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基于DSP的感应电动机四象限运行系统的研究

作　者: 郭文博
导　师: 杨贵杰
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 电气工程
关键词: 感应电动机 四象限运行 模型参考自适应
分类号: TM346
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 228次
引　用: 1次
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内容摘要


从20世纪60年代后期,感应电机以其低成本,高可靠性以及对环境很强的适应能力,在宽广的工业应用领域取代了直流电机。然而,随着各种先进的控制策略提出,新的问题也逐渐出现。首先,传统的调速系统中由于前端采用不可控整流器,会带来诸如:能量无法双向流动、网侧电流的非正弦化会对电网造成“污染”,限制了变频器的应用范围。此外,在各种控制策略中用到的多种传感器也会增加系统成本,降低系统工作的稳定性。随着电力电子技术的发展,尤其是PWM可控整流技术的提出,为实现感应电动机四象限运行提供了必要的条件。PWM可控整流器可以实现网侧电流的正弦化,并且运行于单位功率因数,还可以控制能量双向流动,弥补了二极管整流的不足,是现代整流的必然趋势。论文在深入分析国内外有关文献的基础上,提出了一种新型的感应电机四象限运行系统的控制策略。首先,文章介绍了感应电动机四象限运行的工作原理,从能量的角度分析了感应电动机四象限运行的过程,以及在电机运行于不同状态时PWM可控整流器的作用。并从感应电动机四象限运行系统的数学模型出发,分别提出了前端的PWM可控整流控制策略和后端的感应电机转子磁场定向矢量控制策略。然后,为了进一步简化系统结构,减小由过多传感器带来的不便,论文针对四象限运行系统的前后两部分,分别提出利用电流偏差调节方法闭环辨识电网电动势,利用交互式模型参考自适应方法同时辨识转子转速与定子电阻,以尽量减少传感器的使用数量。在Matlab/Simulink中对所设计的感应电动机四象限运行系统建模,分别在PWM可控整流与不可控整流条件下,对感应电动机四象限运行进行了仿真试验,通过仿真结果的对比分析可以看到四象限可控运行的优势,验证了理论的正确性。最后,以TI公司的DSP2812为控制器搭建了感应电机四象限运行系统硬件试验平台,对其中的主要硬件电路和软件程序设计做了介绍,由于试验条件有限,本文只对PWM整流器和感应电机矢量控制系统分别进行了实验验证,并对实验结果进行分析,验证本文提出的四象限运行系统的可行性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-17
  1.1 课题来源及研究的目的和意义  9-10
  1.2 感应电动机四象限运行控制技术概述  10-15
    1.2.1 PWM可控整流技术发展概述  12-13
    1.2.2 感应电动机矢量控制技术发展概述  13-15
  1.3 感应电动机四象限运行系统的关键技术及研究热点  15
  1.4 论文研究的主要内容及安排  15-17
第2章 感应电动机四象限运行系统的数学模型及控制策略  17-28
  2.1 引言  17
  2.2 感应电动机四象限运行系统工作原理  17-18
  2.3 电压型PWM整流器设计  18-23
    2.3.1 电压型PWM整流器数学模型分析  18-21
    2.3.2 PWM-VSR的控制策略研究  21-23
  2.4 感应电动机矢量控制系统  23-26
    2.4.1 三相感应电动机在两相坐标系下的数学模型  24-25
    2.4.2 转子磁链计算  25-26
    2.4.3 感应电机矢量控制策略  26
  2.5 本章小结  26-28
第3章 无传感器感应电动机四象限运行系统的控制策略  28-50
  3.1 引言  28
  3.2 无网侧电动势传感器的PWM可控整流控制策略  28-36
    3.2.1 网侧电动势重构原理  29-32
    3.2.2 Matlab仿真试验  32-36
  3.3 模型参考自适应辨识转子转速  36-44
    3.3.1 模型参考自适应原理  36-37
    3.3.2 交互式模型参考自适应辨识转子转速  37-40
    3.3.3 交互式模型参考自适应辨识定子电阻  40-42
    3.3.4 Matlab仿真试验  42-44
  3.4 感应电机四象限运行系统的Matlab仿真分析  44-49
  3.5 本章小结  49-50
第4章 基于DSP2812 的感应电动机四象限运行系统的数字化实现  50-65
  4.1 引言  50
  4.2 硬件平台设计  50-55
    4.2.1 TMS320F2812 的特点与结构  51-52
    4.2.2 采样电路设计  52-54
    4.2.3 功率驱动电路设计  54-55
  4.3 控制系统的软件设计  55-59
    4.3.1 PWM可控整流程序设计  55-57
    4.3.2 感应电机矢量控制程序设计  57-59
  4.4 实验结果及分析  59-64
    4.4.1 PWM可控整流/逆变试验  60-62
    4.4.2 感应电动机矢量控制实验  62-64
  4.5 本章小结  64-65
结论  65-67
参考文献  67-70
攻读硕士学位期间所发表的学术论文  70-71
附录  71-73
致谢  73

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 交流电机 > 感应电机
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