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异步电动机变频调速系统矢量控制的研究

作　者: 万冬
导　师: 黄劭刚
学　校: 南昌大学
专　业: 电机与电器
关键词: 矢量控制磁场定向电压矢量控制系统、PID控制 SVPWM
分类号: TM343
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着现代控制理论、电力电子技术的发展和生产需求,节能型、高性能的交流电机调速系统研究越来越来受重视。本文是以异步电机矢量控制系统为研究对象,对异步电机的矢量控制方法、硬件和软件设计进行了研究。本文在异步电机的数学模型基础上,对三种不同的磁场定向的矢量控制方法进行了分析比较。分析结果表明：三种控制方法在转速和转矩控制上完全相同,仅仅在磁链控制上有所不同。采用转子磁场定向控制,磁场控制与转矩控制完全解耦；采用定子和气隙磁场定向控制,磁场电流受转矩电流的干扰,需要对电流直接控制时的磁场电流进行解耦计算,但分别有利于弱磁控制和磁路饱和的处理。本文按电流矢量控制和电压矢量控制对调速系统进行了分类研究,给出了部分仿真模型,并进行了仿真分析和比较。研究结果表明,电流矢量控制系统的控制方法简单,转矩直接受电流控制,响应速度快、鲁棒性好,但是电流脉动大、谐波大、损耗高；电压矢量控制系统的控制方法相对复杂,转矩间接受电压控制,其响应速度和鲁棒性取决于转矩PI调节器的设计,但是,电流波形好、谐波小、损耗低。对于三种不同的磁场定向,电压矢量控制方法基本相同,仅仅只需改变磁链观测器的输出。因此本文采用电压矢量控制方法进行软件设计。本文对异步电动机矢量控制系统主电路、驱动电路、检测电路和主控电路进行了设计,给出了设计原理图和设计参数。其中主电路由整流电路、逆变电路、启动电路以及制动电路组成。驱动电路包括启动电路、制动电路和逆变电路的IGBT的驱动电路和驱动电源的设计。检测电路包括直流电压检测、三相电流检测以及温度检测。主控电路以TMS320X2812DSP为核心,并通过外接专用芯片进行各种故障检测和处理。本文介绍了异步电动机矢量控制系统的软件构成,给出了软件的主流程图和中断程序结构图,重点对矢量控制变频调速系统软件的PI调节器和SVPWM的控制进行了论述。文中采用传递函数分别对磁链、转矩和转速的PI调节器的参数设计进行了分析,给出了PI调节器的软件流程图。文中还对电压空间矢量的控制方法和DSP的事件管理器的应用进行了阐述,给出了电压调制软件流程图。

异步电动机变频调速系统矢量控制的研究

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