dqo坐标下异步电机建模与仿真开题报告

1、作者:日期:毕业论文（设计）文献综述课题名称：dqo坐标卜异步电机建模与仿真学生姓名：罗伟学号：2007185308学院：科技学院专业、年级:电气工程及其自动化指导教师：鲁敏职 称：毕业论文（设计）起止时间：2010 3 5 2010 6-11 课题名称及来源：名称： dpq 坐标下异步电机建模语仿真 来源：本课题来源于石河子大学科学技术研究发展计划项目2 研究的目的、意义和国内外研究现状：2.1选题的目的及意义异步电动机( asynchronous motor) 又称感应电动机 ,是由气隙旋转磁场与转子 绕组感应电流相互作用产生电磁转矩， 从而实现机电能量转换为机械能量的一种 交流电机。 异

2、步电动机按照转子结构分为两种形式 :有鼠笼式(鼠笼式异步电 机)、绕线式异步电动机。在工业、农业、交通运输、国防军事设施以及日常生活中广泛地应用着各 种电动机。直流电动机因为其调速方便， 只要改变电机的输入电压或励磁电流 ,就可以 在宽广的范围内实现无级调速， 而且在磁场一定的条件下它的转矩和电枢电流成 正比，它的转矩易于控制， 因此直流电动机调速系统比较容易得到良好的动态特 性。所以过去直流电动机调速系统一直在变速传动领域中占统治地位。但是，直流电动机本身在结构上存在严重的问题，它的机械接触式换向器 不但结构复杂，制造费时 ,价格昂贵，而且在运行中容易产生火花 ,以及换向器的 机械强度不高

3、,电刷易于磨损等问题的存在 ,在运行中需要有经常性的维护检修 对环境的要求也比较高， 不能适用于化工、 矿山等周围环境中有粉尘、 腐蚀性气 体和易燃易爆气体的场合。 特别是由于换向问题的存在， 直流电动机无法做成高 速大容量的机组，远远不能适应现代生产向高速大容量化发展的要求 .交流电动机，特别是鼠笼型异步电动机，结构简单 ,成本低，维护方便，而且坚 固耐用 ,惯量小，运行可靠，对环境要求不高，因此在工农业生产中得到了极广 泛的应用 .其突出的优点是：电机制造成本低，结构简单 ,维护容易，可以实现高 压大功率及高速驱动， 适宜在恶劣条件下工作， 并能获得和直流电机控制系统相 媲美或更好的控制性

4、能。因此 ,人们对交流电机的研究也越来越深入 . 但是交流电机是一个复杂的、 多变量、 强耦合的非线性系统， 在设计交流调速系统时完全用解析法是相当复杂的也是行不通的。 构造实验系统进行分析研究是通 常采用的办法，但由实验来分析研究，耗时长、投资大,且不便于分析系统的各种性能。因此 ,利用计算机仿真技术去研究交流调速系统是一个省时省力的好办 法，计算机仿真作为研究交流电机的一种重要手段 ,也越来越受到重视 .文档为个人收 集整理，来源于网络文档为个人收集整理，来源于网络作电动机运行的异步电机。因其转子绕组电流是感应产生的，又称感应电动 机。异步电动机是各类电动机中应用最广、 需要量最大的一种。

5、 各国的以电为动 力的机械中，约有 90左右为异步电动机 ,其中小型异步电动机约占 70以上。 在电力系统的总负荷中，异步电动机的用电量占相当大的比重。在中国,异步电动机的用电量约占总负荷的 60多。异步电动机的基本特点是，转子绕组不需与其他电源相连，其定子电流直接 取自交流电力系统；与其他电机相比 ,异步电动机的结构简单，制造、使用、维 护方便，运行可靠性高，重量轻 ,成本低。以三相异步电动机为例，与同功率、 同转速的直流电动机相比，前者重量只及后者的二分之一，成本仅为三分之一。 异步电动机还容易按不同环境条件的要求 ,派生出各种系列产品 .它还具有接近恒 速的负载特性 ,能满足大多数工农业

6、生产机械拖动的要求。其局限性是，它的转 速与其旋转磁场的同步转速有固定的转差率 （见异步电机），因而调速性能较差， 在要求有较宽广的平滑调速范围的使用场合 （如传动轧机、卷扬机、大型机床等）， 不如直流电动机经济、方便。此外，异步电动机运行时，从电力系统吸取无功功 率以励磁 ,这会导致电力系统的功率因数变坏。因此，在大功率、低转速场合（如拖动球磨机、压缩机等）不如用同步电动机合理 .由于异步电动机生产量大 ,使用面广，要求其必须有繁多的品种、规格与各 种机械配套。因此，异步电动机的设计、生产特别要注意标准化、系列化、通用 化。在各类系列产品中 ,以产量最大、使用最广的三相异步电动机系列为基本系

