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基于铁耗模型的感应电机最大效率矢量控制系统研究

作　者: 陈鹏麒
导　师: 夏长亮
学　校: 天津大学
专　业: 电机与电器
关键词: 感应电机铁耗矢量控制最大效率 DSP
分类号: TM346
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

在电力传动领域中,感应电机传动系统的用电量占到了全国用电量的一半以上,而在感应电机损失的电能中,80%以上是来自定转子的铜耗与铁耗。变频调速技术的发展虽然大大降低了感应电机的损耗,但是其轻载运行效率较低的问题依然存在。在能源问题日趋严重的今天,研究变频调速感应电机在轻载时的节能问题,提高其运行效率,对节约能源、控制环境污染等方面都有着重要的意义。本论文对比了忽略铁耗等效电阻与考虑其影响的感应电机数学模型,在学习了传统的矢量控制策略的基础上,提出了基于铁耗模型的感应电机矢量控制。并在SIMULINK下搭建了感应电机仿真模型,该模型完全模拟现实电机的参量输入。在仿真中分析对比了考虑铁耗电阻的电机模型与忽略这一等效电阻的动静态区别。在建立此电机模型的基础上分析了电机损耗的组成,研究了矢量控制下感应电机轻载稳态时的最大效率控制原理。介绍了基于搜索法的最小输入功率控制,与基于模型损耗的最优励磁控制,分析了了两者的优缺点研究了电机损耗与电机参数、负载转矩的关系,在基于铁耗模型的矢量控制下,建立模型损耗的感应电机效率运行控制系统,更加精确的完成转子磁场的定向问题。仿真结果表明,改进的矢量控制系统应用于电机最优磁通控制时,在保证电机稳态特性的同时可以显著减少总损耗,提高电机运行效率。最后,以电机控制DSP芯片TMS320F2812为核心,完成了矢量控制下感应电机的效率运行控制系统,对整个软硬件系统进行介绍。

全文目录

中文摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-14
  1.1 课题研究背景  8-12
    1.1.1 交流变频调速系统现状  8-10
    1.1.2 交流变频调速系统发展方向  10
    1.1.3 交流变频调速系统节能技术  10-12
  1.2 本课题研究的主要内容与意义  12-14
第二章感应电机矢量控制理论  14-25
  2.1 感应电机数学模型  14-16
  2.2 基于传统模型的矢量控制  16-21
    2.2.1 磁通运算法  18-20
    2.2.2 转差频率法  20-21
  2.3 基于铁耗模型的感应电机矢量控制  21-24
  2.4 小结  24-25
第三章基于铁耗模型的最大效率矢量控制系统原理  25-34
  3.1 感应电机的损耗分析  25-27
  3.2 最小输入功率控制  27-30
  3.3 基于损耗模型的最优励磁控制  30-32
  3.4 基于铁耗模型的最优励磁矢量控制  32-33
  3.5 小结  33-34
第四章基于铁耗模型的最大效率矢量控制系统仿真  34-42
  4.1 基于铁耗模型的感应电机仿真  34-37
  4.2 感应电机最大效率矢量控制仿真  37-41
  4.3 小结  41-42
第五章基于铁耗模型的最大效率矢量控制系统实现  42-55
  5.1 系统硬件设计  42-47
    5.1.1 DSP芯片简介  43-44
    5.1.2 驱动电路  44-45
    5.1.3 电流检测电路  45-46
    5.1.4 转速检测电路  46-47
  5.2 系统软件设计  47-53
    5.2.1 电压空间矢量调制  49-51
    5.2.2 电机转速计算  51-53
    5.2.3 转子磁场定向  53
  5.3 实验结果  53-54
  5.4 小结  54-55
第六章结论与展望  55-57
参考文献  57-60
发表论文和科研情况说明  60-61
致谢  61

基于铁耗模型的感应电机最大效率矢量控制系统研究

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