基于MatlabSimulink的异步电动机交流调速系统模型设计及仿真

并将得到的数据进行分析，确定如何选择调速电机。

研究意义设计电机的套调速系统可以有很多方法，可以通过理论研究直接用实物直接设计调速系统，也可以先通过先进的仿真软件搭建虚拟的模型，然后对其进行仿真来验证模型的可靠性，最后根据可行的模型设计实际的调速系统。

两种方法都有各自的优缺点，前者更接近于实际应用的情况，能够直接反映实际应用中出现的各种情况并及时调整相应的系统，但是有些器件是次行的，用过之后就只能是当作垃圾处理掉，这对于实际器件的消耗必然是巨大的而后者前期是不需要消耗实际的元器件的，只要会使用相关的软件比如并能够会利用其功能，这样就大大地节省了资源，而且设计的速度必然会前者快许多。

因此，使用软件对电动机的调速系统的设计与仿真具有无比优越的好处，不仅能够节省资源，更能够加快系统的设计速度。

研究的背景直流调速的个重要的优点就是能够实现平滑的调速，并且调速的范围很宽还能够承受频繁的正反转切换和制动拥有较大的承受过载的能力对于冲击性的负载的承受能力也很强大，在自动化程度较高的生产系统中能满足各种运行的条件。

由于直流系统有如此多的优点，才使得其在工业生产领域里包括些重要领域中扮演着不可替代的角色。

所以，直流调速系统到现在在非人工化要求较为严格地领域部门里的调速系统的主要形式。

直流调速系统逐渐地被取代的重要原因是各种价格低廉，维护方便，使用技术简单并且可靠的电力电子器件应用的到交流鼠笼型电机中，大有在未来中取代直流调速装置的趋势。

国内外研究现状在上个世纪年代之前，对于电动机的速度的改变方式，直流调速的方法直是处于主导地位的。

虽然交流变频调速相比于直流调速的优势很早人们就认识到了，但是当时的技术以及硬件的限制使得其未能很快地发展起来。

伴随着电子技术的发展，以往的受到限制的方面逐渐地得到解决，比如电力电子器件，微机原理的应用，单片机的出现都为现代交流调速奠定了良好的基础。

改革开放以前，我国的交流调速相比于西方国家存在的差距是巨大的，远远落后于发达国家但改革开放后我国在电动机等调速方面发展的势头可谓是突飞猛进。

起步较晚，但增长速度却有着巨大的潜力，特别是有了国家项目的支持，不仅是高校及科研院所，企业公司的研究积极性也是很高的。

我国传动系统调速的态势有以下几个方面基础硬件的研究方式方法及理论应用与国外相差是不大的由于全国性的技术整体的影响，虽然国家在各个方面的投入的各种资源已经很多，但是技术的分享与信息的沟通限制了国内整个产业的更加快速的发展研究所使用的些最基本的器件的制造并没有形成很大规模，次相应的技术也没能得到长足的发展与该技术相关这用与该电压相对应的电机的转速取代，本文中电机的额定转速值作为给定值转速调节器采用控制模块，由于没有专门的控制模块，通过设置的选项选择控制，其中，未找到引用源。

的值可以任意设置。

，未找到引用源。

的具体值对于每种搭建的模型参数的值是不同的，并且要不断的根据具体的调试进行更改，直到输出的波形符合要求便可。

带转速负反馈的三相交流调压调速系统的连接图图系统连接图仿真结果与分析电机的人为机械特性仿真本论文中的电机模块的各项参数为定子电阻，电感转子电阻为，电感互感转动惯量摩擦系数极对数。

根据式，编写程序见附录，仿真结果如下图人为机械特性有图可知，改变电动机定子端的线电压，对于相同的恒定的转矩，电机输出端的转速时不同的，只是转速大小不同。

定子电压越小，转速越小。

电机的空载启动电机的空载启动仿真结果图如下图电机空载启动由图中可知，电机由启动至转速稳定的时间约为，启动转矩最大时约为，启动转矩较大，因此能够实现快速的启动。

稳定的转速为转分，比其额定转速要大，原因为电机的额定转速是在定子端为额定电压，负载为额定负载的情况下的转速。

当空载时，电机只需克服自身的机械摩擦力，因此转速会比相应的额定转速下要高。

电机带风机类负载时调速风机类负载的转矩与转速的平方成正比，假设其转速方程为，设定为。

将具有此类方程的负载作为电机的负载，并调节电机定子端的电压，观察电机的转速变化。

仿真图如下图风机负载下定子电压为时仿真曲线图风机负载下定子端电压时仿真曲线图风机负载下定子端电压为时仿真曲线由图至的仿真曲线来看，随着定子端的电压从额定电压不断的降低，风机类负载稳定时的转速也在不断的降低，由最初的额定电压下的转分降至转分。

当电压继续降低，转速由种稳定值到另种稳定值所需的时间也逐渐加大。

在此过程中，定转子的电流的会有明显的提升，电机的发热会相当的明显，这对于工作中的电机是十分不利的。

因此，控制风机类负载的转速在转分到转分是最佳的，转速的调节比为，调节范围较好。

电机带恒转矩负载时调速当电机带额定负载时，调节定子两端电压的值，电机的转速曲线如下所示图恒转矩负载下定子端电压为时的仿真曲线图恒转矩负载下定子端电压为时仿真曲线图恒转矩负载下定子端电压为时仿真曲线图至表明，当此类电机带恒转矩负载的情况下也可以进行调压，且经过短暂的震荡过程，电机的转速可以达到稳定。

