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三相异步电机仿真分析
浏览次数:615    发布时间:2012-6-28 20:58

1. 项目背景

    大型三相异步电动机作为主要工业动力来源之一,广泛的应用于工程机械、水利设施、航空航天等各个领域。
    由于磁材料饱和、磁滞、涡流和导电材料趋肤效应等影响,三相异步电机在起动过程中的动态特性很复杂,特别是其相电流和电磁力矩的变化对产品性能的影响非常明显,瞬间电流过大或电磁力矩脉动过大都会带来难以估计的损失。

    以往电机设计过程中通常采用计算分析和实验测量的方式,这种方式需要花费大量的人力、物力和财力,且很难得到较为直观的结果,因此本项目采用基于MWorks平台的数字化仿真技术对大型三相异步电机起动过程中的瞬态性能进行模拟和分析,可以有效的降低试验成本加快电机产品研制进度。

2. 解决方案

       本项目中采用MWorks电磁计算模型库,在现有的电机模型基础上,进一步考虑铁磁材料饱和、磁滞、涡流影响和导电材料趋肤效应,以及温度影响,扩展系统功能,便于实现电机驱动系统的自顶向下建模或设计。

                   

3. 项目成果

       (1)三相异步电机建模
       基于MWorks平台,开发三相异步电机仿真模型。

       (2)电磁计算
       基于MWorks平台,开发电磁计算模型库,可以根据电机的物理结构特性参数得出电机的电磁性能参数。

       (3)电磁输出单打印
       可以按照设计需要,定制可打印的仿真试验结果输出单形式。 

       (4)电机参数配置文件
       将电机的基本参数制作成配置文件,在仿真时可以选择更换不同型号的电机进行实验分析。

4. 应用价值

        (1)用仿真模型代替整机试验,加快研发进度,降低试验成本
        传统的电机设计过程,往往根据电磁计算结果对电机特性进行分析,再通过试验验证电机的性能。通过本项目中开发的仿真平台,可以将电磁计算的结果直接代入电机模型,观测电机的动态特性,从而分析设计参数是否符合客户需求。

    (2)电机瞬态特性分析研究
    异步电机启动过程中由于涡流、磁滞、肌肤效应的非线性因素的存在,其电流、转矩等特性变化非常复杂,通过本项目中的仿真模型,可以实时观测到电机起动到平稳运行过程中的相电流、相电压、电磁转矩等特性参数。并且可以计算出电机的功率因数、效率等参数。为产品的性能分析和方案改进提供可靠依据。

    (3)提供虚拟实验平台
    由于MWorks平台有较为强大的后处理及外部语言支持能力,本仿真模型库可以根据用户预先订制,方便的更换多种电机的参数进行仿真,并打印出相应的实验数据报告,可直接用于实验分析或者产品介绍。
    扩展Modelica的数据类型,并提供相关的访问规则,通过插值、识别、数据库连接以及规则知识的离散化处理等手段,最终将知识转换成对象、函数和方程的统一形式化描述。