感应电动机矢量控制系统设计与实现

发布时间：2017-03-19 03:05

  本文关键词：感应电动机矢量控制系统设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着社会经济的发展,在实际的工业应用中各行业电气化生产程度不断提高,由于生产工艺日趋复杂,加工工序更加细致。这就要求电动机必须能够完成快速、平稳、多频次的调速任务。在实际的工业应用中,多数系统经常处于调速运行状态,调速的任务是通过改变电动机转速来满足被拖动机械的工艺要求。在变频调速过程中,除了简单的恒频恒速运行外,还包括恒加速、恒减速以及其他的运行形式。在此背景下,以变频器和异步电动机为整体,对变频调速系统异步电动机的动态运行进行分析与研究,提取异步电动机的运行规律,对于调速系统的设计与应用,具有重要意义。首先介绍了变频调速感应电动机的工作原理,详细介绍了感应电动机的性质及动态数学模型,阐述了感应电动机矢量控制的基本概念,分析了矢量控制的原理及坐标变换的方法。引入了感应电机的数学模型,介绍了感应电机的特性和多变量的数学模型,阐述了异步电动机矢量控制的基本概念,分析了矢量控制的原理及矢量坐标变换的方法,重点讨论了SVPWM控制技术在感应电机变频调速系统中的应用,搭建了开环控制的变频调速异步电动机的模型,实现了恒速、恒加速和恒减速三种运行模式的仿真,对定子电压进行EMD分解,所得到的瞬时频率与设定值一致;对定子电流进行了频谱分析以及Park矢量分析,得到的矢量轨迹图与理论一致,这些证明了建模方法的有效性。针对PWM逆变器供电驱动的异步电动机矢量控制变频调速系统的特点,搭建了矢量控制异步电动机变频调速系统的模型,完成了矢量控制系统的软件设计,包括代码的编写和在测试平台上对程序进行调试。程序包完成坐标变换,模型计算,控制量的计算以及SVPWM调制输出脉冲。同时通过组态王软件,实现了单片机与PC之间的通信过程,设计了人机交互界面,此界面程序运行于PC机上,PC机与控制板通过串口连接在PC机上进行相关操作可实现对电机的速度给定,正反转控制,以及电机的起停。
【关键词】：矢量控制 感应电动机 SVPWM
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM346
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-13
• 1.1 课题的背景和意义8-9
• 1.2 电动机调速系统的发展状况9-10
• 1.3 感应电动机调速矢量控制研究现状10-12
• 1.4 本文研究的主要内容12-13
• 第2章 感应电动机变频调速的矢量控制策略13-30
• 2.1 坐标变换13-16
• 2.1.1 Clake变换13-15
• 2.1.2 Park变换15-16
• 2.2 三相感应电动机的数学模型16-22
• 2.2.1 一、三相静止坐标系下的数学模型16-20
• 2.2.2 两相旋转坐标系下的数学模型20-22
• 2.3 矢量控制原理22-25
• 2.3.1 基本思路22-23
• 2.3.2 实现方法23-25
• 2.3.3 系统的构造25
• 2.4 SVPWM逆变原理与实现25-29
• 2.4.1 SVPWM调制技术的理论25-27
• 2.4.2 SVPWM的实现方法27-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 感应电机转速开环控制变频调速系统的仿真30-50
• 3.1 仿真软件介绍30
• 3.2 系统仿真模型的组成30-36
• 3.2.1 感应电动机接正弦电压工作30-33
• 3.2.2 PWM变频器-电动机系统仿真33-36
• 3.3 矢量坐标变换的仿真36-37
• 3.4 三相感应电动机的SVPWM仿真37-39
• 3.5 转子磁链与转矩的观测39-41
• 3.6 三相感应电动机矢量控制调速系统的仿真41-49
• 3.6.1 构建仿真框图41-44
• 3.6.2 对矢量控制模型仿真44-49
• 3.7 本章小结49-50
• 第4章 控制系统的软件设计50-63
• 4.1 人机交互界面设计50-55
• 4.1.1 方案选择50
• 4.1.2 组态王界面设计50-51
• 4.1.3 数据通讯实现51-55
• 4.2 矢量控制程序实现55-62
• 4.2.1 MPLAB IDE简介55-56
• 4.2.2 结构化程序设计56-62
• 4.3 本章小结62-63
• 第5章 总结与展望63-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-68
• 附表68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 徐奔;聂赫;;异步电动机矢量控制系统的仿真研究[J];煤矿机电;2012年01期

2 范心明;;基于SIMULINK的SVPWM仿真[J];电气传动自动化;2009年03期

3 马举;刘齐宏;冷静;;基于MATLAB/SIMULINK交流变频调速系统的仿真研究[J];中国测试技术;2008年02期

4 陈铭;陈俊;;交流异步电动机变频调速系统研究[J];襄樊学院学报;2008年02期

5 温泉;李炳煜;焦毅;;基于GPRS的无线数据传输系统解决方案[J];现代电子技术;2006年23期

6 赵亮,黎峰;GPRS无线网络在远程数据采集中的应用[J];计算机工程与设计;2005年09期

7 罗文广,兰红莉,陆子杰;基于单总线的多点温度测量技术[J];传感器技术;2002年03期

8 王新超,王葵;电力电缆接头运行中的实时监测[J];继电器;2001年08期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 张云飞;基于ZigBee技术的无线水文监测应用研究[D];内蒙古科技大学;2011年

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本文编号：255418