《电机瞬态过程分析的MATLAB建模与仿真》

第1章 绪论1

1.1 研究电机瞬态过程的意义1

1.2 电机运行计算机仿真的优点1

1.3 电机瞬态分析的特点2

1.4 理想电机的假定2

1.5 坐标变换3

1.5.1 多相坐标系3

1.5.2 dqn任意速正交坐标系3

1.5.3 αβ0静止正交坐标系5

1.6 正方向规定5

1.6.1 电动机惯例6

1.6.2 发电机惯例6

1.7 标么制6

1.8 Matlab软件简介8

1.8.1 S函数简介8

1.9 电机建模实例10

1.9.1 永磁直流电动机的瞬态数学模型10

1.9.2 永磁直流电动机Simulink仿真模型12

第2章 直流电机瞬态过程分析的建模和仿真15

2.1 直流电机的数学模型15

2.1.1 他励直流电机的数学模型15

2.1.2 并励直流电机的数学模型16

2.1.3 串励直流电机的数学模型16

2.1.4 长复励直流电机的数学模型17

2.1.5 短复励直流电机的数学模型17

2.2 直流电机的仿真模型18

2.2.1 他励直流电机的仿真模型18

2.2.2 并励直流电机的仿真模型20

2.2.3 串励直流电机仿真模型22

2.2.4 长复励直流电机的仿真模型23

2.2.5 短复励直流电机的仿真模型25

2.3 直流电动机的运行状态27

2.3.1 直流电动机的起动方法27

2.3.2 并励直流电动机的制动28

2.3.3 并励直流电动机调速30

2.4 仿真实例30

2.4.1 并励直流电动机的起动过程仿真30

2.4.2 并励直流电动机的制动过程仿真32

2.4.3 并励直流电动机调速过程仿真35

2.4.4 并励直流电动机故障运行仿真36

2.4.5 串励电动机瞬态过程仿真38

2.4.6 并励直流发电机自励建压过程仿真40

第3章 变压器瞬变过程分析的建模和仿真42

3.1 变压器的数学模型42

3.1.1 单相双绕组变压器的数学模型42

3.1.2 单相三绕组变压器的数学模型46

3.2 变压器的仿真模型48

3.2.1 单相双绕组变压器的仿真模型48

3.2.2 单相三绕组变压器的仿真模型53

3.2.3 三相变压器组的仿真模型56

3.3 实例仿真57

3.3.1 单相双绕组变压器瞬态过程仿真58

3.3.2 单相三绕组变压器瞬态仿真61

3.3.3 三相双绕组变压器组瞬态仿真62

3.3.4 三相三绕组变压器组瞬态仿真68

第4章 感应电机瞬态过程分析的建模和仿真72

4.1 三相感应电机的数学模型72

4.1.1 相坐标系中三相感应电机的数学模型72

4.1.2 任意速dqn坐标系中瞬态数学模型74

4.1.3 任意速dqn坐标系中的状态方程76

4.1.4 考虑铁心损耗时静止坐标系的数学模型78

4.1.5 定子三相ABC静止坐标系中的数学模型79

4.2 双笼转子三相感应电机的瞬态数学模型80

4.2.1 相坐标模型80

4.2.2 定子基准下的abc/dq模型81

4.2.3 任意速坐标系下的dq/dq模型82

4.3 三相感应电机定子绕组匝间短路的数学模型83

4.3.1 定子相坐标系中的数学模型84

4.3.2 定子绕组匝数不相等的静止dq坐标系模型86

4.3.3 定子绕组匝间短路(A相)的静止dq坐标系模型87

4.4 单相电容感应电动机的瞬态数学模型88

4.4.1 单相感应电动机dq轴数学模型88

4.4.2 单相感应电动机dq轴空间向量数学模型90

4.4.3 单相感应电动机dq轴混合磁链数学模型90

4.5 五相感应电机的数学模型91

4.5.1 静止相坐标系中五相感应电机的数学模型92

4.5.2 静止坐标系中五相感应电机的数学模型93

4.6 六相感应电机的数学模型94

4.6.1 任意速dq坐标系下六相感应电机的数学模型95

4.6.2 静止dq坐标系下六相感应电机的混合磁链数学模型96

4.6.3 六相感应电机的任意速dq坐标系中的空间向量数学模型99

