异步电机矢量控制变频调速系统研究

发布时间：2017-05-27 07:10

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

【摘要】：本文针对目前三相交流异步电动机调速的现状,分析了三相异步电机矢量控制变频调速系统的原理,提出了一种混合型的磁链计算方法,实现了三相异步电机按转子磁场定向的解耦控制,得到了很好的动态响应性能。 在转子磁场测算方面,针对传统的电流模型和电压模型各自的优缺点,利用混合模型将电流型和电压型磁链测算器的优点充分发挥出来,低速时采用电流型测算器,中速时采用混合型测算器而在高速时采用电压型测算器。磁链的混合模型是指转子转速处在中间过渡区时,将电流型和电压型两者所计算出来的结果取平均值的一种模型。 在硬件方面,以TMS320F2812作为系统的核心控制芯片构建三相异步电机矢量调速系统的硬件平台。硬件电路包括交-直-交变换电路、DSP控制电路、信号检测电路等。为了有效地抑制IGBT在关断瞬间产生的尖峰脉冲,对逆变电路中的IGBT缓冲电路进行了重点研究设计。 软件方面,采用C语言在CCS3.3环境下开发调试矢量控制系统的DSP程序。DSP程序由主程序以及矢量控制的核心模块—PWM中断程序组成。PWM中断程序包括定子电流、电压检测模块、转子转速检测模块、磁链测算模块、SVPWM模块以及串口通信模块。整个DSP程序具有高效、紧凑、易读等特点。为了便于操纵DSP及监测电机相关参数,用LABVIEW开发了调速系统的上位机软件。 最后利用MATLAB对磁链的电流模型和电压模型进行仿真,通过对比仿真结果得出两者各自的优缺点。基于上述两种模型各自的优缺点,本文中提出了一种混合型磁链模型。同样运用仿真对比的方法来验证中速区采用混合模型所得的磁链值与实际值更接近的结论。此外,建立三相异步电机按转子磁场定向矢量控制系统的仿真模型,通过对比不同工况下的仿真结果来验证三相异步电机矢量控制系统的优越性能。
【关键词】：三相异步电机 变频调速 矢量控制 磁场定向 数字信号处理
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM343
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-14
• 1.1 电机调速技术的发展及现状10-11
• 1.2 课题研究背景及意义11
• 1.3 本课题主要研究内容11-14
• 2 坐标变换及异步电动机数学模型14-27
• 2.1 矢量控制的基本思路14-16
• 2.1.1 直流电机原理及控制规律14-15
• 2.1.2 异步电机矢量控制方法概述15-16
• 2.2 坐标变换及其变换矩阵16-20
• 2.2.1 静止三相坐标到静止两相坐标的3s/2s变换及其逆变换2s/3s16-19
• 2.2.2 静止两相坐标到旋转两相坐标的2s/2r变换及其逆变换2r/2s19-20
• 2.3 三相异步电机动态数学模型20-27
• 2.3.1 三相异步电机在三相ABC坐标系上的数学模型20-22
• 2.3.2 异步电机在以任意转速旋转的两相坐标系上的数学模型22-24
• 2.3.3 异步电机在两相同步坐标系上的数学模型24-25
• 2.3.4 异步电机在两相同步旋转坐标系上的状态方程25-27
• 3 异步电机矢量控制的具体实现27-36
• 3.1 按转子磁场定向的矢量控制系统27-29
• 3.1.1 按转子磁场定向的矢量控制原理概述27
• 3.1.2 按转子磁场定向的矢量控制方程及其解耦控制27-29
• 3.2 转子磁链的测算29-32
• 3.2.1 电压型磁链观测器29-31
• 3.2.2 电流型磁链观测器31
• 3.2.3 混合型磁链观测器31-32
• 3.3 空间电压矢量脉宽调制技术(SVPWM)32-36
• 3.3.1 SVPWM原理概述32-33
• 3.3.2 基本空间电压矢量33-34
• 3.3.3 基本空间电压矢量的优化组合34-35
• 3.3.4 基于DSP的SVPWM实现35-36
• 4 调速系统硬件设计36-45
• 4.1 硬件电路设计简介36-37
• 4.2 控制电路设计37-39
• 4.2.1 TMS320F2812 DSP芯片介绍37
• 4.2.2 TMS320F2812 DSP核心工作电路设计37-39
• 4.3 功率变换电路设计39-42
• 4.3.1 整流模块及IGBT参数的选取39-40
• 4.3.2 中间直流环节电容参数计算40-41
• 4.3.3 IGBT吸收电路设计41-42
• 4.4 驱动电路设计42
• 4.5 检测电路设计42-45
• 4.5.1 电流检测电路43
• 4.5.2 电压检测电路43-44
• 4.5.3 温度检测电路44-45
• 5 矢量控制系统软件设计45-56
• 5.1 DSP程序设计概述45-48
• 5.1.1 DSP程序的开发环境、语言及开发步骤45-46
• 5.1.2 定点DSP的数据Q格式处理46
• 5.1.3 数据标幺值处理46
• 5.1.4 数字PI调节器46-48
• 5.2 主程序设计48-49
• 5.3 定时器中断程序设计49-54
• 5.3.1 电压、电流采样程序50-51
• 5.3.2 转速采样程序51-52
• 5.3.3 磁链测算程序52-53
• 5.3.4 SVPWM程序53
• 5.3.5 通信程序53-54
• 5.4 上位机软件设计54-56
• 6 调速系统仿真研究56-69
• 6.1 矢量控制系统仿真概述56
• 6.2 转子磁链模型的仿真56-63
• 6.2.1 电流模型及电压模型仿真56-60
• 6.2.2 混合模型仿真60-63
• 6.3 按转子磁场定向的矢量控制系统仿真63-69
• 7 实验结果、论文结论及展望69-71
• 7.1 实验波形69
• 7.2 结论69-70
• 7.3 展望70-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-74
• 攻读学位期间的研究成果74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 宋英华;王云宽;杨雁;龚利;;基于转子磁链观测的异步电动机启动制动控制策略[J];兵工学报;2007年12期

2 潘峰;;异步电动机转子磁链观测方法的比较与研究[J];变频器世界;2006年12期

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本文编号：399199