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基于dsPIC三相异步电动机变频调速系统研究

作　者: 李中立
导　师: 龚淑秋
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 矢量控制转子电阻模型参考自适应辨识系统转子磁场定向
分类号: TM343
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

在二十世纪后期，电力电子器件和微处理器的高速发展为交流调速系统取代直调速系统提供了技术支持。三相异步电动机运动控制领域的应用十分广泛，由于其自身的结构和运行特点，异步电动机具有很多独特的优点，本文主要从异步电动机数学模型、系统建立和控制器设计三个方面进行深入的研究。交流调速系统功率逆变电路采用电流滞环SPWM控制技术，根据异步电动机在两相静止坐标系下的状态方程，建立电动机的动态数学模型。设计基于dsPIC控制系统结构，主控芯片采用dsPIC30F5015，使系统控制更加简洁高效。在运动控制领域中，广泛采用机理简单、结构改变灵活的常规PID控制方式，但是，其参数的整定依赖于电动机的精确数学模型，建立的数学模型越精确，控制效果也就越好。然而，由于电动机会在各种工况下运行，无法避免会受到外界运行环境的影响，电动机运行参数会随着外界环境及其自身温升、集肤效应等发生改变，此时如果还用原参数去计算转子磁链，电动机定子电流的励磁分量、转矩分量会产生误差从而影响调速系统动态性能。针对异步电动机的这种实际特点，本文提出了一种新的转子电阻辨识方法，根据李雅普若夫稳定性理论推导出转子电阻参数的自适应律，大大改善系统的控制精度。在MATLAB仿真环境下对转子电阻参数辨识的调速系统进行仿真研究，验证转子电阻参数对矢量控制系统的影响和参数辨识的有效性，验证了在该控制策略下调速系统具有较强的鲁棒性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-16
  1.1 直流调速系统发展  10-11
  1.2 电力电子器件发展  11-12
  1.3 交流调速的发展  12-13
  1.4 现代交流调速技术的发展趋势  13-14
  1.5 课题研究意义及主要内容  14-16
第二章三相异步电动机矢量控制基本原理  16-25
  2.1 简介  16-17
  2.2 坐标变换理论  17-19
    2.2.1 三相静止与两相静止坐标系的变换  17-18
    2.2.2 两相静止和两相旋转坐标系的变换  18-19
  2.3 异步电机数学模型的建立  19-23
    2.3.1 异步电动机在三相静止坐标系上的数学模型  20-21
    2.3.2 异步电动机两相旋转坐标系下的数学模型  21-23
  2.4 异步电动机转子磁场定向矢量控制原理  23-24
  2.5 本章小结  24-25
第三章异步电动机转子电阻参数辨识  25-33
  3.1 模型参考自适应理论  25-26
  3.2 矢量控制与磁场精确定向  26-29
  3.3 转子电阻自适应律推导  29-32
  3.5 本章小结  32-33
第四章异步电动机调速系统设计  33-43
  4.1 系统硬件总体结构  33
  4.2 主电路设计  33-36
  4.3 控制电路设计  36-41
    4.3.1 dsPIC5015 简介及最小系统实现  37-38
    4.3.2 电流电压检测电路设计  38-39
    4.3.3 速度量采集电路电路设计  39-41
  4.4 转子磁场定向矢量控制系统  41-42
  4.5 本章小结  42-43
第五章系统软件的设计  43-54
  5.1 PWM 调制原理  43-45
  5.2 dsPIC5015 寄存器设置  45-46
  5.3 死区时间设置  46-47
  5.4 MPLAB 集成开发环境概述  47-48
  5.5 调速系统软件部分设计  48-49
  5.6 调速系统软件部分具体实现  49-53
    5.6.1 电流、电压采样模块实现  49-51
    5.6.2 电动机转速采样模块实现  51-52
    5.6.3 PI 调节模块实现  52-53
  5.7 本章小结  53-54
第六章基于 Simulink 的系统仿真  54-62
  6.1 矢量变换的建模与仿真  54-55
  6.2 转子电阻参数对调速系统的影响仿真  55-56
  6.3 转子电阻自适应辨识仿真  56-61
  6.4 本章小结  61-62
第七章结论  62-63
参考文献  63-65
在学研究成果  65-66
致谢  66

基于dsPIC三相异步电动机变频调速系统研究

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