异步电机矢量控制变频调速系统的研究与设计

发布时间：2017-05-14 17:23

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

【摘要】： 本文以异步电机矢量控制变频调速系统为研究对象,对其中若干项关键技术进行了研究与分析,主要工作为: 1.分析了转子磁链观测在矢量控制中的重要性,以及转子磁链观测方法。对电压型转子磁链观测器中的纯积分器引起的问题进行了分析与仿真,重点研究了采用低通滤波器替代纯积分器,并从输出引反馈补偿的解决方案。在此基础上提出了一种改进方法,使观测算法适用于磁链变化场合。 2.归纳了异步电机变频调速系统中的常用脉宽调制技术,对电压空间矢量脉宽调制SVPWM进行重点研究。SVPWM在矢量控制中的算法实现分为三个步骤:扇区定位、基本电压矢量作用时间计算和各相PWM比较阈值计算,对算法进行了详细的理论推导。提出直流母线电压波动对矢量控制中SVPWM的影响,并进行了仿真分析。 3.对矢量控制变频调速系统中采用有名值运算与标幺值运算进行了对比分析。详细研究了异步电动机数学模型的标幺化方法、基本物理量及其基值的选取以及异步电机在MT坐标系中的标幺化模型,奠定了标幺化矢量控制基础。并对坐标变换中的标幺化问题进行了深入分析。 4.在标幺化矢量控制中,电压电流采集信号的标幺化处理是首要环节,研究了采集信号标幺化处理的硬件和软件设计方法。 5.对异步电机矢量控制变频调速系统进行软、硬件设计,在实验设备上验证了基于异步电机标幺化数学模型的矢量控制算法。并提出一种便于记录被观测物理量变化曲线的方法,使系统特性的研究与分析工作更加简单直观。
【关键词】：矢量控制 异步电机 变频调速 转子磁链观测 脉宽调制 标幺化 坐标变换
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM343
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 异步电机矢量控制变频调速技术的研究背景12-13
• 1.2 矢量控制的基本原理13-17
• 1.2.1 异步电机动态数学模型的特点13-14
• 1.2.2 坐标变换14
• 1.2.3 同步旋转坐标系中的异步电机动态数学模型14-15
• 1.2.4 按转子磁链定向实现异步电机矢量控制15-17
• 1.3 矢量控制变频调速系统的组成环节17
• 1.4 矢量控制中的关键技术及研究现状17-18
• 1.5 论文主要研究内容与创新点18-20
• 第2章 电压型转子磁链观测器的研究20-29
• 2.1 转子磁链观测技术20-21
• 2.1.1 转子磁链观测在矢量控制中的重要性20
• 2.1.2 观测转子磁链的方法20-21
• 2.2 基本电压型观测器21-22
• 2.3 电压型观测器中积分器的改进22-25
• 2.3.1 初值影响和积分漂移22-23
• 2.3.2 低通滤波器替代纯积分器及误差解决方法23-25
• 2.4 从观测器输出取反馈补偿的改进方法25-26
• 2.4.1 饱和设定值和截止频率对观测性能的影响25-26
• 2.4.2 改善非线性失真26
• 2.5 动态改变饱和设定值以适应磁链变化场合26-28
• 2.5.1 适用于磁链变化场合观测算法的原理26-27
• 2.5.2 改进算法的仿真分析27-28
• 2.6 本章小结28-29
• 第3章 矢量控制变频调速系统中的脉宽调制技术29-43
• 3.1 变频调速逆变电路中的脉宽调制技术29-31
• 3.1.1 常用脉宽调制技术的比较29-30
• 3.1.2 矢量控制变频调速系统中脉宽调制技术的特殊性30-31
• 3.2 电压空间矢量脉宽调制技术31-34
• 3.2.1 电压空间矢量脉宽调制的基本原理31-33
• 3.2.2 实现SVPWM 的算法步骤33-34
• 3.3 电压空间矢量脉宽调制算法的实现34-40
• 3.3.1 电压指令的扇区定位34-36
• 3.3.2 基本电压矢量作用时间计算36-37
• 3.3.3 由基本电压矢量作用时间计算各相PWM 比较阈值37-40
• 3.4 SVPWM 受直流母线电压波动影响的研究40-41
• 3.4.1 SVPWM 算法中对直流母线电压变量的处理方法40
• 3.4.2 直流母线电压波动影响的仿真分析40-41
• 3.5 本章小结41-43
• 第4章 基于异步电机标幺化数学模型的矢量控制43-51
• 4.1 在DSP 中采用有名值和标幺值实现矢量控制算法的对比43-44
• 4.2 异步电机数学模型的标幺化44-47
• 4.2.1 标幺化方法44-45
• 4.2.2 标幺化中基本物理量及其基值的选取方法45
• 4.2.3 异步电机在MT 坐标系中数学模型的标幺化45-47
• 4.3 坐标变换中的标幺值问题47-48
• 4.4 电压电流信号标幺化处理48-50
• 4.5 本章小结50-51
• 第5章 系统设计与实验分析51-69
• 5.1 调速系统的整体结构框图51-52
• 5.2 系统硬件电路设计52-56
• 5.2.1 电容充电电流限制与能耗制动52-53
• 5.2.2 基于IPM 的逆变电路53-54
• 5.2.3 DSP 及其外围电路54-56
• 5.3 DSP 软件设计56-61
• 5.3.1 定点DSP 中的浮点运算和数的定标56-58
• 5.3.2 主程序流程58
• 5.3.3 周期中断服务程序58-59
• 5.3.4 理想转速给定生成环节59-61
• 5.3.5 SVPWM 算法实现61
• 5.4 矢量控制实验与结果分析61-68
• 5.4.1 实验数据采集与分析方法63
• 5.4.2 励磁电流环与转矩电流环调节参数分析63-64
• 5.4.3 励磁电流分量对矢量控制的影响64-65
• 5.4.4 转速环调节参数分析65-66
• 5.4.5 抗负载扰动特性66-67
• 5.4.6 理想转速给定下的转速响应67-68
• 5.5 本章小结68-69
• 结论69-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-76
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录76

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本文编号：365812