7、 列；此外还有若干派生系列（在基本系列基础上作部分改变导出的系列） 、专用 系列（为特殊需要设计的具有特殊结构的系列） 。异步电动机的种类繁多，有防爆型三相异步电动机、 ys 系列三相异步电动 机、y y2系列三相异步电动机、YVP系列变频调速电动机等等.新中国第一台异步电动机于 50 年代初在合肥工业大学诞生 .2 。 3 研究现状与动态(1) 目前中小型电机产量较高的省市依次为山东、 江苏、河北、上海、浙江、 广东和辽宁 ,可见企业大多集中在沿海地区。(2) 由于新兴的民营企业以及合资、外资企业的发展，使中小型电机行业 中，国有企业的比重下降，而且中小型电机的产量逐步向“生产大户 ”集中。

8、(3) 中小型电动机已完整地建立了三相异步电动机y、y2、y3 系列 .1985年迅速推广了 y系列及其派生系列产品，其功率范围为0.55250kw,机座中心高为80315.通过引进消化美国西屋公司和瑞士bbc公司的技术，自行研发的y系列6kv、2202800kw中型高压三相异步电动机，采用新颖的箱式 结构，是目前国内中型高压电机的主导产品，以后又随着我国电网电压由 6kv 升高到10kv又研发了 10kv系列中小型高压异步电动机。1996 年以电科所为首组织有关厂家完成了 y2 系列的开发，功率范围为 0。12315kw，机座中心高为63355。该系列产品显著降低了空载噪声，有效抑制 了负载

9、噪声 .2003年电科所组织有关厂家又完整地建立了全系列采用冷轧硅钢片的y3系列，其能耗达到国标 gb181632002 中能耗限定值的规定，同时也达到欧洲 eff2 效率标准 ,并且主要性能指标达到国际同类产品的先进水平 .文档为个人收集整理，来源于网 络本文为互联网收集，请勿用作商业用途2.4 异步电机在我国的发展趋势2.4。 1 进一步推广高效率异步电动机1992, U 。 S。 Department of Energy released a new energy legislation, proposed high efficiency three phase asynchronous

10、 motor efficiency standards ( ie epact indicators) ， and provisions from October 24 ，1997began the manufacture and import of general purpose motor efficiency must meet this standard. And later made further high efficiency motor (nemapremium) 。1999 European motors and power electronicsManufacturers A

11、ssociation (cemep ) developed eff1, eff2, eff3 three levels of efficiency standards ， and decided to cut 50 below 2003 levels eff3 standard motor production ， no longer produced after 2006 。China also was formally implemented in August 2002” Small and mediumthree-phase asynchronous motors and energy

12、saving energy efficiencyassessment of the value of limited value ， ” the national standard (gb18163 2002)。 Therefore, energy conservation through the planning andthe "cold behalf of the heat ， " the law should be vigorously promoted y3 newseries ， making China the leading low voltage three

13、-phase asynchronousmotor products, and a new round of derivative products should also be in thenew series of y3 Expand on文档为个人收集整理，来源于网络本文为互联网收集 , 请勿用作商业用途译：1992 年美国能源部发布了新的能源法规 ,提出了高效率三相异步电动机的 效率标准(即epact指标)，并规定从1997年10月24日开始，凡制造和进口一般 用途电动机效率必须符合这一标准.以后又更进一步提出超高效率电机(nemapremium)。1999年欧洲电机和电力电子制造商协会

14、 (cemep)制定了 effl、 eff2、eff3 三个等级的效率标准，并决定到 2003年削减 50低于 eff3 标准水平 的电机生产 ,2006年以后不再生产。我国也于 2002年 8 月正式实施中小型三相异步电动机能效限定值及节能评 定值的国标(gb18163-2002)。因此借着节能的规划和 以冷代热”的法令，应 该大力推广 y3 新系列，使之成为我国低压三相异步电动机的主导产品，且新一 轮的派生系列产品也应在y3新系列上展开。进一步推广变频器供电的三相异步电动机系列的研发与应用近年来 ,国民经济各部门对风机和水泵需求不断增长，据有关部门统计，全国 风机、水泵电动机装机总容量约

15、35000mw，耗电量约占全国电能耗量的 40%左 右。以火力发电厂为例 ,据统计全国火力发电厂的送风机、引风机、一次风机、 排粉风机、 锅炉给水泵、 循环水泵、 凝结水泵和灰浆泵等的配套高压电动机总容 量约为15000mw，这些设备为长期连续运行但常处于低负荷及变负荷的运行状 态，因此其节能潜力很大。 据估计通过变频器调速提高风机、 水泵系统运行效率 的节能潜力每年可达300500亿度,相当于610座装机容量为1000mw级的大 型火力发电厂的年发电总量。 因此大力推广变频器特别是高压变频器的应用是十 分有意义的。 目前国际上对高压电动机变频调速技术的研究非常活跃， 变频器种 类繁多。我国高