4.7 三相直线感应电动机的瞬态数学模型100

4.8 双定子三相感应电动机的瞬态数学模型103

4.8.1 双定子三相笼型感应电动机的基本结构和运行原理103

4.8.2 双定子三相笼型感应电动机的数学模型104

4.9 笼型转子无刷双馈电机的数学模型106

4.9.1 无刷双馈电机相坐标系中的数学模型107

4.9.2 无刷双馈电机转子速dq坐标系中的数学模型108

4.10 三相感应电机的仿真模型110

4.10.1 单笼转子或绕线式转子三相感应电机仿真模型110

4.10.2 双笼转子三相感应电机仿真模型120

4.10.3 三相感应电机定子绕组匝间短路的仿真模型123

4.10.4 单相感应电动机的仿真模型125

4.10.5 五相感应电机的仿真模型128

4.10.6 六相感应电机的仿真模型130

4.10.7 三相直线感应电动机的仿真模型138

4.10.8 双定子感应电动机的仿真模型142

4.10.9 双馈感应电机的仿真模型142

4.11 仿真实例分析146

4.11.1 三相感应电动机起动过程仿真分析146

4.11.2 三相感应电动机制动过程仿真分析157

4.11.3 三相感应电动机故障运行过程仿真分析161

4.11.4 三相自励感应发电机瞬态过程仿真分析169

4.11.5 单相电源供电的三相感应电动机瞬态仿真分析170

4.11.6 单相感应电动机起动过程仿真分析179

4.11.7 五相感应电动机瞬态仿真分析180

4.11.8 六相双Y30°相移感应电动机瞬态过程仿真分析182

4.11.9 三相直线感应电动机瞬态过程仿真分析189

4.11.10 双定子笼型感应电动机起动过程仿真分析192

4.11.11 无刷双馈电机瞬态仿真193

第5章 同步电机瞬变过程分析的建模和仿真196

5.1 同步电机的数学模型196

5.1.1 三相同步电机的数学模型196

5.1.2 三相同步磁阻电机的数学模型204

5.1.3 六相同步电机的数学模型209

5.2 永磁同步电机的数学模型213

5.2.1 三相永磁同步电机的数学模型213

5.2.2 三相永磁直线同步电动机的数学模型215

5.2.3 六相永磁同步电机的数学模型217

5.2.4 单相永磁同步电动机的数学模型221

5.2.5 双转子永磁同步电动机的数学模型223

5.3 同步电机的仿真模型226

5.3.1 三相同步电机仿真模型226

5.3.2 三相同步磁阻电机仿真模型231

5.3.3 六相同步电机仿真模型(双Y30°相移定子绕组)234

5.3.4 三相永磁同步电机仿真模型236

5.3.5 三相永磁直线同步电机仿真模型238

5.3.6 六相永磁同步电机仿真模型239

5.3.7 单相永磁同步电机的仿真模型240

5.3.8 双转子三相永磁同步电动机的仿真模型242

5.4 同步电机瞬态过程仿真243

5.4.1 三相同步发电机的瞬态过程仿真243

5.4.2 三相同步电动机起动过程瞬态仿真分析249

5.4.3 三相同步电动机制动过程瞬态仿真分析256

5.4.4 三相同步磁阻电动机瞬态过程仿真分析258

5.4.5 六相同步电动机(双Y定子绕组)瞬态过程仿真分析260

5.4.6 三相永磁同步电动机瞬态过程仿真分析263

5.4.7 三相永磁直线同步电动机瞬态过程仿真分析268

5.4.8 六相永磁同步电动机瞬态过程仿真分析270

5.4.9 单相永磁同步电动机瞬态过程仿真分析272

5.4.10 双转子三相永磁同步电动机瞬态过程仿真分析275

5.5 无刷直流电动机驱动系统的建模与仿真279

5.5.1 引言279

5.5.2 无刷直流电动机系统的基本结构279

5.5.3 无刷直流电动机的工作原理280

5.5.4 无刷直流电动机的数学模型282

5.5.5 无刷直流电动机传动系统仿真模型283

5.5.6 仿真结果及其分析290

附录：源程序298

参考文献325