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 --0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 2100433B

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