大容量双馈电机控制系统设计与实现

发布时间：2017-08-20 12:29

  本文关键词：大容量双馈电机控制系统设计与实现

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【摘要】：100MVA脉冲发电机组是J-TEXT装置的主供电源,和装置一起由美国德州大学赠送给华中科技大学并于2007年开始投入运行。机组由一台1417kW的绕线型异步电动机拖动运行,电动机的设计额定参数为12kV/60Hz,电动机达到最高设计转速713转/分时机组达到最大储能185MJ。目前电动机定子侧由10kV/50Hz电网供电,导致其最大转速只能达到设计转速的5/6,脉冲发电机组储能仅为设计参数的69%,约135MJ。为了提高电源参数以满足J-TEXT装置更高参数物理实验的需求,需要对机组进行升速改造。升速方案充分利用了机组拖动电机绕线式转子的结构特点,采用了双馈调速的方法来实现机组的调速。双馈调速控制系统作为双馈调速系统的核心,需要实现系统参数的测量、各执行机构的控制以及保护,并与电源中央控制系统集成。本文针对双馈调速系统的控制需要以及100MVA脉冲发电机组的具体需求,完成了双馈调速控制系统的设计与实现。研究了双馈电机矢量控制原理,通过矢量控制的方法对异步电机数学模型作出简化并在此基础上设计了一套转速和转子电流双闭环反馈控制方案,作为系统总体控制方案;研究了电压源型交直交变频器的结构和控制原理,设计了一套母线电压和进线电流双闭环反馈系统方案并以DSP28335为控制核心实现了这一套控制方案,实现了变频器的控制,得到频率、幅值和相位可调的输出电流;研究了基于1784板卡和旋转编码器的精确转速测量方案,实现了转速和转子角的精确测量;研究了磁通观察器的结构和原理并实现了定子磁链的计算;通过PCI板卡完成了系统中模拟量和数字量的采集以及系统各部分通信;最后将这些集成到现场工控机控制系统中完成了矢量运算和双馈控制,基本完成了双馈控制系统搭建。在以上工作的基础上,设计了双馈电机调速系统的运行策略,并通过系统仿真和样机实验证明了运行策略的可行性,最后实现了双馈调速控制系统,测试运行达到了控制与调速需求,为J-TEXT装置进行高参数的物理实验打下了基础。
【关键词】：双馈电机调速 J-TEXT 矢量控制 PWM 变频器 DSP28335 QNX 系统
【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】：TM32;TM921.5
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-18
• 1.1 J-TEXT装置及其主电源简介8-13
• 1.2 双馈电机的特性和优点13-15
• 1.3 双馈电机控制系统的发展和现状15-17
• 1.4 本文的主要内容17-18
• 2 双馈控制原理及系统架构18-34
• 2.1 引言18
• 2.2 双馈电动机数学模型及化简18-26
• 2.3 基于定子磁链定向的双馈电机矢量控制原理26-30
• 2.4 调速系统需求及控制系统整体设计30-33
• 2.5 本章小结33-34
• 3 基于DSP28335的变频器控制系统34-49
• 3.1 引言34
• 3.2 变频器结构及控制系统设计34-39
• 3.3 基于DSP28335的变频器控制程序设计39-45
• 3.4 变频器测量及保护系统45-46
• 3.5 变频器输出实验46-47
• 3.6 本章小结47-49
• 4 基于QNX的实时控制系统49-68
• 4.1 引言49
• 4.2 系统硬件基础49-51
• 4.3 基于1784板卡的电机转速测量系统51-62
• 4.4 磁通观察器的搭建62-64
• 4.5 基于QNX的实时控制程序设计64-67
• 4.6 本章小结67-68
• 5 双馈调速系统的测试与运行68-82
• 5.1 引言68
• 5.2 调速系统运行策略68-72
• 5.3 系统仿真结果72-76
• 5.4 样机实验结果76-78
• 5.5 实际运行数据78-81
• 5.6 本章小结81-82
• 6 总结与展望82-84
• 6.1 本文主要工作82-83
• 6.2 工作的不足与展望83-84
• 致谢84-85
• 参考文献85-91
• 附录I 攻读学位期间发表论文目录91-92
• 附录II 攻读学位期间参与的项目92

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本文编号：706657