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提升机绕线电机转子压/频同步控制系统的研究

作　者: 杨亚杰
导　师: 宋书中；葛玻
学　校: 河南科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: PWM整流矢量控制转子变频提升机双馈调速
分类号: TD633
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

矿井提升机拖动电机常采用绕线式异步电机,其电力拖动控制常采用转子回路串电阻的有级调速方式,存在机械特性软、调速性能不高和能耗大等缺点。对于6KV/10KV高压电机调速系统,要实现全转速范围的无级调速,常用定子变频调速方式,因电压高,存在着元件耐压和解决能量回馈等问题,导致系统结构复杂,可靠性低。为了有效地实现对提升机的控制,本文利用绕线式异步电机转子可以外加控制装置的特点,将变频器调速技术应用到转子侧,实现用低压变频器调节高压电机转速,降低了技术复杂度,增强了可靠性,并具有一定的节能作用。分析研究了三相异步电机转子侧变频调速方法,采用双馈调速系统,对电机数学模型与控制策略、三相PWM(Pulse Width Modulation)整流器的控制策略进行了研究。选择全控型器件IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)组成的电压型双PWM变频主电路,可分为两大模块:AC/DC整流模块和DC/AC逆变模块,两部分通过具有直流储能环节的直流母线相联接,整体硬件结构相对简单,且可对两个模块分别采取不同的控制策略,实现能量的双向流动,并实现能量的双向流动。系统网侧的PWM整流器与变压器连接,选择电压电流双闭环矢量控制方案,实现变频器直流环节电压的恒定,保证交流输入电流和输入电压的相位相同,从而实现单位功率因数运行状态。对于与转子侧相连的PWM整流器,选择定子磁场定向的矢量控制方案,根据采样得到的电机转速、电压和电流等信号,将变频器直流回路的电压变换成频率、相位和幅值可调的交流电压,加到绕线电机的转子侧,实现转子电压/频率的同步跟踪,改进了现存双PWM整流变频器的控制策略,实现转矩控制及转速控制。仿真结果验证了所提方案的可行性和有效性。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-7
第1章绪论  7-16
  1.1 课题研究的背景和意义  7-8
  1.2 矿井提升机调速研究现状  8-15
    1.2.1 定子侧高压变频调速  12-13
    1.2.2 转子侧变频调速  13-15
  1.3 本文的主要工作  15-16
第2章提升机双馈调速系统的分析  16-27
  2.1 双馈调速系统的主电路结构和原理  16-17
  2.2 双馈调速系统运动状态的分析  17-19
  2.3 提升机双馈调速系统  19-26
    2.3.1 提升机调速的负载特性  19-20
    2.3.2 双馈调速系统的控制策略  20-24
    2.3.3 双馈调速系统的矢量控制  24-25
    2.3.4 双馈调速系统的特点  25-26
  2.4 本章小结  26-27
第3章转子变频调速方法研究  27-46
  3.1 转子变频调速系统  27-31
    3.1.1 转子变频调速系统基本方法  27-28
    3.1.2 转子变频调速系统结构  28-29
    3.1.3 转子变频调速系统的控制  29-31
  3.2 转子压/频同步跟踪控制  31-45
    3.2.1 网侧PWM 整流器的矢量控制  32-39
    3.2.2 转子变频调速逆变器的控制  39-45
  3.3 提升机转子变频调速系统  45
  3.4 本章小结  45-46
第4章转子变频调速系统的实验分析  46-67
  4.1 转子变频调速系统的仿真分析  46-51
    4.1.1 系统参数的选择和设置  46-47
    4.1.2 系统仿真分析  47-51
  4.2 转子变频调速的工程实验结果  51-58
    4.2.1 现场调试原理图  51-53
    4.2.2 现场调试结果  53-58
  4.3 转子变频调速对提升系统的改造  58-66
  4.4 结果分析  66
  4.5 本章小结  66-67
第5章结论  67-69
  5.1 结论  67
  5.2 展望  67-69
参考文献  69-73
致谢  73-74
攻读硕士学位期间的研究成果  74

提升机绕线电机转子压/频同步控制系统的研究

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