16、压电动机多为 6kv和10kv等级，由于受到电力电子器件耐压限 制，尚难以实现该等级变频器的直接高压输出。 而单元串联式多电平变频器的输 出电压可达到10kv甚至更高，且输入、输出波形好，对电网的谐波污染小，因 此在我国得到广泛应用。国际上该技术比较成熟，输出电压可达14.4kv,变频器 采用水冷技术，单机最大容量可达15000kw.我国采用空冷技术，变频器驱动的电 动机功率在 3500kw 以下。国外变频器基本已做到开环、闭环以及无速度传感器控制三位一体的控制，而我国的产品大多仍是普通的v/f控制方式。业内在变频器调速系统方面已开展 了许多研究，当务之急是如何将理论知识转化为工业产品，提高我

17、国变频器的性 能和质量.变频器发展对与之配套的电动机提出了新的要求。以往对配套电动机的研究，主要在减小变频器供电电源的谐波分量所引起的电动机损耗增加、温升升高、振动加大、噪声增大以及谐波转矩增大等方面。 近年来，随着igbt在变频器中的 应用，载波频率甚至高达 20k,由此带来一系列负面影响，如高频的 pwm脉冲 波严重影响电动机的绝缘和寿命， 变频器输出的共模电压，形成轴电流，造成轴 承点蚀，从而缩短电动机寿命。对此电科所及有关厂家已完成了yvf2系列变频专用电机的开发，并完成了使用纳米技术的新型耐高频脉冲电磁漆线 的项目， 该种漆包线耐受高频脉冲能力为普通线的 51倍.此外变频电动机的供电

18、电源经高频调制，其性能测试方法不同于工频电机，急需研制适合变频电机性能测试的方法和检测仪器本文为互联网收集，请勿用作商业用途本文 为互联网收集，请勿用作商业用途Has bee n done abroad, the basic ope n-loop drive， closed loop speedsensorless control and the control of Trinity, and most of our products is still the com mon v / f con trol。 Inv erter system in the in dustry has carri

19、ed out many studies, it is imperative theory of how kno wledge into in dustrial products， toimprove the performa nee and quality of the inv erter.Drive motor developme nt on the proposed accompa nying the new requireme nts. In the past for support ing the motor studies ， main ly in reduc ing the har

20、m onic comp onents of the inv erter power supply caused by the in crease in motor losses， temperature rise, in creased vibrati on， no ise in creases andthe harm onic torque in creases and so on. In rece nt years ， with igbt in in verter application， the carrier frequency as high as 20k, the resultin

21、g series of n egative effects, such as high freque ncy pulse pwm motor in sulati on and seriously affect the life of the com mon mode voltage con verter output result ing in an axial curre nt, caus ing pitt ing beari ngs ， thereby reduc ing motor life。 This reach of the manu facturers Electric Divis

22、io n has completed yvf2 series inverter dedicated motor development ， and completed a ” new use of nano tech no logy-resista nt high-freque ncy pulse electromag netic pain t li ne", the tolerance of this kind of enameled wire capacity as an ordinary high freque ncy pulse line 51 times 。Besides

23、motor variable freque ncy power supply via high freque ncy modulation， the performance of the test method differs from the frequency motors, variable freque ncy motor performa nce n eeded for developme nt oftesting methods and testing instruments本文为互联网收集 , 请勿用作商业用途个人收集整理，勿做商业用途2.5 三项异步电动机的工作原理简单说应该是

24、：就产生了一个以同步转速 n1 沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋 转 磁场. 由于旋转磁场以 n1 转速旋转，转子导体开始时是静止的， 故转子导体 将切割定子旋转磁场而产生感应电动势 （ 感应电动势的方向用右手定则判定）。 由于导子导体两端被短路环短接， 在感应电动势的作用下， 转子导体中将产生与 感应电动势方向基本一致的感生电流。 转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力 的作用（力的方向用左手定则判定 ） 。电磁力对转子轴产生电磁转矩， 驱动转子 沿 着旋转磁场方向旋转 .通过上述分析可以总结出电动机工作原理为： 当电动机的三项定子绕组 （各相差 120度电角度），通入三项交流电后 ,

25、 将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转 子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路 ） ，载流的转子 导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力 , 从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱 动电动机旋转 , 并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。3 研究目的通过利用MATLA仿真模型，最后的仿真结果不仅与实务仿真一至 ，而且其 仿真方法简单，仿真时间大大缩短，表明是一种理想的异步电机仿真研究方法异步电机的动态数学模型和坐标变换异步电机的动态数学模型是一个高阶 , 非线性，强耦合的多变量系统。异步电机的动态模型由磁链方程，电压方程，转矩方程和运动方程组成，其 中磁链方程和转矩方程为代数方程，电压

