2024年4月5日发(作者：佟佳雅珺)

目录

摘要

........................................................................... 2

1 设计意义及要求

............................................................. 3

1.1设计意义

.................................................................................................................... 3

1.2设计要求

.................................................................................................................... 3

2异步电动机动态数学模型

.................................................... 4

2.1异步电动机的三相数学模型

.................................................................................. 4

2.2坐标变换

.................................................................................................................... 8

2.2.1坐标变换的基本思路

.................................................................................... 8

2.2.2三相-两相变换（3/2变换）

........................................................................ 9

2.2.3静止两相-旋转正交变换（2s/2r变换）

.................................................. 10

2.3以



-

i

s

-



r

为状态变量的状态方程

.................................................................... 11

2.3.1 dq坐标系下状态方程

................................................................................. 11

2.3.2 mt标系下状态方程

..................................................................................... 13

2.4 mt标系上异步电动机的动态结构图

.................................................................. 15

3异步电动机模型仿真

........................................................ 15

3.1 仿真模型的参数计算

............................................................................................ 15

3.2 建模与仿真

............................................................................................................. 16

3.2.1AC Motor模块

.............................................................................................. 16

3.2.2坐标变换模块

................................................................ 错误！未定义书签。

3.2.3仿真模型

........................................................................ 错误！未定义书签。

3.3 仿真结果分析

........................................................................................................ 21

3.3.1仿真波形

....................................................................................................... 21

3.3.2起动和加载的过渡过程分析

.................................................................... 23

结束语

....................................................................... 24

参考文献

..................................................................... 25

1

摘要

异步电动机具有非线性、强耦合、多变量的性质，要获得高动态调速性能，

必须从动态模型出发。异步电动机的动态数学模型由磁链方程、电压方程、转矩

方程和运动方程组成，非线性耦合在电压方程、磁链方程、与转矩方程中均有体

现，相当复杂。在实际应用中必须予以简化，简化的基本方法是坐标变换。

异步电动机的三相原始动态模型依次通过3/2变换、2s/2r变换，转换为旋转

正交坐标系（dq坐标系）下的动态模型，若令d轴与转子磁链矢量重合，称为按

转子磁链定向的同步旋转坐标系，简称mt坐标系。通过按转子磁链定向，得到了

以定子电流的励磁分量和转矩分量为输入的等效直流电动机模型。

本文主要详细介绍了坐标变换的方法、异步电动机的三相原始动态模型如何

经过坐标变换和按转子磁链定向得到mt坐标系上的异步电动机动态数学模型，绘

制出了mt坐标系上异步电动机动态结构图并在MATLAB中进行仿真，对电动机的

启动和过渡过程进行了分析，最后对本次课程设计进行了整理与总结。

关键字：坐标变换 按转子磁链定向

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2024年4月5日发(作者：佟佳雅珺)

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摘要

........................................................................... 2

1 设计意义及要求

............................................................. 3

1.1设计意义

.................................................................................................................... 3

1.2设计要求

.................................................................................................................... 3

2异步电动机动态数学模型

.................................................... 4

2.1异步电动机的三相数学模型

.................................................................................. 4

2.2坐标变换

.................................................................................................................... 8

2.2.1坐标变换的基本思路

.................................................................................... 8

2.2.2三相-两相变换（3/2变换）

........................................................................ 9

2.2.3静止两相-旋转正交变换（2s/2r变换）

.................................................. 10

2.3以



-

i

s

-



r

为状态变量的状态方程

.................................................................... 11

2.3.1 dq坐标系下状态方程

................................................................................. 11

2.3.2 mt标系下状态方程

..................................................................................... 13

2.4 mt标系上异步电动机的动态结构图

.................................................................. 15

3异步电动机模型仿真

........................................................ 15

3.1 仿真模型的参数计算

............................................................................................ 15

3.2 建模与仿真

............................................................................................................. 16

3.2.1AC Motor模块

.............................................................................................. 16

3.2.2坐标变换模块

................................................................ 错误！未定义书签。

3.2.3仿真模型

........................................................................ 错误！未定义书签。

3.3 仿真结果分析

........................................................................................................ 21

3.3.1仿真波形

....................................................................................................... 21

3.3.2起动和加载的过渡过程分析

.................................................................... 23

结束语

....................................................................... 24

参考文献

..................................................................... 25

1

摘要

异步电动机具有非线性、强耦合、多变量的性质，要获得高动态调速性能，

必须从动态模型出发。异步电动机的动态数学模型由磁链方程、电压方程、转矩

方程和运动方程组成，非线性耦合在电压方程、磁链方程、与转矩方程中均有体

现，相当复杂。在实际应用中必须予以简化，简化的基本方法是坐标变换。

异步电动机的三相原始动态模型依次通过3/2变换、2s/2r变换，转换为旋转

正交坐标系（dq坐标系）下的动态模型，若令d轴与转子磁链矢量重合，称为按

转子磁链定向的同步旋转坐标系，简称mt坐标系。通过按转子磁链定向，得到了

以定子电流的励磁分量和转矩分量为输入的等效直流电动机模型。

本文主要详细介绍了坐标变换的方法、异步电动机的三相原始动态模型如何

经过坐标变换和按转子磁链定向得到mt坐标系上的异步电动机动态数学模型，绘

制出了mt坐标系上异步电动机动态结构图并在MATLAB中进行仿真，对电动机的

启动和过渡过程进行了分析，最后对本次课程设计进行了整理与总结。

关键字：坐标变换 按转子磁链定向

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