当定子端电压由调至时，稳定转速分别由转分降至转。

继续降低定子端电压时如图，电机震荡时间过长，不能够很快达到稳定的转速。

因此，电机带恒转矩负载时，转速的调节范围在转分到转分，调节的调节比为，调节的效果不明显。

以上两种情况表明，低转差率的电机带恒转矩负载较好，机械特性较硬，但调速效果不好带风机类负载时，电机有较好的调速性能，且能够从种转速快速切换到另种转速。

为了提高带恒转矩负载电机的转差率可以给使用电阻率较高的鼠笼型转子或者给绕线式转子串接电阻。

如下图，图高电阻鼠笼型转子电机的人为机械特性曲线带转速负反馈的高转差率电机带恒转矩负载调速高转差率的电机的缺点就是当负载稍有变动时，转速就会有很大的变化，抗干扰能力不强。

因此需要采取加负反馈环节来提高其机械特性强度。

带转速负反馈的电机调速仿真如下图定子端电压为时仿真曲线当电压为额定电压时，其转速为转分，电压降低为时，转速降为转分，降速范围是转，调速比约为。

结论由上面的仿真分析可知，选择调速电机应该根据负载的性质来确定。

对于般的对调速要求不高的生产来说，选则般的低电阻鼠笼型转子电机就可满足要求如果要求转速范围较高，希望调速范围区间较大，应该选择转子电阻较高的鼠笼型转子电机或者在绕线式转子串接电阻来提高电机的转速范围，且调速方式应该采用转速负反馈调速系统如果是风机类负载，则般的鼠笼型转子电机，调速系统选择开环即可就可满足。

三相交流电动机调压调速的模型建立与仿真是基于论文知识的基础上，利用计算机软件真实方便快捷的功能，快速地对所建立的调压调速的模型进行仿真，绘出仿真结果图。

然后对仿真结果图进行理论的分析，考察模型的仿真性能。

此次三相交流调压电路的模型设计及仿真论文的写作充分利用了大学期间所学课程的知识，将所学的理论用于实践，考察了将理论转化为实践的能力，同时还考验了个人利用综合知识进行分析计算与设计的能力。

将之前所学的知识进行了系统的整理与复习，增强了每门课程之间的联系，使我充分认识了课程之间的关系是密不可分的。

在仿真过程中也遇到了自己没有想象到的困难，比如找不到模块，模块参数设置不正确，仿真图形失真且与理论不符等情况。

在自己步步的耐心与坚持下，才完成了此次论文的写作。

参考文献赵振喜不均匀负荷电动机晶闸管调压装置的研究华北电力大学北京，岳浩东起重控制系统中交流电机调速控制器的研究湖南大学，刘桂英，伍家驹等基于的电机与拖动仿真实验直流电动机调速实验南昌航空工业学院学报自然科学版林伟，臧小惠基于的三相交流调压电路仿真与研究中国科技信息李中望基于的交流调速系统课程仿真教学研究芜湖职业技术学院学报袁锴，汤炳新基于的电机调速系统的设计河海大学常州分校学报王姣异步电动机晶闸管相控调压调速系统的建模与仿真硅谷俞士谔，孙慧娟新型三相调压调速电动机问世电机技术杨亮基于的交流异步电动机变频调速技术研究安徽工程大学，杨振兴，张亚，李俊锋基于的交流拖动仿真实验室设计机械研究与应用王涛，刘洋，左月明利用对交流电机调速系统进行建模和仿真机械工程与自动化，杨树德，高曼曼，周斌等闭环交流调速系统的函数辅助设计煤矿机械，刘志坤，高军伟等交流调速的国内外研究现状及发展趋势电脑迷上旬刊刘新正，苏少平等电机学第七版北京电子工业出版社陈伯时电力拖动控制系统北京机械工业出版社致谢本次的论文到此就算完成了，经过这个多月的努力算是对自己的大学生涯的学习方面的总结，虽说其中遇到了不少的困难，但自己都通过各种的途径圆满地解决了。

因为我相信自己不惧怕困难，也能够克服困难。

此次论文的圆满完成，多亏了王冉冉老师的耐心指导。

王冉冉老师对待学术的的严格要求，对待问题的丝不苟深深地影响了我，才使得自己对论文更加用心，精益求精。

纵使有些细小的我也会努力去改正。

不管是对待什么样的问题，拥有个端正认真的态度才是最重要的。

从王老师的知道中我不仅学到的是学习上的学问，更学习到了人生的学问，我想这是我大学校园中的巨大收获。

在此要向王老师表示我最真挚的的感谢。

同时，还要特别感谢山东农业大学为我的人生搭建了个美好的平台，让我有机会能够接触到那么好的老师与同学。

在学校中我不仅收获了学问，还收获了友谊，学到了为人处事的准则，树立了正确的人生观社会观和价值观。

每每想到此，纵然遇到什么样的挫折，我都都觉得自己是个幸福的人。

我希望自己能够不断进取，以自己的行动来报答所有关心与帮助过我的人。

再次感谢团委的领导任课老师同学，还有自己。

郭福申年月日附录附录电机的人为特性曲线程序，目录摘要绪论研究目的及意义研究目的研究意义研究的背景国内外研究现状研究方法异步电动机的调速系统异步电动机调速系