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六脉波双变量交交变频调速系统恒最佳转差率控制策略研究

作　者: 王海军
导　师: 杜庆楠
学　校: 河南理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 六脉波交交变频 恒最佳转差率 力能指标 换流变压器
分类号: TM921.51
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 60次
引　用: 4次
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内容摘要


本文在三脉波双变量相控理论的基础上,研究了六脉波的双变量交交变频器控制理论及其在交交变频调速系统控制策略优化中的应用,并搭建实验平台给出了实验分析结果。首先,通过理论推导和Matlab/simulink软件仿真找到了能优化六脉波交交变频器输出波形和提高带载能力的晶闸管脉冲触发控制新方法,使交交变频器输出频率的理论上限从25Hz增加到42.85Hz,实际中可以用37.5Hz的输出带电机平稳运行;然后通过推导三相异步电动机总损耗最小的最佳转差率公式,提出恒最佳转差率U/f协调控制策略,在电机轻载时它通过U/f协调控制提高了异步电动机效率和功率因数,实现了全变频范围力能指标最优的控制目标;最后在设计制作六脉波的晶闸管换流电路、专用换流变压器和控制保护电路、开发控制保护软件程序的基础上搭建了六脉波双变量交交变频调速系统实验平台,在不同分频下验证理论研究成果和控制效果,并与仿真实验对比分析。实验结论认为,六脉波双变量控制理论正确实用,恒最佳转差率U/f协调控制策略能在很宽的变频范围和负载变化范围显著的提高异步电动机的力能指标。

全文目录


摘要  2-3
Abstract  3-7
1 绪论  7-17
  1.1 课题研究背景  7-8
  1.2 交交变频调速技术的发展与研究现状  8-13
    1.2.1 电力电子技术  9-10
    1.2.2 交流变频调速控制理论  10-12
    1.2.3 计算机和微电子技术  12
    1.2.4 变频调速技术发展趋势  12-13
  1.3 双变量交交变频理论的新发展  13-14
  1.4 课题研究目的和本文的主要工作  14-17
    1.4.1 课题研究目的  15
    1.4.2 本文的主要内容  15-17
2 六脉波双变量控制理论及其仿真  17-35
  2.1 双变量控制理论  17-25
  2.2 双变量控制的仿真与实现  25-34
  2.3 小结  34-35
3 双变量交交变频恒最佳转差率控制策略  35-61
  3.1 交交变频调速系统最小损耗研究  35-44
    3.1.1 调速系统功率流向与降耗可能性分析  35-38
    3.1.2 异步电动机稳态运行最佳转差率  38-40
    3.1.3 电源频率对电机运行的影响  40-42
    3.1.4 最佳转差控制下的功率因数  42-44
  3.2 恒最佳转差率 U/f 协调控制策略  44-50
    3.2.1 转差频率控制基本原理  44-45
    3.2.2 恒最佳转差率U/f 协调关系  45-48
    3.2.3 分频之间切换过程  48-49
    3.2.4 转速闭环调速系统构成  49-50
  3.3 恒最佳转差率 U/f 协调控制仿真  50-58
    3.3.1 仿真模型与实验设计  50-51
    3.3.2 仿真实验与波形分析  51-55
    3.3.3 仿真结论  55-58
  3.4 异步电动机启动过程研究  58-60
    3.4.1 异步电动机启动性能参数  58-59
    3.4.2 启动过程能耗分析  59-60
  3.5 小结  60-61
4 六脉波交交变频系统设计与制作  61-85
  4.1 变频系统主电路设计  61-71
    4.1.1 晶闸管换流电路的设计  62-63
    4.1.2 换流变压器的设计与制作  63-71
  4.2 控制保护电路的设计  71-77
    4.2.1 CPU 系统及扩展电路  71-72
    4.2.2 同步电路  72-74
    4.2.3 触发脉冲电路  74-75
    4.2.4 信号采集与键盘显示电路  75-77
  4.3 控制保护软件开发与设计  77-84
    4.3.1 编程环境介绍  77-79
    4.3.2 主程序结构与功能  79-82
    4.3.3 中断程序说明  82-84
    4.3.4 防干扰措施  84
  4.4 小结  84-85
5 实验总结与结果分析  85-101
  5.1 实验说明  85-87
    5.1.1 主要实验介绍  85
    5.1.2 实验系统及设备说明  85-87
  5.2 交交变频器输出实验及分析  87-97
    5.2.1 三分频输出实验研究  87-94
    5.2.2 其它分频下变频器输出实验  94-97
  5.3 最佳转差率 U/f 协调控制实验  97-100
    5.3.1 实验设计和说明  97-98
    5.3.2 恒最佳转差率协调电压实验  98-99
    5.3.3 调速过程谐波分析  99-100
  5.4 小结  100-101
6 研究结论与展望  101-103
  6.1 结论  101-102
  6.2 研究展望  102-103
参考文献  103-108
附录  108-109
致谢  109

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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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