基于空间矢量脉宽调制的异步电机变频调速控制研究

发布时间：2017-09-08 09:24

  本文关键词：基于空间矢量脉宽调制的异步电机变频调速控制研究

  更多相关文章： 矢量控制 变频调速 仿真数学模型 SVPWM

【摘要】：随着电子技术的发展和各种电机数学模型及控制算法的提出,电机的控制技术得到了空前发展,特别在单片机、数字信号处理器应用到电机调速控制中之后,各种高精度、优良控制特性和高效率的电机控制器得以应用,大大提高了异步电机转速控制性能。变频调速是电动机各种调速方式中效率最高、性能最好的调速方法,在整个交流调速中占有重要的地位。空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation:SVPWM)异步电机变频调速控制系统是近年来较新的交流电机调速控制技术,这种变频调速控制将空间矢量控制技术加入到变频调速中,可以达到较为理想的调速控制目的。本文主要对异步电机空间矢量脉宽调制变频调速控制系统进行建模与仿真研究。论文首先对比了异步电机调速控制技术的国内外发展情况和我国异步电机调速控制存在的问题;其次在分析了异步电机的组成和基本结构的基础上,对其电机线性ABCS模型进行了详细分析,对得出的三相异步电动机的电压方程、磁链方程、电磁转矩方程和机电运动方程进行了详细的研究,分析得出了异步电机在各个坐标系中的数学模型,实现了将异步电机高阶次、非线性的数学模型及多变量耦合转变为类似直流电动机的模型,从而实现了磁通和转矩的独立控制,使得控制异步电机更加便捷;第三,根据电动机有功功率和无功功率合理匹配的原则,在考虑铁耗变化的情况下,使电机得到最大效率的运行;最后,对空间矢量脉宽调制控制系统的基本理论、基本思想和控制原理进行了阐述,为计算SVPWM奠定了基础。通过MATLAB/SIMULINK的仿真平台中仿真工具的使用,实现了空间坐标的变换,以抽油机所用异步电机为对象,建立电机模型。并对所建立的异步电动机的异步电机SVPWM控制模型的稳态特性、动态特性、有扰动情况以及系统参数变化等因素对系统性能的影响进行了仿真研究。仿真研究结果表明,SVPWM异步电机调速控制具有良好的电机调速控制特性,为新的交流电机调速控制方法的研究与实现奠定了基础。
【关键词】：矢量控制 变频调速 仿真数学模型 SVPWM
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM343;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 前言9-13
• 1．研究的背景及意义9
• 2．异步电机的发展概况9-10
• 3．变频调速的发展概况10
• 4．国内外交流变频调速发展概况10-11
• 5．论文研究内容及组织安排11-13
• 第一章 异步交流电机的基本原理及数学模型13-26
• 1.1 异步电机的基本结构13-15
• 1.2 直流电机与异步电机的特性15-16
• 1.3 异步电机的节能控制16
• 1.4 异步电机的最大效率控制16
• 1.5 异步电机线的性ABCS模型16-21
• 1.5.1 电压方程式17
• 1.5.2 磁链方程式17-18
• 1.5.3 电磁转矩方程式18-19
• 1.5.4 机电运动方程式19-20
• 1.5.5 电机的数学模型20-21
• 1.6 三相异步电动机的建模研究21-25
• 1.6.1 电压方程式22
• 1.6.2 磁链方程式22-24
• 1.6.3 转矩方程式24
• 1.6.4 运动方程式24-25
• 1.6.5 三相电动机的模型建立25
• 1.7 本章小结25-26
• 第二章 电动机有功功率和无功功率的合理匹配26-32
• 2.1 功率合理匹配的原则26-27
• 2.2 在节能变频控制中功率合理匹配理论的运用27-31
• 2.2.1 等值电路27-28
• 2.2.2 电机的效率28-30
• 2.2.3 功率匹配原理的适用范围30-31
• 2.2.4 与效率特性结论的区别31
• 2.3 本章小结31-32
• 第三章 SVPWM变频调速矢量控制系统研究32-37
• 3.1 矢量控制的基本思想32-33
• 3.2 矢量控制的基本原理33
• 3.3 空间矢量数学模型33-34
• 3.3.1 电压方程33-34
• 3.3.2 磁连方程34
• 3.3.3 机械方程34
• 3.4 实现SVPWM算法的步骤34-36
• 3.4.1 电压扇区的分配34-35
• 3.4.2 相邻的电压矢量的作用时间35-36
• 3.4.3 合成输出的PWM信号36
• 3.5 本章小结36-37
• 第四章 SVPWM变频调速矢量控制系统的仿真研究37-55
• 4.1 概述37-38
• 4.2 抽油机电机模型仿真研究38-41
• 4.3 坐标变换的仿真研究41-45
• 4.3.1 3S/2S变换41-42
• 4.3.2 2S/2r变换42-43
• 4.3.3 2r/2S变换43-44
• 4.3.4 2S/3S变换44-45
• 4.4 异步电动机矢量控制系统的仿真45-54
• 4.4.1 按转子磁场定向的矢量控制的实现45-47
• 4.4.2 SVPWM模块的实现47-52
• 4.4.3 矢量控制系统仿真52-54
• 4.5 本章小结54-55
• 结论55-56
• 参考文献56-58
• 作者简介、发表文章及研究成果目录58-59
• 致谢59-60

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本文编号：813209