文档介绍：信息工程学院
专业方向设计任务书
专业班级
学生姓名
学号
设计题目
基于Matlab的二相异步电动机起动、调速和制动特性仿真
设计任务书
设计要求：
以matlab软件为平台，拾建二相异步电动机模型，要求如下决方案，集成度高、使用方便、
输入简捷、运算高效、内容丰富。其中的Simulink模块是Matlab中的一种可视化仿真工具，
无需书写程序，只需鼠标操作，就可以构造出复杂的系统，被广泛应用于控制理论和数字信
号处理的复杂仿真和设计。
研究意义
异步电动机具有结构简单、运行可靠、价格低、维护方便等一系列的优点，因此被广泛
应用于电力拖动系统中。但就其机械性能来说，目前还存在不少可研究的问题，主要就在于
起动、调速和制动。为了将其更好的应用在生产生活中，提高经济效益，就必须对这几点问
题进行深入研究。首先，三相异步电动机的起动是一个动态问题，电机起动的瞬间，定子绕
组中通过的电流很大，约为额定电流的4-7倍，如果起动持续时间过长或起动次数过多，大
的起动电流就会使电机过热甚至烧毁，从而影响同一线路上其他用电设备的正常工作。其次，
三相异步电动机虽在各领域中得到了广泛应用，但其调速性能和制动性能都不如直流电机，
因此要使交流电机电力拖动系统逐步取代直流电机拖动系统，就必须改进异步电动机的调速
性能和制动问题，以使其具有更好的经济效益。
设计要求及设计内容
设计要求
以matlab软件为平台，搭建三相异步电动机模型，要求如下：
了解三相异步电动机的相关理论知识；
掌握三相异步电动机的起动、调速、制动方法；
掌握Matlab电力系统相关元件参数的设置，并完成仿真。
设计内容
1)三相异步电动机仿真图及各部分模块参数设置图；
2)完成异步电动机常见的起动、调速、制动特性仿真；
3)仿真运行结果及分析；
4）根据设计报告模板要求撰写设计报告。
三相异步电动机的起动特性仿真
异步电动机起动性能的衡量主要依靠两个标准：起动电流倍数和起动转矩倍数。而起动
电流和起动转矩这两个性能参数又往往相互矛盾。为减小电动机所承受的冲击电流，避免绕
组过热甚至损坏，以及减小电网在电动机上产生的电压降落，避免引起电网电压大幅度下降，
从而影响其他电气设备的正常运行，就要求起动电流尽可能的小。但太小的起动电流所产生
的起动转矩又不足以起动负载，为使电机能迅速转动起来，并很快达到额定转速，进入正常
工作状态，就要求电机有足够大的起动转矩。起动过程虽较为短暂，但如果缺乏完善的预防
措施，可能会导致严重的后果。为此，我们希望能够在起动电流较小的情况下，能够获得较
大的起动转矩。
直接起动
直接起动，也称全压起动，是三相异步电动机最简单的一种起动方法。起动时通过接触
器将电机直接接入电网，设备简单，起动速度快且起动转矩大。但直接起动适用于小容量电
机带轻载的情况，对于大容量电机而言，这种起动方式具有十分显着的缺点，及起动电流较
大，可达额定电流的4-7倍，易对电机和电网造成不利影响。因此，当额定功率PN小于时，
可以采用直接起动。
仿真模型：
图3-1异步电动机直接起动仿真模型
参数设置：1）交流电压源。电压峰值311V,每相相角相差120度，频率为50Hz
）增益。取30/p
）三相异步电动机。
仿真结果：
图3-2异步电动机直接起动仿真波形
结果分析：刚起动时，转差率大，转子电流和定子电流都很大，各可达到165A和183A最大转矩为500N*vm随着转速的上升，电流逐渐减小，最终电机转速稳定在1500r/min左右，非常接近同步转速。由于是轻载，转子电流、定子电流和负载转矩接近于零。该直接起
动系统起动时间约为左右，启动速度较快。由此可以得知直接起动的优缺点主要在于起动方
式简单且起动时间短，但起动电流较大，易对电机和电网造成冲击，导致电机的损坏及电网
电压的降低。
串电阻起动
当电动机全压起动将引起配电系统的压降过大，或条件不允许采用全压起动时，可以采
取降压起动，串电阻起动就是降压起动中的一种。串电阻起动时，在电机的定子电路中接入
电阻，使电阻在起动过程中起到分压的作用，从而减小机端电压，以达到减小起动电流的目
的。待电机起动过程结束后，再将电阻短接，从电路中切除，电动机仍在正常电压下运行。
这种起动方式由于不受电动机接线形式的限制，设备简单，常应用于中小型机床中。但其缺
点也十分明显，由于串入了电阻，电机起动时电阻上通过的起动电流会产生热损耗，从而带
来不必要的电能损失，造成能源浪费，降低了经济效益。且起动时间较长，在不能满足需要
频繁起动的系统的要求。
仿真模型：
图3-3异步电动机串电阻起动仿真模型