防爆环境下异步电机无速度传感器控制系统的研究
发布时间：2021-02-15 10:43
在矿山、矿井,化工厂等粉尘污染严重的恶劣环境中,电机编码器测速装置内的码盘容易与空气中大量的粉尘摩擦而产生火花,导致电机控制系统有粉尘爆炸甚至发生火灾的风险。煤矿、化工企业所用的电机防爆装置也可能存在一些老化问题和设计隐患,所以速度传感器的存在会进一步降低电机的防爆安全性能,这些安全隐患将对财产和人身安全带来巨大损失。无速度传感器控制能够克服由于速度传感器故障而产生的火灾及粉尘爆炸等安全隐患,深入研究无速度传感器技术对提高电机控制系统安全性能具有重要的意义。论文以防爆环境下的异步电机为研究对象,针对防爆环境中异步电机的控制及安全性问题进行了相关的研究,论文的主要研究工作如下:1.分析了异步电机的动态数学模型及矢量控制原理,根据其动态模型建立了基于前馈解耦的异步电机矢量控制系统。2.分析了模型参考自适应的速度辨识方法,剖析了低速状态下不稳定原因,提出了改进参考模型（电压模型）的低速辨识控制策略,并进行了仿真验证。3.从异步电机全阶观测器的数学模型出发,对全阶观测器自适应律和反馈增益矩阵的结构进行了详细的研究,利用其传递函数分析了异步电机低速再生制动模式下的稳定性。4.针对异步电机低速再生...
【文章来源】：上海应用技术大学上海市
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
DSPTMS320F28335实物图
上海应用技术大学硕士学位论文第47页TMS320F28335芯片I/O所需电压为3.3V，内核所需电压为1.9V，其内核对供电电压有要求较高，若供电电压不能达到1.805V，则处理器主频无法达到150MHz。上电顺序内核也需要先供电其次I/O端供电。控制板的供电电压为24V直流电压，通过电源模块将24V转化为5V来给内核与I/O提供供电电压，将5V直流电压利用TPS767D301芯片来转化为两路供电电压[63]。其部分电路原理图，如图5.3所示。图5.3控制板电源模块部分原理图Fig.5.3Schematicdiagramofpowermoduleofcontrolboard（3）通讯模块介绍RS485串口通讯选择MAX48作为数据收发的芯片，其部分电路设计如图5.4所示。图5.4RS485串口通讯部分原理图Fig.5.4SchematicdiagramofRS485serialportcommunication（4）PWM驱动模块介绍TMS320F28335芯片直接输出的PWM信号并不能用来直接驱动IPM（IntelligentPowerModule），需要通过缓冲芯片，光耦隔离（控制电路与主电路隔离）及其驱动电路，从而控制开关管的通断[64]。
上海应用技术大学硕士学位论文第47页TMS320F28335芯片I/O所需电压为3.3V，内核所需电压为1.9V，其内核对供电电压有要求较高，若供电电压不能达到1.805V，则处理器主频无法达到150MHz。上电顺序内核也需要先供电其次I/O端供电。控制板的供电电压为24V直流电压，通过电源模块将24V转化为5V来给内核与I/O提供供电电压，将5V直流电压利用TPS767D301芯片来转化为两路供电电压[63]。其部分电路原理图，如图5.3所示。图5.3控制板电源模块部分原理图Fig.5.3Schematicdiagramofpowermoduleofcontrolboard（3）通讯模块介绍RS485串口通讯选择MAX48作为数据收发的芯片，其部分电路设计如图5.4所示。图5.4RS485串口通讯部分原理图Fig.5.4SchematicdiagramofRS485serialportcommunication（4）PWM驱动模块介绍TMS320F28335芯片直接输出的PWM信号并不能用来直接驱动IPM（IntelligentPowerModule），需要通过缓冲芯片，光耦隔离（控制电路与主电路隔离）及其驱动电路，从而控制开关管的通断[64]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]HXD1型机车霍尔速度传感器常见故障分析[J]. 吕崇伟. 电力机车与城轨车辆. 2019(06)
