集成异步电机电流型控制器研究

发布时间：2017-07-20 10:24

  本文关键词：集成异步电机电流型控制器研究

  更多相关文章： 集成异步电机 电流源型变流器 电流型SVPWM 矢量控制

【摘要】：集成异步电机是异步电机本体和电力电子变换器相互集成于一体的设备。电机本体和电力电子技术的系统集成,从概念层面是电机本体、电力电子技术和信息通信技术有效地融合,在物理形式上是实现电机本体、电力电子变换器等部件一体化,从生产制造角度考虑通用性和模块化,达到运行过程的自我配置、自我保护和自我诊断,能够完成人机友好地通信和交流,最终实现电能与机械能的变换和传递。控制器是集成异步电机的重要组成部分,它的性能反应了集成异步电机整体集成化、智能化、通用化和信息化的程度。一般情况,控制器的主电路采用交-直-交变流器拓扑结构,并根据直流侧部分是电压源特性还是电流源特性,将变流器分为电压源型变流器和电流源型变流器。传统上对电压源型变流器的研究和应用相对广泛,而对电流源型变流器的研究和应用相对较少。但电流源型变流器也有其无法替代的优点,比如系统可靠性高,即不存在击穿故障,以至于功率器件的误动作和负载瞬间短路是可以接受的；应用于大功率情况下,电路拓扑结构相对简单,能够减少功率器件的数量；无需其它功率器件情况下可以实现四象限运行等。本文中集成异步电机控制器采用电流源型变流器拓扑结构。本文探讨了集成异步电机控制器的拓扑结构,确定了以电流源型变流器为主电路的解决方案。该电流源型变流器由三相工频交流电源输入,经过输入滤波器进入电流源型整流器；直流侧使用直流母线电感进行储能滤波,使直流侧呈现电流源特性；母线电流经过电流源型逆变器变换和输出滤波器滤波,输出交流电流送入电机。本文采用电流型SVPWM调制技术,经过零状态判别和二三值逻辑变换生成三值逻辑PWM驱动波。依据三相异步电机按转子磁场定向的同步旋转正交坐标系下的状态方程,设计出电流源型变流器的矢量控制系统,同时借助MATLAB/simulink工具对控制系统进行了仿真。本文最终研制出集成异步电机电流型控制器样机一台,实验结果表明方案的可行性。
【关键词】：集成异步电机 电流源型变流器 电流型SVPWM 矢量控制
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM343
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 课题背景及意义9
• 1.2 集成异步电机的应用现状9-10
• 1.3 集成异步电机控制器的研究现状和发展背景10-12
• 1.4 研究内容12-13
• 第二章 集成异步电机电流型控制器主电路分析13-27
• 2.1 主电路拓扑结构13
• 2.2 输入输出滤波器设计13-17
• 2.2.1 输入滤波器设计13-15
• 2.2.2 输出滤波器设计15-17
• 2.3 电流源型整流器的工作原理17-20
• 2.4 母线电感设计20-24
• 2.5 电流源型逆变器的工作原理24-26
• 2.6 本章总结26-27
• 第三章 电流源型变流器调制方法27-38
• 3.1 电流源型变流器PWM调制技术27-28
• 3.2 电流型SVPWM的实现28-36
• 3.2.1 开关状态28-29
• 3.2.2 空间矢量29-30
• 3.2.3 电流矢量的扇区判断30-31
• 3.2.4 开关顺序31-32
• 3.2.5 空间电流矢量合成模式32-33
• 3.2.6 作用时间计算33-35
• 3.2.7 触发脉冲的形成35-36
• 3.3 三值逻辑PWM信号生成36-37
• 3.4 本章总结37-38
• 第四章 电流源型变流器控制系统设计38-50
• 4.1 异步电动机数学模型38-40
• 4.2 坐标变换40-41
• 4.3 转子磁场定向41-43
• 4.4 整流侧和逆变侧控制43-45
• 4.5 仿真分析45-49
• 4.6 本章总结49-50
• 第五章 集成异步电机电流型控制器样机设计与实验50-61
• 5.1 控制器硬件设计50-56
• 5.1.1 功率主电路的设计50-51
• 5.1.2 驱动电路与保护电路的设计51-53
• 5.1.3 DSP+CPLD控制电路的设计53-56
• 5.1.4 辅助反激电源的设计56
• 5.2 控制器软件设计56-59
• 5.3 实验分析59-60
• 5.4 本章总结60-61
• 第六章 结论与展望61-63
• 6.1 主要结论61
• 6.2 研究展望61-63
• 参考文献63-66
• 在学期间的研究成果66-67
• 致谢67

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本文编号：567589