异步电机矢量控制变频调速系统的研究

发布时间：2017-05-04 08:01

  本文关键词：异步电机矢量控制变频调速系统的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 电力电子功率器件的发展,各种精确的电机数学模型和控制算法的提出和建立,使电机的控制技术得到了飞速发展,特别是在单片机、数字信号处理器应用于电机控制领域,更使得各种高精度、优良控制特性和高效率的电机控制器得到实现,本文研究了基于矢量控制的异步电机变频调速系统,主要研究内容如下： 首先,针对当今异步电机高精度、高效率控制的要求,本文研究了实现异步电机矢量控制变频调速系统的各种关键技术。对系统中电力电子功率模块、检测控制模块、控制处理模块等模块的设计方法及功能实现都做了比较详细的研究,分析了实现该系统所用到的关键技术,包括异步电机坐标模型变换、转子磁场定向技术、SVPWM技术。 阐述了矢量控制变频调速系统的原理组成,对矢量控制的原理进行了分析介绍,在矢量控制的基础上,重点介绍了基于转子磁场定向的矢量控制技术,运用坐标变换,分析得出了异步电机在各个坐标系中的数学模型,实现将异步电机高阶次、多变量耦合和非线性的数学模型转变为类似直流电动机的模型,实现了磁通和转矩的单独控制,从而可以像控制直流电动机那样方便的控制异步电机。介绍了电压空间矢量PWM控制技术,说明了电压空间矢量SVPWM的定义、基本原理以及实现SVPWM算法的关键。 在理论分析的基础上,根据控制系统的要求,对系统的硬件电路和软件程序进行了设计,采用矢量控制变频调速技术,主电路采用交-直-交变频,控制电路以TI公司电机控制专用芯片TMS320LF2407A为核心,PWM调制采用电压空间矢量控制(SVPWM)来实现对异步电机的控制,文中给出了系统各个模块的硬件设计电路和软件结构及详细的流程图。 最后的仿真结果也表明了该异步电机调速系统性能优良、响应时间短、抗干扰能力强,达到了研究的预期效果。
【关键词】：异步电机 变频调速 数字信号处理器(DSP) 矢量控制 电压空间矢量法
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM343
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题研究背景和意义9-10
• 1.2 交流电机调速技术的发展及现状10-14
• 1.3 本文主要研究内容14-15
• 第2章 矢量控制变频调速基本原理15-32
• 2.1 矢量控制基本原理15-16
• 2.2 异步电机的坐标变换和数学模型16-24
• 2.2.1 坐标变换及变换矩阵16-20
• 2.2.2 异步电机在各个坐标系中的数学模型20-24
• 2.3 基于转子磁场定向的矢量控制原理24-26
• 2.3.1 转子磁场定向矢量控制原理24-25
• 2.3.2 转子磁链模型25-26
• 2.4 电压空间矢量PWM(SVPWM)控制26-31
• 2.4.1 电压空间矢量的定义28-29
• 2.4.2 SVPWM控制基本原理29-30
• 2.4.3 开关模式的选择30-31
• 2.4.4 电机的转速控制31
• 2.5 本章小结31-32
• 第3章 系统硬件电路设计及实现32-45
• 3.1 系统硬件的总体设计32
• 3.2 主功率电路的设计32-36
• 3.3 控制电路设计36-43
• 3.3.1 TMS320LF2407A控制芯片介绍36-37
• 3.3.2 检测反馈电路的设计37-42
• 3.3.3 保护电路的设计42-43
• 3.4 控制电源的设计43-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第4章 系统软件设计45-55
• 4.1 系统软件总体设计45-48
• 4.2 软件模块的具体实现48-54
• 4.2.1 电机模型的建立48-49
• 4.2.2 电流采样模块49-50
• 4.2.3 电机转速采样模块50-51
• 4.2.4 PI调节模块51-52
• 4.2.5 转子磁链位置计算模型52-53
• 4.2.6 电压空间矢量法(SVPWM)53-54
• 4.3 本章小结54-55
• 第5章 仿真结果分析55-64
• 5.1 MATLAB/SIMULINK仿真平台55
• 5.2 仿真系统建模55-58
• 5.3 仿真结果及分析58-63
• 5.4 本章小结63-64
• 第6章 总结及展望64-65
• 6.1 总结64
• 6.2 展望64-65
• 参考文献65-69
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文69-70
• 致谢70

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2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 李琳;雷蓓;;基于滑模矢量控制的异步电机调速系统[J];电子测试;2012年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 陈智勇;基于浮点DSP TMS320F28335的交流伺服控制系统研究[D];浙江大学;2011年

2 张恒;基于矢量控制方法的异步电机电主轴高速运行特性的研究[D];华南理工大学;2011年

3 徐鲁辉;绕线式异步电动机转子变频调速性能研究[D];山东科技大学;2011年

4 安超群;某电动自行式剪型高空作业平台仿真研究[D];南京理工大学;2012年

5 邹会权;电动汽车用异步电动机混合控制系统的研究[D];南昌大学;2012年

6 刘凤袖;高压变频器在广州发电厂给水系统改造中的应用[D];华南理工大学;2012年

7 陈经艳;矿用提升绞车PLC控制系统的研究与应用[D];中南大学;2012年

8 朱丽媛;单元串联型高压变频系统研究[D];大连交通大学;2012年

9 贺香;基于自适应滤波死区补偿的交流电机矢量控制系统的研究[D];湖南大学;2011年

10 雷蓓;交流变频钻机旋转系统控制方法研究[D];西安石油大学;2012年

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本文编号：344658