丁躍澆 榮軍 張國云 李宏民 李武湖南理工學院信息與通信工程學院

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MATLAB在異步電動機變頻調速教學中的應用

丁躍澆 榮軍 張國云 李宏民 李武
湖南理工學院信息與通信工程學院

摘要：改革電機與拖動專業(yè)課課堂教學中的常規(guī)教學法，將計算機仿真軟件引入到課堂教學中，通過對三相異步電動變頻調速的具體仿真實例講解，激發(fā)學生學習興趣，從而提高課堂聽課效率。

關鍵字：課堂教學 異步電動機 變頻調速 仿真實例

在《電機與拖動》課堂教學中，如果教師一味按著傳統(tǒng)的教學方法，采用“填鴨式”和“滿堂灌”的教學方法，學習效果達不到教師預期的要求，原因有兩方面：第一個是《電機與拖動》是非常抽象的一門專業(yè)課程，數(shù)學公式非常多，與其他專業(yè)課，比如《電力電子技術》、《自動控制原理》以及《變壓器》等方面的知識結合緊密，因此學習難度還是相當大的；第二個是在課堂教學中不改革課堂教學手段，還是按照傳統(tǒng)的教學方法，不會激發(fā)學生學習興趣，一旦學生沒有學習興趣的話，學習的動力就喪失了，直接導致學生沒心思學好《電機與拖動》這門課程。因此筆者通過改革傳統(tǒng)的教學方法，在課堂教學中，將MATALB引入課堂教學中，取得了意想不到的效果，學生聽課興趣提高，學習效果也明顯好轉，值得推廣。

1　電機與拖動課堂教學知識點舉例

由唐介主編的普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材《電機與拖動》，在第四章4.4節(jié)中三相異步電動機的調速內容中，講到通過改變頻率，可以改變電機轉速，也就是所謂的變頻調速。對于這個知識點，教師一般按傳統(tǒng)授課方式的話，課堂講解如下：當三相異步電機作電動機運行時，定子三相繞組接成星型或者三角形后接到三相電源上。三相電流通過三相繞組形成旋轉磁通勢，產(chǎn)生以同步轉速旋轉的旋轉磁場，而三相異步電機的轉子接封閉的回路，封閉回路的導線與同步旋轉的磁場有相對運動，因此會切割磁力線，產(chǎn)生感應電動勢，在轉子封閉回路中，產(chǎn)生感應電流，根據(jù)安培定理，導線流過電流又處于磁場中，因此會產(chǎn)生安培力，繼而產(chǎn)生電磁轉矩，拖動轉子帶動負載轉動，這就是異步電動機的工作原理。但是一定要向學生說明的轉子的轉速一定低于定子磁場轉速，不然就不會產(chǎn)生相對運動從而切割磁力線了。

調速方向，既可向下調，也可以向上調。頻率降低時，轉速下降；頻率增加時，轉速上升。2）調速的平滑性好。由于頻率連續(xù)可調，所以能實現(xiàn)無級調速。3）調速的穩(wěn)定性好。因為機械特性的工作段基本平行、硬度大、靜差率小。4）調速范圍廣。5）調速的經(jīng)濟型初期投資大，需要專門的變頻裝置 ，但運行費用不大。其實三相異步電動機變頻調速的工作原理不難理解，學生認真聽講不難掌握這個知識。但是教師按照常規(guī)教學方法，比如照本宣科的教學方式，不會吸引學生認真聽課，特別是教師根據(jù)公式（1）闡述異步電動機變頻調速的特性時，學生基本上能認真聽下來的沒幾個，也就是說沒什么聽課興趣，如果在課堂教學中通過一個實例來驗證改變頻率能夠改變轉速，那么學生聽課積極性就不一樣，在這里筆者將MATLAB/Simulink引入到課堂教學中，在課堂教學中通過這個例子達到了實驗教學的目的，通過仿真實例驗證了理論的正確性，同時提高了學生的課堂聽課效率。

2　MATLAB/Simulink在三相異步電動機調速中的應用

教師在上課之前，在MATLAB/Simulink中搭建三相異步電動機的變頻調速的仿真模型，其仿真模型主要由逆變器模型、電動機模型和SPWM 生成等模型構成。采用的是轉速開環(huán)恒壓頻比的轉速開環(huán)控制方式，它是異步電動機變頻調速最基本也是最簡單的控制方式，一般變頻調速裝置都帶有這項功能，恒壓頻比的轉速開環(huán)工作方式能滿足大多數(shù)場合交流電動機調速控制的要求，并且使用方便，是通用變頻器的基本模式。在這里教師對恒壓頻比變頻調速方式簡單介紹下，沒有必要展開討論，有興趣的同學在課后可參考相關的書籍進行研究。

3　結論

綜上所述，把計算機仿真軟件MATALB/Simulink播放、收音機、LINE-IN 等功能的基礎上，全面實現(xiàn)了多功能音箱的多媒體讀取和播放，具有斷電記憶等功能，同時還搭載了藍牙模塊，具有藍牙耳機的功能，可通過藍牙播放歌曲、建立通信。低EMI，有效提高了FM等無線設備的接收效果，增加了產(chǎn)品的抗干擾能力。低功耗在節(jié)能環(huán)保的同時，增加了電池的續(xù)航時間，提高了產(chǎn)品的競爭力。正常情況下，本系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠，系統(tǒng)切實可行，且操作簡單、使用便捷，具有一定的應用推廣價值，并可借鑒應用在其它嵌入式系統(tǒng)軟件開

發(fā)及推廣中。同時，此設計受限于AU6860C的OTP 存儲空間，需在軟件編寫中盡量優(yōu)化代碼，減小代碼空間，也因此所有模塊不能同時連接運行。所以應綜合考慮系統(tǒng)資源及其經(jīng)濟實用性，合理制定藍牙音箱設計方案。

參考文獻

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