调研报告

发布时间：2020-03-03 13:41:35 来源：范文大全收藏本文下载本文手机版

大连交通大学2011届本科生毕业设计调研报告

调研报告

一、课题的来源及意义

电力拖动控制系统的仿真越来越受到业内各方面人士的关注，它不仅是研究和学习的重要手段和工具，在研究及工程设计中也发挥了越来越重要的作用。用仿真来代替实际系统的实验，在计算机上研究和设计系统，这不仅省时、省力，降低成本和缩短研发周期，并且还可以获得更丰富、详细的数据资料。仿真就是要讲究“真”，是在计算机上建立的模型能完全反映实际的物理系统，随着众多学者卓绝的工作和现代计算机性能的提高，这一目标已经可以实现。

MATLB是一种科学计算软件。MATLAB是Matrix Laboratory（矩阵实验室）的缩写，这是一种以矩阵为基础的交互式程序计算语言。早期的MATLAB主要用于解决科学和工程的复杂数学计算问题。由于它是用方便、输入便捷、运算高效、适应科技人员的思维方式，并且有绘图功能，有用户自行扩展的空间，特别受到用户的欢迎，使它成为在科技界广为使用的软件，也是国内外科学研究和学习的常用软件。在本次毕业设计中就将使用这一软件对交流异步电动机的性能进行仿真研究。

交流异步电动机是一种依靠交流电压运行的、将电能转变为机械能的能量转换设备，在工业、农业、交通运输以及日常生活中有着广泛应用。与其他电动机相比，异步电动机具有结构简单、坚固耐用、使用方便、运行可靠、效率高、易于制造和维修、价格低廉等许多优点，因此，异步电动机在各种电动机中应用最广，需要量最大；在电网总负载中，一般电动机约占60%，在各种电气传动中，有90%左右采用异步电动机驱动。通过MATLB软件对交流异步电动机的性能进行仿真研究，能够方便我们刚好的学习和研究交流异步电动机的性能和工作特点。

二、国内外发展状况

MTLAB由美国Mathworks公司于1984年开始推出，历经升级，到2001年已经有了6.0版，现在MATLAB 6.1、6.

5、7.0版本都已经相继面世。早期的MTLAB在DOS环境下运行，1990年退出了Windows版本。1993年，Mathworks公司又推出了MTLAB的微机版，充分支持在Microsoft Windows界面下的编程，它的功能越来越强大，在科技和工程界广为传播，是各种科学计算软件中使用频率较高的一种软件。

1993年出现了SIMULINK，这是基于框图的仿真平台，SIMULINK挂接在MATLAB环境上，以MATLAB的强大计算功能为基础，以直观的模块框图进行仿真和计算。在

SIMULINK环境中提供了各种仿真工具，尤其是它不断扩展的、内容丰富的模块库（SIMULINK Library Browser），为系统的仿真提供了极大的便利。在SIMULINK平台上，拖拉和连接典型模块就可以绘制仿真对象的模型，并对模型进行仿真。在SIMULINK平台上，仿真模型的可读性很强，这就避免了在MATLAB窗口使用MATLAB命令和函数仿真时，需要记忆大量M函数的麻烦，对广大工程技术人员无疑是最好的福音。现在的MATLAB都同时捆绑了SIMULINK，SIMULINK的版本也在不断地升级，从1993年MATLAB 4.0 / SIMULINK 1.0版到，2001年MATLAB 6.1 / SIMULINK 4.1版，2002年推出从MATLAB 6.5 / SIMULINK 5.0版本，2005年推出了MATLAB 7.1 / SIMULINK

6.3版。现在MATLAB已经不是单纯的“矩阵实验室”，它已经是一个高级的计算和仿真平台。

各种电动机中应用最广的是交流异步电动机，它使用方便、运行可靠、价格低廉、结构牢固，但功率因数较低，调速也较困难。20世纪70年代以后，随着电力电子技术的发展，交流电动机的调速技术渐趋成熟，设备价格日益降低，已开始得到应用。

