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基于小电容变频调速系统的研究与设计

发布时间:2018-01-11 19:05

  本文关键词:基于小电容变频调速系统的研究与设计 出处:《华中科技大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文


  更多相关文章: 小电容 永磁同步电机 单相锁相环 弱磁控制


【摘要】:现在常用的变频调速系统一般都会使用电容值较大的电解电容,以此维持母线电压稳定。但是由于电解电容的特性,容易致使交流输入电流波形出现严重失真的现象,进而降低整个系统的功率因数,同时电解电容的使用寿命短,直接缩短了整个系统的可靠使用时间。如果母线使用薄膜小电容替代,系统能够避免上述问题。因此,本文研究了基于母线小电容拓扑结构的变频调速系统控制策略,采用永磁同步电机作为执行机构,进行了详细的研究分析和平台设计。论文首先分析了永磁同步电机的数学模型,利用坐标变换和前馈解耦结构实现电机两个电流分量的独立控制。然后基于磁场定向矢量控制,采用了适用于小电容的新弱磁控制算法,并在空间矢量脉宽调制方法的基础上,实现过调制算法;建立了小电容变频调速系统的电流环和速度环,并完成了各个PI调节器参数的设计;针对单相电源输入特性,给出了三种不同方法的单相锁相环技术,并进行了仿真对比实验。同时,还介绍了转子初始位置未知情况下的电机启动方法。搭建了小电容变频调速系统实验平台,分析并设计了控制电路,检测及故障保护,通讯和存储等硬件电路,基于TMS320F28335数字处理芯片进行软件程序设计,包含了初始化模块,主循环模块,中断服务模块以及通讯模块等的详细设计方案和程序流程图。最后,结合新的控制策略,构建了系统的仿真模型,进行了大量动态仿真实验和物理实验平台的调试,证明小电容变频调速系统具有较好的性能表现,验证系统设计的正确性。
[Abstract]:The current frequency conversion speed control system usually uses electrolytic capacitance with large capacitance value to maintain bus voltage stability. But because of the characteristics of electrolytic capacitance. It is easy to cause serious distortion of AC input current waveform, and then reduce the power factor of the whole system, at the same time, the service life of electrolytic capacitance is short. The reliable service time of the whole system is shortened directly. If the busbar is replaced by thin film small capacitance, the system can avoid the above problems. In this paper, the control strategy of variable frequency speed control system based on the topology of busbar small capacitance is studied. Permanent magnet synchronous motor (PMSM) is used as the actuator. Detailed research and platform design are carried out. Firstly, the mathematical model of permanent magnet synchronous motor (PMSM) is analyzed. The coordinate transformation and feedforward decoupling structure are used to realize the independent control of the two current components of the motor. Then based on the field-oriented vector control a new weak magnetic field control algorithm suitable for the small capacitance is adopted. Based on the space vector pulse width modulation (SVPWM) algorithm, the over-modulation algorithm is implemented. The current loop and speed loop of the small capacitance variable frequency speed regulation system are established, and the parameters of each Pi regulator are designed. According to the input characteristics of single-phase power supply, three different methods of single-phase phase-locked loop (PLL) technology are presented, and the simulation experiments are carried out. The paper also introduces the starting method of the motor under the condition of unknown initial position of the rotor, builds the experimental platform of the small capacitance frequency conversion speed regulation system, analyzes and designs the control circuit, detection and fault protection, communication and storage and other hardware circuits. Software program design based on TMS320F28335 digital processing chip, including initialization module, main cycle module. The detailed design scheme and program flow chart of interrupt service module and communication module etc. Finally, combined with the new control strategy, the simulation model of the system is constructed. A large number of dynamic simulation experiments and physical experimental platform debugging have been carried out, which prove that the small capacitance frequency conversion speed regulation system has better performance and verify the correctness of the system design.
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TM921.51

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本文编号:1410814

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