26、方程和运动方程为微分方程。异步电机三相原始动态模型相当复杂 , 分析和求解这组线性方程非常困难。 在 实际应用中必须予以简化， 简化的基本方法就是坐标变换。 分为三相 -两相变换 , 静止两相旋转正交变换。异步电动机在正交坐标系上的动态数学模型里可以推导出静止两相正交坐标 系（aB坐标系）中的动态数学模型和旋转正交坐标系（dq坐标系）中的动态模 型。通过对两个数学模型进行列方程，从表面上看旋转正交坐标系（dq坐标系）中的数学模型还不如静止两相正交坐标系 （aB坐标系）中的动态数学模型简单, 实际上旋转正交坐标系的有点在于增加一个输入变量W1,提高了系统控制的自由度。磁场定向控制就是通过选侧 w

27、1 而实现的。旋转速度任意的正交坐标系无 实际使用意义。如果令旋转正交坐标系的旋转速度 w仁0则旋转正交坐标系蜕 化为静止两相正交坐标系，所以说 , 静止两相正交坐标系是两相旋转正交坐标系 的特例4 故障分析异步电动机出现异常声音有机械方面和电气方面的原因。首先确 定是哪方面引起的 ,其方法是接上电源，有不正常的声音存在，切断 电源。不正常声音仍存在，为机械故障，否则为电气方面故障 .4。 1 机械故障的原因及处理方法(1) 轴承损坏或润滑油严重缺少，油中有杂质等 .消除方法： 更换或清洗轴承并换新油。 清洗轴承要先将轴承中旧油除去， 然 后用毛刷或布块蘸汽油煤油等溶剂来清洗。一定要清洗干净，

28、否则轴承会损坏。 正在刷扫时轴承不要转动 ,避免有毛、线等杂物轧入轴承滚道。洗净后的轴承， 用干净的布擦干 ,不能用棉纱等多绒毛的东西擦 ,以免有绒毛等杂物落入轴承 ,也 不要用手摸，免得轴承沾染汗水而锈蚀 .洗净并干燥后的轴承要按照规定重新加入纯净的润滑脂 ,一般润滑脂占轴承 内腔容积的1/21/3为宜。(2) 风罩或转轴上零件 (风扇、联轴器等)松动。消除方法 :固紧风罩或其他零件。(3) 风罩内有杂物。消除方法：用毛刷或布清除杂物。4)轴承内圈和轴配合太松。消除方法 :堆焊转轴轴承档，并按规定尺寸车好 ,使其配合紧密。(5)定转子相擦。消除方法:找出相擦原因 ,可能是端盖轴承室内孔磨损，

29、或端盖止口与机座止 口变形， 使机座、 端盖和转子三者不同心而引起扫膛。 也有因铁芯受高温而变形 相摩擦。消除方法：先检验轴承是否处于合格状态，然后可在车床上校验转子铁芯 有无异常变形根据变形程序，将转子铁芯外径减小(用车床加工)0。20。3mm。2 电气故障的原因及处理方法(1) 电动机单相运转消除方法 :检查线路绕组断线或接触不良。如果查明断路点是引出线或线圈过桥线的焊接部分开焊， 可将脱焊处清理干 净，然后在待焊处附近的线圈上铺垫一层绝缘纸， 防止焊锡流入而损伤线圈绝缘， 最后进行补焊。如果是端部线圈烧断一根或几根导线时，需将线圈加热至于 30C左右，使绝 缘软化，然后将烧断的线匝撬起

30、,分清每根导线的端头 ,用相同规格的导线连接在 烧断的导线端头上，连接好后进行焊接，焊好后，包扎绝缘 ,涂漆处理 .若断线处在槽内 ,可在故障线圈线槽的槽楔上，用毛刷刷上适当的溶剂(其配 方为丙酮 40、甲苯 35%和酒精浓度 5)，约半小时后，绕组绝缘可软化。这 时轻轻地抽出槽楔， 仔细地用划线板将线圈的线匝一根一根地取出， 直至取出有 故障的导线为止。用绝缘带把绝缘损坏处包好， 再仔细将线圈导线嵌回线槽中去。 处理后再嵌回槽中有困难， 可用同规格的电磁线， 更换已损坏的导线， 匝数不变， 重要设备所使用的电动机，为了确保质量，可以重换绕组 ,但修理费用较多。 绕线型电机由于电刷机构失灵， 或电刷过短接触不良造成转子单相运转， 可检查 电刷机构的拉簧是否失效。如电刷过短，必须用牌号、同规格的新电刷更换，并 用细砂布磨出相吻合的接触弧面， 若电刷机构的短路长环与短路夹因过热而失去 弹性也会