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无刷双馈电机变频调速系统的研究

作　者: 崔军辉
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: 无刷双馈电机 直接转矩控制 系统仿真 TMS320LF2407A
分类号: TM921.51
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 199次
引　用: 3次
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内容摘要


无刷双馈电机是近年来发展起来的一种新型电机,它的转子上无任何滑动触点,除了坚固可靠外,该类电机的另一个特点是兼有笼型、绕线式感应电机和电励磁同步电机的共同优点。它既可作为交流调速电机,又可作为变速恒频发电机,同时,作为一种性能优良的新型电机,它在变频调速时所需要的变频器容量小,功率因数可调节,转差功率可反馈到电网。因此它越来越受到研究者的关注。本文就无刷双馈电机及其控制策略进行了深入的分析和研究,首先分析了无刷双馈电机的磁场调制工作原理、运行方式,并利用Matlab/Simulink建立了无刷双馈电机转子速d-q轴数学模型,仿真研究了电机在各种运行方式下的开环特性,仿真试验结果与理论分析基本吻合,获得了一些有价值的结论,为无刷双馈电机的闭环控制提供了依据。在对普通异步电机直接转矩控制(DTC)策略和无刷双馈电机工作原理深入研究的基础上,构建了基于u-i磁链模型的直接转矩控制系统仿真模型,在不同场合下通过观察转速和转矩波形进一步验证了无刷双馈电机DTC控制的良好调速性能。研究了无刷双馈电机DTC控制系统的转矩脉动问题,提出了三种减小转矩脉动的方法,有效地改善了无刷双馈电机直接转矩控制的性能。在无刷双馈电机直接转矩控制系统的数字化实现方面,本文在基于TMS320LF2407A的交流电机变频调速实验平台上完成各个模块的程序编写,并就主电路、控制电路、保护电路、检测电路的设计做了详细的说明,取得了一些阶段性的成果。本文所完成的工作,对无刷双馈电机的研制和直接转矩控制策略在无刷双馈电机上的实现具有参考价值。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
引言  9-10
1 绪论  10-13
  1.1 无刷双馈电机发展概述  10-11
    1.1.1 无刷双馈电机的发展及国内外研究现状  10-11
    1.1.2 无刷双馈电机的研究意义和应用前景  11
  1.2 本文主要工作  11-13
2 无刷双馈电机的工作原理  13-24
  2.1 无刷双馈电机的结构  13-14
    2.1.1 定子结构  13
    2.1.2 转子结构  13-14
  2.2 无刷双馈电机的磁场调制原理  14-16
  2.3 无刷双馈电机的运行方式  16-18
    2.3.1 异步运行方式  16-17
    2.3.2 同步运行方式  17
    2.3.3 双馈运行方式  17-18
    2.3.4 发电机运行方式  18
  2.4 无刷双馈电机的稳态分析  18-23
    2.4.1 稳态方程  18-21
    2.4.2 机电能量分析  21-23
  2.5 本章小结  23-24
3 无刷双馈电机的数学模型及仿真分析  24-34
  3.1 无刷双馈电机的数学模型  24-27
  3.2 开环仿真  27-33
    3.2.1 无刷双馈电机单馈运行的仿真  29-30
    3.2.2 无刷双馈电机同步运行的仿真  30-31
    3.2.3 无刷双馈电机双馈运行的仿真  31-33
  3.3 本章小结  33-34
4 无刷双馈电机直接转矩控制  34-52
  4.1 直接转矩控制在无刷双馈电机调速系统中的应用  34-35
  4.2 无刷双馈电机直接转矩控制  35-38
    4.2.1 无刷双馈电机直接转矩控制原理  35
    4.2.2 控制绕组磁链与电压矢量的关系  35-38
  4.3 控制绕组电压空间矢量的选择  38-42
    4.3.1 扇区的确定  38-39
    4.3.2 电压空间矢量的选择  39-42
  4.4 基于u-i 磁链模型的无刷双馈电机直接转矩控制仿真  42-45
    4.4.1 u-i 磁链模型  42-43
    4.4.2 u-i 磁链模型的仿真分析  43-45
  4.5 无刷双馈电机直接转矩控制转矩脉动分析  45-51
    4.5.1 产生转矩脉动的主要原因  45-46
    4.5.2 转矩脉动的数学分析  46-49
    4.5.3 减小转矩脉动的方法  49-51
  4.6 本章小结  51-52
5 无刷双馈电机调速系统的实现  52-67
  5.1 主控芯片的选择  52-54
  5.2 无刷双馈电机调速系统的硬件构成  54-63
    5.2.1 系统主电路  54-55
    5.2.2 驱动电路  55-57
    5.2.3 检测电路  57-60
    5.2.4 键盘和显示部分  60-61
    5.2.5 其它电路  61-63
  5.3 系统软件设计  63-66
    5.3.1 主程序设计  63-64
    5.3.2 中断程序设计  64-66
  5.4 本章小结  66-67
6. 系统调试  67-68
  6.1 实验的主要调试设备  67
  6.2 实验波形  67-68
结论  68-69
参考文献  69-73
附录A 电路原理图  73-74
附录B 程序  74-76
在学研究成果  76-77
致谢  77

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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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