MATLAB在异步电动机变频调速教学中的应用

丁跃浇 荣军 张国云 李宏民 李武湖南理工学院信息与通信工程学院



MATLAB在异步电动机变频调速教学中的应用

丁跃浇 荣军 张国云 李宏民 李武
湖南理工学院信息与通信工程学院

摘要：改革电机与拖动专业课课堂教学中的常规教学法，将计算机仿真软件引入到课堂教学中，通过对三相异步电动变频调速的具体仿真实例讲解，激发学生学习兴趣，从而提高课堂听课效率。

关键字：课堂教学 异步电动机 变频调速 仿真实例

在《电机与拖动》课堂教学中，如果教师一味按着传统的教学方法，采用“填鸭式”和“满堂灌”的教学方法，学习效果达不到教师预期的要求，原因有两方面：第一个是《电机与拖动》是非常抽象的一门专业课程，数学公式非常多，与其他专业课，比如《电力电子技术》、《自动控制原理》以及《变压器》等方面的知识结合紧密，因此学习难度还是相当大的；第二个是在课堂教学中不改革课堂教学手段，还是按照传统的教学方法，不会激发学生学习兴趣，一旦学生没有学习兴趣的话，学习的动力就丧失了，直接导致学生没心思学好《电机与拖动》这门课程。因此笔者通过改革传统的教学方法，在课堂教学中，将MATALB引入课堂教学中，取得了意想不到的效果，学生听课兴趣提高，学习效果也明显好转，值得推广。

1　电机与拖动课堂教学知识点举例

由唐介主编的普通高等教育“十一五”国家级规划教材《电机与拖动》，在第四章4.4节中三相异步电动机的调速内容中，讲到通过改变频率，可以改变电机转速，也就是所谓的变频调速。对于这个知识点，教师一般按传统授课方式的话，课堂讲解如下：当三相异步电机作电动机运行时，定子三相绕组接成星型或者三角形后接到三相电源上。三相电流通过三相绕组形成旋转磁通势，产生以同步转速旋转的旋转磁场，而三相异步电机的转子接封闭的回路，封闭回路的导线与同步旋转的磁场有相对运动，因此会切割磁力线，产生感应电动势，在转子封闭回路中，产生感应电流，根据安培定理，导线流过电流又处于磁场中，因此会产生安培力，继而产生电磁转矩，拖动转子带动负载转动，这就是异步电动机的工作原理。但是一定要向学生说明的转子的转速一定低于定子磁场转速，不然就不会产生相对运动从而切割磁力线了。

调速方向，既可向下调，也可以向上调。频率降低时，转速下降；频率增加时，转速上升。2）调速的平滑性好。由于频率连续可调，所以能实现无级调速。3）调速的稳定性好。因为机械特性的工作段基本平行、硬度大、静差率小。4）调速范围广。5）调速的经济型初期投资大，需要专门的变频装置 ，但运行费用不大。其实三相异步电动机变频调速的工作原理不难理解，学生认真听讲不难掌握这个知识。但是教师按照常规教学方法，比如照本宣科的教学方式，不会吸引学生认真听课，特别是教师根据公式（1）阐述异步电动机变频调速的特性时，学生基本上能认真听下来的没几个，也就是说没什么听课兴趣，如果在课堂教学中通过一个实例来验证改变频率能够改变转速，那么学生听课积极性就不一样，在这里笔者将MATLAB/Simulink引入到课堂教学中，在课堂教学中通过这个例子达到了实验教学的目的，通过仿真实例验证了理论的正确性，同时提高了学生的课堂听课效率。

2　MATLAB/Simulink在三相异步电动机调速中的应用

教师在上课之前，在MATLAB/Simulink中搭建三相异步电动机的变频调速的仿真模型，其仿真模型主要由逆变器模型、电动机模型和SPWM 生成等模型构成。采用的是转速开环恒压频比的转速开环控制方式，它是异步电动机变频调速最基本也是最简单的控制方式，一般变频调速装置都带有这项功能，恒压频比的转速开环工作方式能满足大多数场合交流电动机调速控制的要求，并且使用方便，是通用变频器的基本模式。在这里教师对恒压频比变频调速方式简单介绍下，没有必要展开讨论，有兴趣的同学在课后可参考相关的书籍进行研究。

3　结论

综上所述，把计算机仿真软件MATALB/Simulink播放、收音机、LINE-IN 等功能的基础上，全面实现了多功能音箱的多媒体读取和播放，具有断电记忆等功能，同时还搭载了蓝牙模块，具有蓝牙耳机的功能，可通过蓝牙播放歌曲、建立通信。低EMI，有效提高了FM等无线设备的接收效果，增加了产品的抗干扰能力。低功耗在节能环保的同时，增加了电池的续航时间，提高了产品的竞争力。正常情况下，本系统运行稳定、可靠，系统切实可行，且操作简单、使用便捷，具有一定的应用推广价值，并可借鉴应用在其它嵌入式系统软件开

发及推广中。同时，此设计受限于AU6860C的OTP 存储空间，需在软件编写中尽量优化代码，减小代码空间，也因此所有模块不能同时连接运行。所以应综合考虑系统资源及其经济实用性，合理制定蓝牙音箱设计方案。

参考文献

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