................... 错误！未定义书签。 2 矢量控制理论 ................................................................................................................ 1

2.1异步电机的动态数学模型 .................................................................................. 1 2.2 坐标变换 .............................................................................................................. 3 2.3 矢量控制 .............................................................................................................. 4 3 总体模块设计 ................................................................................................................ 7

3.1 矢量控制结构框图 .............................................................................................. 7 3.2 矢量控制控制环节模块 ...................................................................................... 7 3.3矢量控制的异步电动机调速系统模块 .............................................................. 8 4 仿真 ................................................................................................................................ 9 5 总结 .............................................................................................................................. 12 参考文献 .......................................................................................................................... 17

电气工程课程设计（报告）

1 设计要求

1）该调速系统忽略空间谐波，磁路饱和，铁芯损耗，不考虑频率变化和温度变化对绕组电阻的影响。

2）异步电动机的主磁通保持额定值不变。

2 矢量控制理论

2.1异步电机的动态数学模型

异步电机的动态数学模型是一高阶、非线性、强耦合的多变量系统。在研究异步电机的多变量非线性数学模型时，常做如下的假设：

1、忽略空间谐波，设三相绕组对称，在空间中互差120°电角度，所产生的磁动势沿气隙周围按正弦规律分布。

2、忽略磁路饱和，认为各绕组的自感和互感都是恒定的。 3、忽略铁芯损耗。

4、不考虑频率变化和温度变化对绕组电阻的影响。

无论电动机转子是绕线型还是笼型的，都将它等效成三相绕线转子，并折算到定子侧。折算后的定子和转子匝数都相等。这样，电机绕组就等效成三相异步电动机的物理模型，如图2-1所示。

图2-1 三相异步电动机的物理模型

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