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基于DSP的双馈电机系统节能技术的研究

作　者: 孙秉斌
导　师: 林成武
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 无功功率补偿 变频调速 双馈电机 电机系统节能
分类号: TM359.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


电机行业“十二五”规划纲要中明确指出我国要大力推广高效电机的使用,双馈电机系统节能是实现电机高效运行的一种手段。本文通过对双馈电机的构造及其原理进行分析,从双馈电机的变频调速及无功功率补偿技术对双馈电机进行了研究,并且根据双馈电机的原理建立了双馈电机的控制模型。根据其控制模型的特点,提出了双馈电机无功功率补偿技术的控制理论。根据双馈电机的控制原理,搭建了双馈电机实验平台,自行设计了双馈电机转子励磁系统,及双馈电机参数监测系统,采用脉宽调制技术对双馈电机进行变频调速及无功功率补偿,实现双馈电机系统节能。通过对绕线式异步电机的原理及特性、启动方式与调速方式相关理论的研究,建立了双馈电机的数学模型。通过对双馈电机数学模型进行分析,建立了双馈电机的电路模型与控制模型,在此基础上研究了双馈电机转子励磁的控制方法与策略,同时研究了双馈电机变频调速的原理与其具体的实现方法,采用脉宽调制技术,对转子进行励磁,采用规则采样法生成SPWM信号。并且提出了无功功率补偿技术,及其相关原理,并进行了详细的分析,从理论上达到了双馈电机系统节能的效果。然后根据实验的需要,自行设计了双馈电机控制系统,包括实验控制柜,双馈电机转子励磁的整流逆变系统,电机参数的检测模块,及用于无功功率补偿技术的主控制芯片模块,并且采用DSP对电机转子励磁部分进行控制,可以控制双馈电机转子励磁电流的幅值、频率及相位,为双馈电机的变频调速和无功功率补偿实验搭建了实验平台。理论分析和仿真结果表明,所建立的双馈电动机无功功率补偿模型和控制策略是可行的,不仅能充分利用电动机的储备容量,而且能向电网输出无功功率,能够提高系统的运行效率,节约电能。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-14
  1.1 课题背景  10-11
  1.2 我国电机系统能效现状  11
  1.3 节能技术研究状况  11-12
  1.4 课题研究的主要内容  12-14
第二章 双馈电机理论研究  14-29
  2.1 双馈电机工作原理及其运行状态  14-17
  2.2 双馈电机的启动及双馈运行  17-21
  2.3 双馈电机的变频调速  21-24
  2.4 变频调速的实现方法  24-29
    2.4.1 SWPM 控制的基本原理  25-27
    2.4.2 频率调节  27
    2.4.3 幅值调节  27-28
    2.4.4 分段同步调制技术  28-29
第三章 双馈电机的数学模型及无功功率补偿技术  29-39
  3.1 无功功率的意义及影响  29
  3.2 双馈电机的数学模型  29-35
    3.2.1 双馈电机的abc 模型  29-33
    3.2.2 两相静止坐标系下的双馈电机数学模型  33-34
    3.2.3 两相同步旋转坐标系下的双馈电机数学模型  34-35
  3.3 双馈电机无功补偿的控制特性  35-39
    3.3.1 无功补偿的控制策略  35-37
    3.3.2 无功补偿技术对电机储备容量的利用  37-39
第四章 双馈电机节能系统实验平台  39-56
  4.1 双馈电机实验平台  40
  4.2 实验控制系统  40-42
  4.3 转子励磁系统的设计  42-44
    4.3.1 整流电路设计  42
    4.3.2 隔离电路设计  42
    4.3.3 全桥逆变电路  42-43
    4.3.4 驱动电路  43-44
  4.4 检测电路  44-52
    4.4.1 电流检测电路  44-46
    4.4.2 定子侧电压检测  46-49
    4.4.3 电压峰值检测电路  49-50
    4.4.4 转子侧电压检测  50-51
    4.4.5 转速测量电路  51-52
  4.5 主控制器  52-56
    4.5.1 TMS320LF2407 简介  52
    4.5.2 利用定时器1 生成SPWM 信号的基本设置  52-53
    4.5.3 QEP 电路模块  53-54
    4.5.4 TMS320LF2407 的引脚功能说明  54-56
第五章 双馈电机系统节能的实验及仿真  56-68
  5.1 逆变器生成SPWM 波的实验  56-61
  5.2 双馈调速实验  61-62
  5.3 双馈电机无功补偿仿真实验  62-68
第六章 结论  68-69
参考文献  69-71
在学研究成果  71-72
致谢  72

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 特殊电机 > 其他
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