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双PWM变频调速系统的研究

作　者: 刘峰
导　师: 贾华
学　校: 内蒙古科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: PWM整流器 电压型逆变器 SVPWM MATLAB仿真 DSP控制器
分类号: TM921.51
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


普通的变频器,由于其整流环节不可控,故存在电流谐波大、能量不可双向流动及网侧功率因数低的缺点。双PWM变频调速系统的特点是用PWM整流器来取代不可控整流器,这样可以有效地消除变频器对电网的谐波污染,提高功率因数,节约能源,同时提升变频器的调速性能。双PWM变频调速系统包括PWM整流和PWM逆变两部分,但是关键技术在于PWM整流部分。本文介绍了PWM整流器的工作原理,推出基于开关函数的数学模型,并在此基础上引入坐标系变换理论,进而得出两相旋转坐标系下的数学模型。应用前馈解耦控制技术,设计了基于PI调节器的电流闭环和电压闭环的双闭环控制系统,在MATLAB提供的Simulink仿真环境下进行了仿真实验,证明了系统的正确性和可行性。对变频调速系统的研究中,从理论上分析和比较了异步交流电动机变频调速的几种控制方案,重点研究了SVPWM技术在交流电动机变频调速系统中的应用,并对逆变部分进行了仿真实验。本文在理论分析的基础上,设计了双PWM变频调速系统装置,包括主电路、控制电路、采样电路、转速检测电路及同步电路。采用TI公司的F2812DSP芯片实现了SVPWM波形的仿真。本文的理论分析和仿真为研究和开发双PWM变频调速系统提供了实用的理论依据。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
1 概论  9-12
  1.1 课题研究背景  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-12
2 双PWM 变频调速系统  12-20
  2.1 双PWM 变频调速结构及特点  12-13
  2.2 电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制原理  13-20
    2.2.1 电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）基本原理  13-15
    2.2.2 电压空间矢量脉宽调制的坐标变换  15-18
    2.2.3 电压空间矢量脉宽调制合成原理  18-20
3 电压型PWM 整流器理论分析与研究  20-36
  3.1 单相全桥电压型PWM 整流器基本原理  20-21
  3.2 三相电压型PWM 整流器基本原理  21-27
    3.2.1 三相电压型PWM 整流器基本结构  21-22
    3.2.2 三相电压型PWM 整流器数学模型  22-27
  3.3 三相电压型PWM 整流器控制系统的设计  27-36
    3.3.1 电流内环设计  28-30
    3.3.2 电压外环设计  30-32
    3.3.3 交流侧电感的选取  32-33
    3.3.4 直流侧电容的选取  33-36
4 PWM 逆变器理论分析与研究  36-40
  4.1 交流变频调速系统的主要控制方法  36-37
  4.2 变频调速矢量控制技术  37-38
  4.3 转子磁链定向的矢量控制原理  38-40
5 仿真与结果分析  40-50
  5.1 各基本模块的搭建  40-45
    5.1.1 坐标变换模块的搭建  40-41
    5.1.2 SVPWM 波形发生模块的搭建  41-45
  5.2 电流控制的PWM 整流器的仿真及其波形分析  45-48
    5.2.1 基于dq 坐标系电流控制方法的PWM 整流器仿真  45-48
  5.3 电压型PWM 逆变器系统的仿真及波形分析  48-50
6 双PWM 变频调速系统硬件设计  50-58
  6.1 双PWM 变频调速系统的主电路设计  50-53
    6.1.1 功率开关元件的选取  51-52
    6.1.2 IPM 驱动电路设计  52
    6.1.3 IPM 驱动电源设计  52-53
  6.2 控制芯片的选取  53-54
  6.3 采样电路与同步电路设计  54-58
    6.3.1 电流采样电路设计  54-55
    6.3.2 电压采样电路设计  55-56
    6.3.3 同步电路设计  56
    6.3.4 速度检测电路设计  56-58
7 双PWM 变频调速系统的SVPWM 软件设计  58-63
  7.1 SVPWM 软件设计  58-62
    7.1.1 SVPWM 的软件模式方案  58-59
    7.1.2 SVPWM 的硬件模式方案  59-60
    7.1.3 两种产生SVPWM 方案的比较  60-61
    7.1.4 SVPWM 的硬件实现设计流程  61-62
  7.2 基于DSP2812 的SVPWM 的实验结果  62-63
结论和展望  63-64
参考文献  64-67
附录（基于DSP2812 的SVPWM 部分程序）  67-73
在学研究成果  73-74
致谢  74

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电气化、电能应用 > 电力拖动（电气传动） > 控制系统 > 变频控制系统
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