[2]基于改进全阶状态观测器的异步电机速度估算系统[J]. 沈凤龙,满永奎,王建辉. 微电机. 2019(06)
[3]异步电机无传感器矢量控制极低速与零速性能研究[J]. 吕英俊,刘卓伟,苏涛,黄旭,苏学成. 中国电机工程学报. 2019(20)
[4]防爆变频电机检测技术及安全评价浅析[J]. 李岳. 电气防爆. 2019(02)
[5]基于矢量控制的异步电机自抗扰控制[J]. 贺虎成,孙磊,张玉峰,朱群. 电机与控制学报. 2019(04)
[6]低速运行时异步驱动转速自适应观测器稳定性分析与设计[J]. 李筱筠,杨淑英,曹朋朋,马铭遥. 电工技术学报. 2018(23)
[7]中小型异步电动机的安全运行[J]. 姜文士,陈兆明. 防爆电机. 2018(05)
[8]用于核救灾机器人的电机驱动器安全防护[J]. 栾伟玲,韩延龙,张晓霓,姜懿峰. 机械工程学报. 2017(21)
[9]牵引电机速度传感器失效分析[J]. 钟艳,陈真容. 技术与市场. 2017(03)
[10]基于DSP控制器的双PWM三相异步电机系统的设计与实现[J]. 彭俊,刘艳翠. 机电产品开发与创新. 2017(01)
博士论文
[1]滑模变结构控制在高性能变频调速系统中的应用研究[D]. 曹靖.北京科技大学 2018
[2]基于间接矢量控制的异步电机转子时间常数在线辨识算法研究[D]. 曹朋朋.合肥工业大学 2018
[3]高性能感应电机无速度传感器矢量控制系统研究[D]. 韦文祥.湖南大学 2016
[4]矿山牵引电机车控制系统的研究[D]. 宗剑.上海大学 2014
[5]感应电机全阶磁链观测器和转速估算方法研究[D]. 罗慧.华中科技大学 2009
硕士论文
[1]高速磁浮道岔多电机协同安全控制系统设计[D]. 李兴浩.北京交通大学 2019
[2]基于全阶磁链观测器的异步电机无速度传感器矢量控制研究[D]. 宋茂林.中国矿业大学 2019
[3]基于观测器的感应电机无速度传感器策略研究[D]. 樊志枭.吉林大学 2018
[4]基于Simulink模型自动DSP代码生成的三相逆变器研制[D]. 王磊.安徽理工大学 2017
[5]基于DSP的异步电机调速系统的设计与实验[D]. 孟宪腾.燕山大学 2017
[6]基于DSP28335的交流伺服系统设计与实现[D]. 罗华.武汉理工大学 2013
本文编号：3034696
【文章来源】：上海应用技术大学上海市
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
DSPTMS320F28335实物图
上海应用技术大学硕士学位论文第47页TMS320F28335芯片I/O所需电压为3.3V，内核所需电压为1.9V，其内核对供电电压有要求较高，若供电电压不能达到1.805V，则处理器主频无法达到150MHz。上电顺序内核也需要先供电其次I/O端供电。控制板的供电电压为24V直流电压，通过电源模块将24V转化为5V来给内核与I/O提供供电电压，将5V直流电压利用TPS767D301芯片来转化为两路供电电压[63]。其部分电路原理图，如图5.3所示。图5.3控制板电源模块部分原理图Fig.5.3Schematicdiagramofpowermoduleofcontrolboard（3）通讯模块介绍RS485串口通讯选择MAX48作为数据收发的芯片，其部分电路设计如图5.4所示。图5.4RS485串口通讯部分原理图Fig.5.4SchematicdiagramofRS485serialportcommunication（4）PWM驱动模块介绍TMS320F28335芯片直接输出的PWM信号并不能用来直接驱动IPM（IntelligentPowerModule），需要通过缓冲芯片，光耦隔离（控制电路与主电路隔离）及其驱动电路，从而控制开关管的通断[64]。
