MATLAB/Simulink三相异步电机直接启动仿真
小树不修不直溜，人不学习哏揪揪！隔了好长一段时间，本小学生终于又回归正常的学习与记录生活。前些时，利用CADe_SIMu V1.0仿真了一些常见常用的电机控制电路，但是CADe_SIMu V1.0软件只能仿真出电路的控制效果，而不能体现出元器件的相关参数、电路中电压、电流量的变化过程等。因此，本小学生利用这一周时间，并没有瞎扯蛋，而是学习了如何使用MATLAB中非常好用的电气仿真工具Simulink仿真最基本的电机启动环节，特总结此文，以留纪念，望大神指点！
三相电机的直接启动
三相电机的直接启动，也称作全压启动，是三相电机启动最简单的方法。启动时通过接触器将电机直接接入电网，设备简单，启动速度快且启动转矩大。直接起动适用于小容量电机带轻载的情况，对于大容量电机而言，这种起动方式具有十分显著的缺点，及起动电流较大，可达额定电流的4-7倍,易对电机和电网造成不利影响。因此，当额定功率P小于7.5kW时，可以采用直接起动。之前CADe_SIMu V1.0软件仿真的电机控制电路基本上都是选用的直接启动方式。
Simulink三相异步电机直接启动仿真程序
本小学生的电脑是windows7 32位系统，安装的MATLAB版本是2014a版本，这一版本的simulink与很多旧版本的simulink 大有不同，许多好用的仿真模块找不到了，而且有些模块的使用方法也有所不同，本校学生将以Simulink三相异步电机直接启动仿真程序为例，将创建仿真模型与数据参数修改的操作方法总结如下，方便大家参考。
（1）创建Simulink仿真文件，点击“新建”下拉菜单中的“SIMULINK”再点击其下第1个选项“Simulink Model”,操作如图1所示，新建程序界面如图2所示。
图1 Simulink程序创建操作
图1 Simulink程序创建操作
图2 Simulink程序创建界面
图2 Simulink程序创建界面
（2）元件的选择与放置：三相电源元件选择上，可供选择的模型有很多种，网上许多旧版本的simulink 仿真中直接利用3个AC Voltage Source模块构建三相电源，本小学生也对此种方案进行了尝试，不过AC Voltage Source模块搜索出的结果有两种，要选择如图3所示的右侧红色方框标注的器件，才能正常连接电机，本小学生也是在书写此文的过程中尝试实验成功的，下一篇文章中会体现出具体的仿真设计。
图3 AC Voltage模块选择
图3 AC Voltage模块选择
本文中，小学生选用Three-Phase Programmable Voltage Source模块，作为仿真信号源，首先点击如图3所示的工具栏中图标，打开Simulink Library Browser,再在搜索栏中输入关键字Three-Phase,点击搜索栏右侧望远镜图标，搜索结果与Three-Phase Programmable Voltage Source模块位置如图4所示。
图4 三相电源模块
图4 三相电源模块
三相电源模块的参数配置如图5所示，其中Amplitude(Vrms Ph-Ph)表示幅值，而Vrms表示有效值的含义，Phase表示相位角，Freq表示频率
图5 三相电源参数配置
图5 三相电源参数配置
（3）三相电机选取：在搜索栏中输入关键字Machine,点击搜索栏右侧望远镜图标，搜索结果如图6所示，点击选择Asynchronous Machine如图中红色方框所示
图6 三相异步电机模块
图6 三相异步电机模块
双击拖拽到面板上的三相电机模块，打开设置电机参数，设置Mechanical input为Torque TM（转矩），Rotor Type为Squirrel-cage（鼠笼式）如图7所示。电机的具体电气参数设置如图8所示，第一行中Nominal power表示电机的额定功率，其他两个分别是供电幅值和频率，第二行Stator是电机定子，而resistance和inductance相信许多学过电子类知识的小伙伴，都能通过参数的单位猜出，是电阻与电感参数设置。第三行Rotor是电机转子的参数设置，我设置的电机参数如图8所示。
