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多相电机电磁性能实验平台集控单元设计研究

作　者: 任晶
导　师: 夏加宽
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 多相电机 电磁性能 实验平台 集控单元 DSP和FPGA
分类号: TM343.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 46次
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内容摘要


与三相电机相比,多相电机能在供电电压有限的场合实现大功率运行,而且具有可靠性高,谐波分量少,脉动转矩小等特点,因此多相电机驱动系统特别适合于应用在电动汽车、舰船电力推进、航空航天等工业运输和军事场合。目前,多相电机的设计和应用得到科研工作者越来越多的关注和重视。然而在多相电机的设计过程中,由于多相电机的电磁性能容易受到变频器的参数、控制策略等影响,使电机设计的难度和复杂程度增加。为了便于研究多相电机的在不同控制方法下电磁转矩性能和效率等电磁性能,开发了专门用于多相电机电磁性能研究的实验平台系统,本文研究内容如下:1)介绍了多相电机及其控制驱动系统研究现状,建立了多相感应电机在自然坐标系和旋转坐标系下的数学模型,论述了多相电机电磁性能实验平台集控单元的设计思想和功能。2)对多相电机PWM调制策略及实现方法进行了研究,提出了一种基于DSP和FPGA构建多相PWM发生器的设计方法。3)对多相电机实验平台集控单元的总体结构和硬件进行了设计。在设计控制器的设计过程中,提出了一种DSP和FPGA并行通讯的实现方法。4)对多相电机实验平台集控单元的上位机软件和实验平台基础软件进行了设计。5)利用十五相感应电机对实验平台集控单元进行了实验和验证,表明该实验平台集控单元的控制方法的有效可行。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-15
  1.1 课题背景与选题意义  10-11
  1.2 多相电机及其控制系统研究现状  11-14
    1.2.1 多相电机概述  11-12
    1.2.2 国外研发状况  12-13
    1.2.3 国内研发状况  13-14
  1.3 主要研究工作  14-15
第二章 多相感应电机的数学模型及多相电机实验平台设计思想  15-28
  2.1 多相感应电机的数学模型  15-25
    2.1.1 多相电机相数定义  15-16
    2.1.2 多相感应电机在自然坐标系下的数学模型  16-19
    2.1.3 多相感应电机在d-q 坐标系下的数学模型  19-25
  2.2 多相电机实验平台设计思想  25-28
    2.2.1 多相电机实验平台设计思想  25
    2.2.2 多相电机实验平台结构设计  25-28
第三章 多相电机PWM 调制策略和实现方法研究  28-35
  3.1 多相PWM 调制策略  28-30
    3.1.1 电流跟踪型PWM  28
    3.1.2 空间矢量PWM  28
    3.1.3 随机PWM  28-29
    3.1.4 SPWM  29-30
  3.2 多相PWM 调制策略实现方法  30-31
  3.3 多相PWM 的实现方法  31-34
    3.3.1 FPGA 产生SPWM 的原理  31
    3.3.2 多相PWM 实现方法  31-34
  3.4 本章小结  34-35
第四章 多相电机实验平台集控单元设计  35-47
  4.1 多相电机实验平台集控单元总体结构设计  35-36
  4.2 多相电机实验平台集控单元硬件设计  36-40
    4.2.1 控制器设计  36-37
    4.2.2 DSP 最小系统电路设计  37-38
    4.2.3 DSP 与FPGA 的通讯接口设计  38-39
    4.2.4 DSP 与上位机的通讯接口电路设计  39-40
  4.3 多相电机实验平台集控单元软件设计  40-46
    4.3.1 集控单元上位机控制界面设计  40-42
    4.3.2 实验平台基础软件设计  42-44
    4.3.3 多相电机实验平台集控单元控制算法设计  44-46
  4.4 本章小结  46-47
第五章 实验验证  47-57
  5.1 多相电机实验平台集控单元实验验证  47-56
    5.1.1 单极性和双极性调制实验验证  47-48
    5.1.2 任意移相PWM 实验验证  48-50
    5.1.3 多相谐波注入PWM 实验验证  50-51
    5.1.4 十五相感应电机绕组独立PWM 实验  51-52
    5.1.5 不同载波频率PWM 实验验证  52-56
  5.2 本章小结  56-57
第六章 结论  57-58
参考文献  58-60
附录A 实验装置  60-63
在学研究成果  63-64
致谢  64

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 交流电机 > 异步电机 > 三相异步电机
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