三、研究的目标、内容、方法和手段

自20世纪80年代以来，交流调速发展很快，交流电动机具有维护简单、体积小、重量轻等特点，随着电力电子交流调压、变频和控制技术的日趋成熟，交流调速在应用中越来越普遍。

交流异步电动机的种类很多，但各类交流异步电动机的基本结构相同，都由定子和转子两大基本部分组成。交流异步电动机的定子是固定不动的，转子是可以转动的。转子装在定子内腔里，借助轴承被支撑在两个端盖上。为了保证转子能在定子内自由转动，定子和转子之间必须有一间隙，称为气隙。此外，还有端盖、轴承、接线盒、吊环等其他附件。交流异步电动机之所以会旋转，实现能量转换，是因为气隙内有个旋转磁场。在本课题研究中，将通过MATLAB软件和SIMULINK仿真环境，对交流异步电动机的性能进行仿真研究。

仿真研究将从两方面着手，首先仿真研究笼型交流异步电动机在正弦电压下的工作情况，然后仿真研究异步电动机在变频器供电时的工作情况。通过学习和熟悉MATLAB软件、SIMULINK仿真环境，分别搭建异步电动机特性研究模型和PWM变频器-交流异步电动机系统模型，进而仿真研究分析交流异步电动机在正弦电压下的工作特性和在逆变器供电时的工作特性。

异步电动机由正弦电压直接供电是最常见的工作方式，使用也最广泛，仿真这种工作情况可以对异步电动机的特点和性能有更深刻的理解。通过MATLAB软件搭建异步电动机特性研究模型，模型中，三相电动机模型连接三相正弦电源，电动机负载由常数模块TL设定，电动机参数通过电动机测量模块测量，通过示波器观测电动机定子三相电

流、转子三相电流、转速speed和转矩Te，并且由XY图示仪观测电动机的机械特性。

在仿真研究异步电动机在变频器供电时的工作特性时，同样先通过MATLAB软件搭建PWM变频器-交流异步电动机系统模型，模型由直流电源DC、逆变器Universal Bridge、调制器PWM Generator、异步交流电动机模块以及测量模块组成，异步交流电动机模块的设置与正弦电压供电时相同。通过观察电动机空载起动、电动机的磁链轨迹等工作波形，进一步研究和分析交流异步电动机的工作特性。

四、课题的可行性分析

在大学期间我学习了《电力电子技术》、《电力电子装置及系统》、《电力机车牵引变流技术》、《电机》等相关课程，对电力电子装置的电路设计流程和步骤有了一定的了解，对电动机及逆变器的构成、工作原理也有了清楚地认识。由于前三周我所做的专业课程实践训练的课题为《应用MATLAB软件实现对普通网络的暂态过程的模拟分析》，因此对MATLAB软件的使用有了初步的掌握，对搭建模型并进行仿真的方法和过程也有了一定的了解。而且设计过程中所需要的参考资料可以方便的在图书馆查阅，学校的实验室也可以提供相关的实验设备，遇到问题可以得到老师的及时指导，具备了完成设计题目所需的条件。

五、课题的进度安排

第一周检索交流异步电动机及Matlab的相关资料，撰写进度计划与考核表。

第二周开始收集交流异步电动机及Matlab的相关知识并撰写调研报告。

第三周继续收集交流异步电动机及Matlab的相关知识，完善调研报告，开始准备外文资料翻译。

第四周完成调研报告并上交，学习电气类中文文献专业词汇并开始进行外文资料的翻译。

第五周学习电气类中文文献专业词汇，完成翻译初稿。

第六周学习电气类中文文献专业词汇并修改外文翻译初稿。

第七周完成外文资料的翻译并打印，上交。

第八周初步了解交流异步电动机性能方针的研究方法，准备论文撰写材料及提纲。第九周开始交流异步电动机性能仿真的研究，学习Matlab软件的使用方法，准备论文撰写材料及提纲。

第十周继续进行研究和学习，开始撰写论文初稿。

第十一周进一步研究学习，并开始基于Matlab的交流异步电动机性能仿真研究，撰写论文初稿。

第十二周进一步完善基于Matlab的交流异步电动机性能仿真的研究内容，完成论文初稿。