图7 电机参数设置1
图7 电机参数设置（1）
图8 电机参数设置2
图8 电机参数设置（2）
由于我在设置电机机械输入量时，设置了转矩量，因此需要如图9所示的Constant（连续量）模块，其参数设置如图10所示，注意图10中红色方框标注的选项对勾一定要去掉，不然输出的会是向量，而不是常量。
图9 连续量模块
图9 连续量模块
图10 连续量参数配置
图10 连续量参数配置
（4）连线操作与CADeV1.0等其他仿真软件基本相似，都是选好连线的起始位置后，左键按住拖拽到连线终端，松开按键即可。所需注意的是，当连线显示是红色时表示连线失败，而且必须从起点开始至终点结束，不能逐步连接如图11所示即为失败情况，图12 所示是连线成功的效果。
图11 接线失败情况
图11 接线失败情况
图12 接线成功情况
图12 接线成功情况
（5）检测模块：MATLAB2014软件版本的simulink 中没有了Machines Measurement Demux模块。所以为了检测电机的一些运行参数，本小学生选用总线Bus Selector模块，将电机的参数分离出来，如图13所示选取Bus Selector模块。双击模块，选择测量的电机参数如图14，我这里检测转子、定子电流、电机转速、转矩四组检测量如图15 所示。
图13 总线模块选择
图13 总线模块选择
图14 总线参数选择
图14 总线参数选择
图15 检测变量选择
图15 检测变量选择
配置好参数后的Bus Selector会如图16所示多出2个支路出来
图16 配置好的总线模块
图16 配置好的总线模块
（6）最后配置示波器模块，搜索关键字Scope,如图17所示为选择操作过程。双击Scope模块，调整示波器的一些参数。如图18所示，点击齿轮图标，进入参数配置界面General下，配置Number of axes(坐标数目)与被测参量数目相同，设为4。TIME range 为横坐标最大值，我这里设置成1，Tick labels表示坐标标签，实际上是选择各个波形图是否显示横坐标值，我这里选择all，如图19所示。第2个界面History是可以选择是否存储测量数据，第三个界面Style可以设置波形图颜色，这里将背景设置成白色线设置成黑色，如图20所示。
图17 示波器模块
图17 示波器模块
图18 示波器参数设置1
图18 示波器参数设置（1）
图19 示波器参数设置2
图19 示波器参数设置（2）
调试好参数的示波器效果如图20所示
图20 示波器调试效果
图20 示波器调试效果
（7）配置POWERGUI模块，POWERGUI是电力系统仿真模块，如果你是学习电气工程等电类专业则可以用到它，可进行电网稳定性分析、傅里叶分解、潮流计算、阻抗频率响应等计算。选取操作如图21所示。虽然并没有用上，但是缺少此模块仿真会失败，不明原因，有了解原因的小伙伴或大神可评论中赐教，谢谢！
图21 POWERGUI模块
图21 POWERGUI模块
（8）最后连接好各个模块如图22所示
图22 完整的仿真程序
图22 完整的仿真程序
仿真文件保存与仿真结果展示
（1）保存操作：一定要保存，不然就全白做了。首先点击File下拉菜单选择Save,或CTRL+S如图23所示，弹出save as界面如图24所示选择保存路径，保存文件名一定是英文名，不然保存不成功提示如图25所示。
图27 保存操作
图27 保存操作
图28 保存正确设置
图28 保存正确设置
图28 保存错误提醒
图28 保存错误提醒
（2）仿真操作如图29所示点击图中红色方框的开始按钮，即可开始仿真，本程序仿真速度特别快。仿真完成后，双击Scope模块，展示出我们期望的参量波形，起始时电流会有短暂的急剧变化，平稳后几乎不变，平稳后的稳定转速为1500r/min,如图30所示，即为仿真测量的四组数据对应波形。
图29 仿真操作
图29 仿真操作
图30 仿真数据波形
图30 仿真数据波形
注：完整代码或者代写添加QQ2449341593
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