上海应用技术大学硕士学位论文第47页TMS320F28335芯片I/O所需电压为3.3V，内核所需电压为1.9V，其内核对供电电压有要求较高，若供电电压不能达到1.805V，则处理器主频无法达到150MHz。上电顺序内核也需要先供电其次I/O端供电。控制板的供电电压为24V直流电压，通过电源模块将24V转化为5V来给内核与I/O提供供电电压，将5V直流电压利用TPS767D301芯片来转化为两路供电电压[63]。其部分电路原理图，如图5.3所示。图5.3控制板电源模块部分原理图Fig.5.3Schematicdiagramofpowermoduleofcontrolboard（3）通讯模块介绍RS485串口通讯选择MAX48作为数据收发的芯片，其部分电路设计如图5.4所示。图5.4RS485串口通讯部分原理图Fig.5.4SchematicdiagramofRS485serialportcommunication（4）PWM驱动模块介绍TMS320F28335芯片直接输出的PWM信号并不能用来直接驱动IPM（IntelligentPowerModule），需要通过缓冲芯片，光耦隔离（控制电路与主电路隔离）及其驱动电路，从而控制开关管的通断[64]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]HXD1型机车霍尔速度传感器常见故障分析[J]. 吕崇伟. 电力机车与城轨车辆. 2019(06)
[2]基于改进全阶状态观测器的异步电机速度估算系统[J]. 沈凤龙,满永奎,王建辉. 微电机. 2019(06)
[3]异步电机无传感器矢量控制极低速与零速性能研究[J]. 吕英俊,刘卓伟,苏涛,黄旭,苏学成. 中国电机工程学报. 2019(20)
[4]防爆变频电机检测技术及安全评价浅析[J]. 李岳. 电气防爆. 2019(02)
[5]基于矢量控制的异步电机自抗扰控制[J]. 贺虎成,孙磊,张玉峰,朱群. 电机与控制学报. 2019(04)
[6]低速运行时异步驱动转速自适应观测器稳定性分析与设计[J]. 李筱筠,杨淑英,曹朋朋,马铭遥. 电工技术学报. 2018(23)
[7]中小型异步电动机的安全运行[J]. 姜文士,陈兆明. 防爆电机. 2018(05)
[8]用于核救灾机器人的电机驱动器安全防护[J]. 栾伟玲,韩延龙,张晓霓,姜懿峰. 机械工程学报. 2017(21)
[9]牵引电机速度传感器失效分析[J]. 钟艳,陈真容. 技术与市场. 2017(03)
[10]基于DSP控制器的双PWM三相异步电机系统的设计与实现[J]. 彭俊,刘艳翠. 机电产品开发与创新. 2017(01)
博士论文
[1]滑模变结构控制在高性能变频调速系统中的应用研究[D]. 曹靖.北京科技大学 2018
[2]基于间接矢量控制的异步电机转子时间常数在线辨识算法研究[D]. 曹朋朋.合肥工业大学 2018
[3]高性能感应电机无速度传感器矢量控制系统研究[D]. 韦文祥.湖南大学 2016
[4]矿山牵引电机车控制系统的研究[D]. 宗剑.上海大学 2014
[5]感应电机全阶磁链观测器和转速估算方法研究[D]. 罗慧.华中科技大学 2009
硕士论文
[1]高速磁浮道岔多电机协同安全控制系统设计[D]. 李兴浩.北京交通大学 2019
[2]基于全阶磁链观测器的异步电机无速度传感器矢量控制研究[D]. 宋茂林.中国矿业大学 2019
[3]基于观测器的感应电机无速度传感器策略研究[D]. 樊志枭.吉林大学 2018
[4]基于Simulink模型自动DSP代码生成的三相逆变器研制[D]. 王磊.安徽理工大学 2017
[5]基于DSP的异步电机调速系统的设计与实验[D]. 孟宪腾.燕山大学 2017
[6]基于DSP28335的交流伺服系统设计与实现[D]. 罗华.武汉理工大学 2013
本文编号：3034696
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