电机模型分析及拖动仿真

与传统教科书将三相对称电路转换为单相电路的讨论方式不同，本书主要从数学建模的角度出发，通过电磁暂态方程来学习和研究电机。针对传统教科书难以展现的电磁暂态过程的缺陷，通过MATALB编程形式，将电机运行时的各时间相量、空间矢量以动画形式直观展示，全面观察电机运行的动态过程。

本书首先介绍了MATLAB编程基础，然后用程序实例演示了与三相交流电有关的基本概念和与电机控制密切相关的Clarke和Park变换等基础知识，此外，本书也演示了与电力拖动相关的直流电机和异步电机的工作特性、启动过程和相关控制的方法。接下来通过学习电力系统工具箱SimPowerSystems的直流电机和异步电机模型，深入学习由数学模型进入到仿真模型的基本过程，要求学生不仅学会使用工具，而且要学会开发需要而没有现成模型的方法。很后以MATLAB的纯m文件形式，通过解算状态方程的形式，演示了直流电机和异步电机的工作特性、启动过程和相关控制的方法。 。

作者简介： 陈众 长沙理工大学电气与信息学院副教授，电力虚拟仿真实验室常务副主任。2003年于重庆大学电气工程学院获得博士学位，2007年中南大学控制科学与工程博士后，2010年-2011年在美国韦恩州立大学做访问学者。主要从事电力系统运行与控制，智能设备开发方面的研究工作，在《自动化学报》、《控制与决策》、《中国电机工程学报》、《电工技术学报》、《中国图形图象学报》等非常不错刊物发表论文多篇。

