电流源驱动的异步电机效率优化研究

发布时间：2021-08-05 17:23

　　电动机是实现电能转换为机械能的机械装置,广泛应用于工业、农业、国防事业以及人们的日常生活中。异步电机是使用最广泛的电机,在大多数工况下,异步电机是工作在轻载模式下的,这就造成了能源的浪费。电流源变流器拓扑具有结构简单、系统可靠、比较容易实现四象限运行、输出电流波形接近正弦波等优点,比较适合应用于风机类、泵类和压缩机类负载,这些负载具有很大的节能空间。因此,研究电流源驱动的异步电机效率优化对节约能源以及抑制环境污染具有重大意义。首先研究了三相电流型变流器的主电路拓扑结构,建立了三相电流型变流器在三相静止坐标系下的低频和高频数学模型。对电流型变流器调制信号的产生与分配进行了研究,包括三值逻辑信号产生机制、零状态判别、功率器件开关状态分配。为了达到异步电机调速系统对变流器的要求,确定了空间矢量控制作为电流型变流器的控制策略并建立仿真模型,仿真表明系统实现了网侧输入单位功率因数,直流母线处电流脉动小,逆变器输出接近正弦波。建立了在两相静止,坐标系下的忽略铁损和考虑铁损的异步电机动态数学模型,同时对电流源驱动的异步电机矢量控制系统进行仿真,仿真结果表明电机输出各项参数能够满足控制要求。通过研究异... 

【文章来源】：青岛理工大学山东省

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 变流器研究现状
    1.3 异步电机效率优化研究现状
        1.3.1 最小损耗模型控制
        1.3.2 最大转矩/安培控制
        1.3.3 最小功率搜索控制
    1.4 交流调速系统研究现状
        1.4.1 恒压频比控制
        1.4.2 矢量控制
        1.4.3 直接转矩控制技术
        1.4.4 PWM控制技术
    1.5 本文主要工作与研究内容
第2章 三相电流型变流器电路建模与控制
    2.1 主电路拓扑
    2.2 三相电流型整流器数学建模与分析
        2.2.1 低频模型
        2.2.2 高频模型
    2.3 三相电流型整流器调制信号的产生和分配
    2.4 三相电流型整流器的控制策略
    2.5 三相电流型逆变器工作原理与控制
    2.6 仿真实验
    2.7 本章小结
第3章 异步电机矢量控制基本原理
    3.1 异步电机的动态数学模型及坐标变换
        3.1.1 异步电机的动态数学模型
        3.1.2 坐标变换
    3.2 不考虑铁损的异步电机仿真模型
    3.3 考虑铁损的异步电机仿真模型
    3.4 转子磁场定向矢量控制
    3.5 仿真实验
    3.6 本章小结
第4章 异步电机效率优化原理与控制策略
    4.1 异步电机驱动系统损耗分析
        4.1.1 功率变换器损耗分析
        4.1.2 异步电机损耗分析
    4.2 基于损耗模型的优化控制策略
    4.3 基于黄金分割法的效率优化控制策略
        4.3.1 黄金分割法原理
        4.3.2 基于黄金分割法优化控制策略实现
    4.4 基于改进黄金分割法的优化控制策略
    4.5 仿真实验
    4.6 本章小结
第5章 异步电机效率优化控制系统硬件总体方案设计
    5.1 控制系统硬件总体结构设计
    5.2 DSP选型
    5.3 电源电路设计
    5.4 主回路电路设计
        5.4.1 功率器件选型
        5.4.2 驱动电路设计
        5.4.3 IGBT保护电路设计
    5.5 采样电路设计
        5.5.1 电流采样电路
        5.5.2 电压采样电路
        5.5.3 速度采样电路
    5.6 本章小结
第6章 异步电机效率优化控制系统软件总体方案设计及实验结果分析
    6.1 软件方案的总体架构
        6.1.1 主程序设计
        6.1.2 中断服务子程序设计
    6.2 部分功能模块软件设计
        6.2.1 数字PI调节器的实现方法
        6.2.2 增量式编码器速度检测
    6.3 实验结果分析
    6.4 本章小结
第7章 结论与展望
    7.1 课题总结
    7.2 研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间论文发表及科研情况
致谢
附录A 主电路板PCB图
附录B 电路板和驱动板PCB图


【参考文献】：
期刊论文
[1]中国工业电机系统节能现状与展望[J]. 董振斌,刘憬奇.  电力需求侧管理. 2016(02)
[2]基于CCS软件的数字信号处理课程实验设计[J]. 姜恩华,杨一军,陈得宝,周正,赵庆平.  淮北师范大学学报(自然科学版). 2016(01)
[3]异步交流电机动态数学模型分析与研究[J]. 李平,王振宏.  长春理工大学学报(自然科学版). 2016(01)
[4]异步电机在线参数观测及损耗控制策略[J]. 徐飞,史黎明,李耀华.  中国电机工程学报. 2013(06)
[5]多相感应电机转子磁场定向矢量控制策略[J]. 刘东,黄进,杨家强.  浙江大学学报(工学版). 2012(08)
[6]常用电动机的使用与维修教学方式探讨[J]. 罗桂林.  中国科教创新导刊. 2011(20)
[7]PWM控制算法对大功率变换器损耗影响的研究[J]. 闫朝阳,朱桂萍.  电力电子技术. 2010(12)
[8]基于混合法的异步电动机效率优化控制研究[J]. 周立峰,张奕黄,张坦.  微特电机. 2010(07)
[9]直线异步电机在线搜索法效率优化控制[J]. 任晋旗,李耀华,王珂.  电工技术学报. 2009(05)
[10]感应电机最大效率优化控制研究[J]. 徐石交.  舰船科学技术. 2008(02)

博士论文
[1]电流型PWM整流器及其控制策略的研究[D]. 李玉玲.浙江大学 2006
[2]变频驱动异步电动机最小损耗快速响应控制研究[D]. 崔纳新.山东大学 2005

硕士论文
[1]集成异步电机电流型控制器研究[D]. 王立峰.北方工业大学 2016
[2]电动汽车异步电机直接转矩控制算法的优化研究[D]. 李皓然.哈尔滨工业大学 2014
[3]三相电流型PWM并网逆变器的研究[D]. 吴奎华.浙江大学 2008
[4]三相电流型PWM整流器的研究[D]. 王传兵.浙江大学 2006



本文编号：3324160