電機(jī)瞬態(tài)過程分析的MATLAB建模與仿真

第1章 緒論 1

1.1 研究電機(jī)瞬態(tài)過程的意義 1

1.2 電機(jī)運(yùn)行計(jì)算機(jī)仿真的優(yōu)點(diǎn) 1

1.3 電機(jī)瞬態(tài)分析的特點(diǎn) 2

1.4 理想電機(jī)的假定 2

1.5 坐標(biāo)變換 3

1.5.1 多相坐標(biāo)系 3

1.5.2 dqn任意速正交坐標(biāo)系 3

1.5.3 --0靜止正交坐標(biāo)系 5

1.6 正方向規(guī)定 5

1.6.1 電動(dòng)機(jī)慣例 6

1.6.2 發(fā)電機(jī)慣例 6

1.7 標(biāo)么制 6

1.8 Matlab軟件簡介 8

1.8.1 S函數(shù)簡介 8

1.9 電機(jī)建模實(shí)例 10

1.9.1 永磁直流電動(dòng)機(jī)的瞬態(tài)數(shù)學(xué)模型 10

1.9.2 永磁直流電動(dòng)機(jī)Simulink仿真模型 12

第2章 直流電機(jī)瞬態(tài)過程分析的建模和仿真 15

2.1 直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 15

2.1.1 他勵(lì)直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 15

2.1.2 并勵(lì)直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 16

2.1.3 串勵(lì)直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 16

2.1.4 長復(fù)勵(lì)直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 17

2.1.5 短復(fù)勵(lì)直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 17

2.2 直流電機(jī)的仿真模型 18

2.2.1 他勵(lì)直流電機(jī)的仿真模型 18

2.2.2 并勵(lì)直流電機(jī)的仿真模型 20

2.2.3 串勵(lì)直流電機(jī)仿真模型 22

2.2.4 長復(fù)勵(lì)直流電機(jī)的仿真模型 23

2.2.5 短復(fù)勵(lì)直流電機(jī)的仿真模型 25

2.3 直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài) 27

2.3.1 直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法 27

2.3.2 并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng) 28

2.3.3 并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速 30

2.4 仿真實(shí)例 30

2.4.1 并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過程仿真 30

2.4.2 并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)過程仿真 32

2.4.3 并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速過程仿真 35

2.4.4 并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)故障運(yùn)行仿真 36

2.4.5 串勵(lì)電動(dòng)機(jī)瞬態(tài)過程仿真 38

2.4.6 并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)自勵(lì)建壓過程仿真 40

第3章 變壓器瞬變過程分析的建模和仿真 42

3.1 變壓器的數(shù)學(xué)模型 42

3.1.1 單相雙繞組變壓器的數(shù)學(xué)模型 42

3.1.2 單相三繞組變壓器的數(shù)學(xué)模型 46

3.2 變壓器的仿真模型 48

3.2.1 單相雙繞組變壓器的仿真模型 48

3.2.2 單相三繞組變壓器的仿真模型 53

3.2.3 三相變壓器組的仿真模型 56

3.3 實(shí)例仿真 57

3.3.1 單相雙繞組變壓器瞬態(tài)過程仿真 58

3.3.2 單相三繞組變壓器瞬態(tài)仿真 61

3.3.3 三相雙繞組變壓器組瞬態(tài)仿真 62

3.3.4 三相三繞組變壓器組瞬態(tài)仿真 68

第4章 感應(yīng)電機(jī)瞬態(tài)過程分析的建模和仿真 72

4.1 三相感應(yīng)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 72

4.1.1 相坐標(biāo)系中三相感應(yīng)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 72

4.1.2 任意速dqn坐標(biāo)系中瞬態(tài)數(shù)學(xué)模型 74

4.1.3 任意速dqn坐標(biāo)系中的狀態(tài)方程 76

4.1.4 考慮鐵心損耗時(shí)靜止坐標(biāo)系的數(shù)學(xué)模型 78

4.1.5 定子三相ABC靜止坐標(biāo)系中的數(shù)學(xué)模型 79

4.2 雙籠轉(zhuǎn)子三相感應(yīng)電機(jī)的瞬態(tài)數(shù)學(xué)模型 80

4.2.1 相坐標(biāo)模型 80

4.2.2 定子基準(zhǔn)下的abc/dq模型 81

4.2.3 任意速坐標(biāo)系下的dq/dq模型 82

4.3 三相感應(yīng)電機(jī)定子繞組匝間短路的數(shù)學(xué)模型 83

4.3.1 定子相坐標(biāo)系中的數(shù)學(xué)模型 84

4.3.2 定子繞組匝數(shù)不相等的靜止dq坐標(biāo)系模型 86

4.3.3 定子繞組匝間短路（A相）的靜止dq坐標(biāo)系模型 87

4.4 單相電容感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的瞬態(tài)數(shù)學(xué)模型 88

4.4.1 單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)dq軸數(shù)學(xué)模型 88

4.4.2 單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)dq軸空間向量數(shù)學(xué)模型 90

4.4.3 單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)dq軸混合磁鏈數(shù)學(xué)模型 90

4.5 五相感應(yīng)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 91

4.5.1 靜止相坐標(biāo)系中五相感應(yīng)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 92

4.5.2 靜止坐標(biāo)系中五相感應(yīng)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 93

4.6 六相感應(yīng)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 94

4.6.1 任意速dq坐標(biāo)系下六相感應(yīng)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 95

4.6.2 靜止dq坐標(biāo)系下六相感應(yīng)電機(jī)的混合磁鏈數(shù)學(xué)模型 96

4.6.3 六相感應(yīng)電機(jī)的任意速dq坐標(biāo)系中的空間向量數(shù)學(xué)模型 99

4.7 三相直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的瞬態(tài)數(shù)學(xué)模型 100