目录 章绪论 1.1MATLAB概述 1.2Simulink平台与MATLAB工具箱 1.2.1Simulink平台 1.2.2MATLAB工具箱 1.2.3SimPowerSystems工具箱 1.3安装与启动 1.3.1安装 1.3.2启动Simulink 1.3.3启动SimPowerSystems工具库 1.4MATLAB在电力系统仿真和教学中的作用 1.4.1电力系统仿真 1.4.2在电力系统专业教学中的作用 1.5本书的读者及其应具备的基本知识 第2章MATLAB编程基础 2.1数据类型 2.1.1整型 2.1.2浮点数 2.1.3逻辑 2.1.4字符 2.1.5日期和时间 2.1.6结构体 2.1.7单元格数组 2.1.8函数句柄 2.2基本语法规则 2.2.1变量的使用 2.2.2分支判断语句 2.2.3循环语句 2.3文件类型 2.4小结 第3章MATLAB编程入门 3.1基本绘图与变换 3.1.1圆与椭圆 3.1.2比例变换 3.1.3旋转变换 3.1.4二次型 3.2函数应用 3.2.1函数的定义 3.2.2函数的输入与输出参数数量控制 3.3小结 第4章Simulink基础 4.1电路分析实例 4.1.1二阶电路原型 4.1.2二阶电路数学模型 4.2基本建模过程 4.3子系统与封装 4.3.1创建子系统 4.3.2封装子系统 4.4小结 第5章系统分析方法 5.1时域分析 5.1.1直接求解微分方程 5.1.2拉普拉斯变换求解 5.2频域分析 5.2.1频率特性 5.2.2伯德图 5.2.3伯德图绘制方法 5.2.4实例解读 5.3小结 第6章SimPowerSystems基础 6.1二阶电路分析 6.1.1电路原型 6.1.2搭建电路模型 6.1.3仿真参数设定与运行 6.2系统分析 6.2.1电路的稳态分析 6.2.2电路的暂态分析 6.2.3电路的频域分析 6.3输电系统等效电路与模型 6.3.1简单的输电系统 6.3.2输电系统仿真模型 6.3.3系统状态分析 6.3.4仿真方式比较 6.4小结 第7章电力相关基本概念 7.1交流电的时间相量和空间矢量的概念 7.1.1时间相量 7.1.2空间矢量 7.2容性与感性负载 7.2.1电路原型 7.2.2电容的特性 7.2.3电感的特性 7.2.4电压降低与无功交换 7.3正序、负序和零序分量 7.3.1相序的概念 7.3.2正负零序的计算方法 7.4小结 第8章Clarke变换和Park变换 8.1Clarke变换(3S/2S) 8.1.1Clarke变换 8.1.2Clarke变换仿真 8.2Park变换(3S/2R) 8.2.1Park变换的由来 8.2.2经典Park变换 8.2.3经典Park变换仿真模块 8.2.4正交Park变换 8.2.5正交Park变换等效性认证 8.3工程上的Park变换 8.3.1初始相位对变换结果的影响 8.3.2频率波动对变换结果的影响 8.3.3三相不对称对变换结果的影响 8.3.4线电压/线电流作为输入 8.3.5参考轴与有功无功解耦 8.4小结 第9章直流电机仿真模型 9.1直流电机模块 9.2励磁回路 9.3电枢回路 9.4机械部分 9.4.1仿真模型 9.4.2电磁转矩Te 9.4.3转矩平衡方程 9.4.4电枢电势Ea 9.5电机铭牌参数 9.6仿真模型参数计算与设置 9.7启动电流仿真 9.8小结 0章直流电机工作特性与控制 10.1工作特性 10.1.1转速特性 10.1.2转矩特性 10.1.3效率特性 10.1.4工作特性曲线绘制 10.2直流电机启动控制 10.2.1电枢回路串电阻启动 10.2.2降压启动 10.3启动过程仿真 10.3.1状态方程编写 10.3.2直接启动 10.3.3串电阻启动 10.3.4降压启动 10.4直流电机调速仿真 10.4.1改变电枢回路电阻调速 10.4.2改变励磁电流调速 10.4.3改变端电压调速 10.5制动方式仿真 10.5.1能耗制动 10.5.2反接制动 10.6小结 1章异步电机仿真模型 11.1异步电机的dq0分析 11.1.1旋转磁场 11.1.2定子静止坐标系变换 11.1.3转子旋转坐标系变换 11.2异步电机的电磁方程 11.2.1ABC静止相坐标系下数学模型 11.2.2dq0坐标系下数学模型 11.3异步电机的机械平衡方程 11.4异步电机的仿真模型 11.4.1模型内部参数初始化 11.4.2电磁模型仿真 11.4.3转矩平衡方程仿真 11.4.4异步电机模型输出信号 11.5小结 2章异步电机的运行与控制 12.1等效电路 12.1.1时空矢量图 12.1.2T型等效电路 12.1.3Γ型等效电路 12.2参数测定 12.2.1空载试验 12.2.2短路试验 12.2.3相关参数计算 12.3工作特性 12.3.1转差率特性 12.3.2效率特性 12.3.3功率因数特性 12.3.4转矩特性 12.3.5定子电流特性 12.3.6工作特性曲线绘制 12.4机械特性 12.4.1电磁转矩与转速差关系 12.4.2额定转矩与优选电磁转矩 12.4.3启动转矩 12.4.4优选电磁转矩与临界转速差 12.4.5机械特性曲线绘制 12.5启动过程仿真 12.5.1启动过程中的问题 12.5.2直接启动 12.5.3降压启动 12.5.4转子串电阻启动 12.6调速过程仿真 12.6.1基本原理 12.6.2相关理论公式 12.6.3绕线式转子的变阻调速 12.6.4定子绕组的变压调速 12.6.5变频调速 12.7制动过程仿真 12.7.1两相反接的反接制动 12.7.2能耗制动 12.8小结 参考文献

    第3章MATLAB编程入门 3.1基本绘图与变换 3.1.1圆与椭圆 x21+x22=r2为圆的方程，我们可以从MATLAB中绘制基本的圆图形开始掌握MATLAB的变量、分支语句和绘图等功能的使用方法。 【例31】绘制x21+x22=1的图形。 在MATLAB主界面中选择“主页”→“新建脚本”选项(2008前版本选择File→New→Blank MFile选项，后续陈述中，均以2014a版本为例，其他版本请自行查找相关指令位置)，建立一个空白的.m文件。系统会打开一个Editor的文件编辑窗口，如图31所示。 图31新建.m文件 参考程序如下(Cirlcle.m)：