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基于80C196MC的双馈电机控制技术的研究

作　者: 朱建光
导　师: 冯丽辉；林成武
学　校: 昆明理工大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 双馈调速 多功能变流器 80C196MC单片机 控制技术
分类号: TM301.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
下　载: 1726次
引　用: 3次
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内容摘要


双馈电机调速是一种先进的调速技术，可用于电机的调速和变速恒频发电，并能实现电机定子侧功率因数的调节。由于双馈电机调速系统通常采用双向变流器，控制技术复杂，成本较高，限制了它的应用。 本文设计了一种适用于双馈电机多种运行状态的多功能变流器的拓扑结构，它将整流器、斩波器与逆变器结合在一起，能完成电机的软启动、斩波、双馈调速。运用了复杂可编程逻辑器件CPLD简化了控制电路设计的结构。提出了基于80C196MC单片机控制的将斩波与双馈相结合的新控制策略，推导出了变流器输出初值的控制算法，实现了低于同步速、同步速和高于同步速运行状态的可靠转换和平滑过渡。 系统对双馈电机调速时所用到的参数进行了准确的测量，并实现了闭环控制，提高了系统的性能。通过控制转子绕组励磁电流的频率来调节转速，可使变流器的容量减小，降低调速成本和控制技术的复杂性。 在研究控制策略和控制算法的基础上，研制了一套实验装置，建立了强大的实验研究硬件平台。实验结果证明了所提出的控制策略与控制算法的正确性。此实验装置不仅适用于有刷双馈调速，同样也适用于无刷双馈调速，而且可应用于变速恒频风力和水利发电，有广泛的应用前景。

全文目录


第1章 绪论  37-42
  1．1 双馈电机调速的意义  37
  1．2 双馈调速的技术发展现状  37-38
  1．3 双馈电机的工业应用前景  38
  1．4 双馈电机调速基本结构和原理  38-40
    1．4．1 基本结构  38-39
    1．4．2 基本原理  39-40
  1．5 课题的来源及主要研究的内容  40-42
    1．5．1 多功能变流器的设计要求  40
    1．5．2 控制器的设计要求  40-41
    1．5．3 控制方法的研究  41-42
第2章 主电路和控制电路的设计  42-57
  2．1 主电路的设计  42-45
    2．1．1 软启动与斩波调阻调速模式  44-45
    2．1．2 同步速运行模式  45
  2．2 电路中器件的选择  45-47
    2．2．1 绝缘栅双极晶体管（IGBT）的选择  45-46
    2．2．2 确定电压额定值U_（CEP）  46
    2．2．3 确定电流额定值  46-47
  2．3 驱动电路的设计  47-51
    2．3．1 对极驱动的要求  47-48
    2．3．2 IR2132的基本原理  48-51
  2．4 控制电路的总体设计  51-57
    2．4．1 键盘功能的设计  51-53
    2．4．2 液晶显示模块的运用  53-54
    2．4．3 传感器的选用  54-56
    2．4．4 光电编码器  56-57
第3章 80C196MC的应用研究  57-73
  3．1 80C196MC单片机的功能  57-64
    3．1．1 80C196MC单片机的特点  57-58
    3．1．2 波形发生器WG原理与功能  58-61
    3．1．3 脉宽调制器  61
    3．1．4 模拟／数字转换器A／D  61-62
    3．1．5 事件处理器阵列EPA  62-63
    3．1．6 外设事务服务器PTS  63-64
  3．2 SPWM脉宽调制技术的研究  64-69
    3．2．1 PWM技术的类别  64-65
    3．2．2 正弦脉宽调制（SPWM）  65-68
    3．2．3 用80C196MC的波形发生器实现正弦脉宽调制  68-69
  3．3 控制算法  69-73
    3．3．1 频率控制  69-70
    3．3．2 幅值控制  70
    3．3．3 相位控制  70-71
    3．3．4 相序控制  71
    3．3．5 控制算法流程图  71-73
第4章 双馈电机控制参数的检测  73-92
  4．1 转子电流的测量  73-79
    4．1．1 采样转子电流的80C196MC A／D转换器的设置  73
    4．1．2 放大电路的设计  73-74
    4．1．3 滤波器的设计  74-77
    4．1．4 电机转子频率的测量  77-78
    4．1．5 相位的补偿和馈入点的选择  78-79
    4．1．6 变流器输出相序的确定  79
  4．2 功率因数的测量  79-82
    4．2．1 直接测量电压和电流的相位差  80-81
    4．2．2 另一个CPU测量功率因数再传给80C196MC  81
    4．2．3 利用A／D采样电压、电流的值计算出功率因数  81
    4．2．4 利用捕捉、比较功能模块测量功率因数  81-82
  4．3 CPLD在系统中的应用  82-86
    4．3．1 XC9527 CPLD介绍  82-84
    4．3．2 CPLD的设计步骤  84
    4．3．3 CPLD的具体应用  84-86
  4．4 数据的传输  86-91
    4．4．1 PTS SIO控制模块的设置  87-88
    4．4．2 PTS ASIO接收方式  88-91
    4．4．3 PTS ASIO发送方式  91
  4．5 软件的总体设计  91-92
第5章 实验结果和误差分析  92-98
  5．1 实验装置的框图  92-93
  5．2 实验的波形及分析  93-95
    5．2．1 SPWM的实际波形  93-94
    5．2．2 电机的启动及调速波形  94-95
  5．3 低于和高于同步速的调速特性  95-96
  5．4 参数测量的误差分析  96-98
    5．4．1 向转子馈入电流时的相位误差  96-97
    5．4．2 电压测量的误差  97-98
第6章 结论  98-99
作者在学期间发表的论文  99-100
致谢  100-110
参考文献  101-104
附录（程序清单）  104-110

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 一般性问题 > 电机原理 > 电机的控制
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