4.8 雙定子三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的瞬態(tài)數(shù)學(xué)模型 103

4.8.1 雙定子三相籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理 103

4.8.2 雙定子三相籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型 104

4.9 籠型轉(zhuǎn)子無刷雙饋電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 106

4.9.1 無刷雙饋電機(jī)相坐標(biāo)系中的數(shù)學(xué)模型 107

4.9.2 無刷雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子速dq坐標(biāo)系中的數(shù)學(xué)模型 108

4.10 三相感應(yīng)電機(jī)的仿真模型 110

4.10.1 單籠轉(zhuǎn)子或繞線式轉(zhuǎn)子三相感應(yīng)電機(jī)仿真模型 110

4.10.2 雙籠轉(zhuǎn)子三相感應(yīng)電機(jī)仿真模型 120

4.10.3 三相感應(yīng)電機(jī)定子繞組匝間短路的仿真模型 123

4.10.4 單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的仿真模型 125

4.10.5 五相感應(yīng)電機(jī)的仿真模型 128

4.10.6 六相感應(yīng)電機(jī)的仿真模型 130

4.10.7 三相直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的仿真模型 138

4.10.8 雙定子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的仿真模型 142

4.10.9 雙饋感應(yīng)電機(jī)的仿真模型 142

4.11 仿真實(shí)例分析 146

4.11.1 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程仿真分析 146

4.11.2 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)制動(dòng)過程仿真分析 157

4.11.3 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)故障運(yùn)行過程仿真分析 161

4.11.4 三相自勵(lì)感應(yīng)發(fā)電機(jī)瞬態(tài)過程仿真分析 169

4.11.5 單相電源供電的三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)瞬態(tài)仿真分析 170

4.11.6 單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程仿真分析 179

4.11.7 五相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)瞬態(tài)仿真分析 180

4.11.8 六相雙Y30°相移感應(yīng)電動(dòng)機(jī)瞬態(tài)過程仿真分析 182

4.11.9 三相直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)瞬態(tài)過程仿真分析 189

4.11.10 雙定子籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程仿真分析 192

4.11.11 無刷雙饋電機(jī)瞬態(tài)仿真 193

第5章 同步電機(jī)瞬變過程分析的建模和仿真 196

5.1 同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 196

5.1.1 三相同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 196

5.1.2 三相同步磁阻電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 204

5.1.3 六相同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 209

5.2 永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 213

5.2.1 三相永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 213

5.2.2 三相永磁直線同步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型 215

5.2.3 六相永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 217

5.2.4 單相永磁同步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型 221

5.2.5 雙轉(zhuǎn)子永磁同步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型 223

5.3 同步電機(jī)的仿真模型 226

5.3.1 三相同步電機(jī)仿真模型 226

5.3.2 三相同步磁阻電機(jī)仿真模型 231

5.3.3 六相同步電機(jī)仿真模型（雙Y30°相移定子繞組） 234

5.3.4 三相永磁同步電機(jī)仿真模型 236

5.3.5 三相永磁直線同步電機(jī)仿真模型 238

5.3.6 六相永磁同步電機(jī)仿真模型 239

5.3.7 單相永磁同步電機(jī)的仿真模型 240

5.3.8 雙轉(zhuǎn)子三相永磁同步電動(dòng)機(jī)的仿真模型 242

5.4 同步電機(jī)瞬態(tài)過程仿真 243

5.4.1 三相同步發(fā)電機(jī)的瞬態(tài)過程仿真 243

5.4.2 三相同步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程瞬態(tài)仿真分析 249

5.4.3 三相同步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)過程瞬態(tài)仿真分析 256

5.4.4 三相同步磁阻電動(dòng)機(jī)瞬態(tài)過程仿真分析 258

5.4.5 六相同步電動(dòng)機(jī)（雙Y定子繞組）瞬態(tài)過程仿真分析 260

5.4.6 三相永磁同步電動(dòng)機(jī)瞬態(tài)過程仿真分析 263

5.4.7 三相永磁直線同步電動(dòng)機(jī)瞬態(tài)過程仿真分析 268

5.4.8 六相永磁同步電動(dòng)機(jī)瞬態(tài)過程仿真分析 270

5.4.9 單相永磁同步電動(dòng)機(jī)瞬態(tài)過程仿真分析 272

5.4.10 雙轉(zhuǎn)子三相永磁同步電動(dòng)機(jī)瞬態(tài)過程仿真分析 275

5.5 無刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的建模與仿真 279

5.5.1 引言 279

5.5.2 無刷直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 279

5.5.3 無刷直流電動(dòng)機(jī)的工作原理 280

5.5.4 無刷直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型 282

5.5.5 無刷直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)仿真模型 283

5.5.6 仿真結(jié)果及其分析 290

附錄：源程序 298

參考文獻(xiàn) 325 2100433B

本書從電機(jī)數(shù)學(xué)模型、Matlab/Simulink仿真模型和仿真實(shí)例三個(gè)層面進(jìn)行闡述，理論聯(lián)系實(shí)際。書中詳細(xì)介紹了直流電機(jī)、變壓器、感應(yīng)電機(jī)和同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，用Matlab/Simulink仿真軟件建立了相應(yīng)的仿真模型，對(duì)于每一種電機(jī)都給出了多種仿真模型，用建立的仿真模型進(jìn)行仿真實(shí)例分析，并給出詳細(xì)的仿真結(jié)果，仿真分析的內(nèi)容幾乎涉及電機(jī)瞬變運(yùn)行過程的各個(gè)方面。

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