異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-全文預(yù)覽
【正文】 根據(jù)電機(jī)能量轉(zhuǎn)換的原理，電感為線性電感時(shí)，磁場(chǎng)儲(chǔ)能以及磁共能為 （215）電磁轉(zhuǎn)矩等于機(jī)械角位移的變化時(shí)，磁共能變化率為（將電流變化不計(jì)，約束為一個(gè)常值），而且機(jī)械角位移為，于是 （216）將式（214）代入式（215），由于考慮到了電感分塊矩陣的關(guān)系式，得 （217）又考慮到，代入式（217）得 （218）將式（29）代入式（218）并展開后，得(219)根據(jù)對(duì)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的理論研究，運(yùn)動(dòng)方程式為 （220）式中 ——異步電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； ——負(fù)載轉(zhuǎn)矩（包括摩擦阻轉(zhuǎn)矩）。先討論第一種情況，三相繞組的軸線在空間中彼此的相位相差是，如果假設(shè)氣隙磁通是正弦分布的，那么互感的值就應(yīng)該是，于是就有 （24） 關(guān)于第二種情況，也就是定、轉(zhuǎn)子繞組間的互感由于繞組的相對(duì)位置變化而變化時(shí)（見圖21），可分別表示為 （25） 在定子和轉(zhuǎn)子的兩相繞組的軸線重合時(shí)，兩者的互感值最大，就是最大互感。相對(duì)于定子互感的是定子一相的繞組交鏈的磁通最大互感值，而相對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子互感的是轉(zhuǎn)子一相繞組的交鏈中的最大的互感磁通，由于折算后的定子和轉(zhuǎn)子的繞組匝數(shù)相等，故=。1. 磁鏈方程異步電機(jī)每個(gè)繞組的磁鏈?zhǔn)撬旧淼淖愿写沛満推渌@組對(duì)它的互感磁鏈之和，因此，六個(gè)繞組可用下式表示。三相異步電機(jī)的物理結(jié)構(gòu)模型如圖1所示，定子三相繞組軸線、在空間中是固定的，轉(zhuǎn)子繞組軸線、以角速度隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。2 異步電機(jī)調(diào)速的基本理論 異步電機(jī)的三相數(shù)學(xué)模型因?yàn)樵谘芯慨惒诫姍C(jī)的數(shù)學(xué)模型時(shí)研究的是理想模型，所以需要對(duì)模型條件進(jìn)行假設(shè)[15]：1） 忽略空間內(nèi)的諧波，設(shè)三相繞組為對(duì)稱繞組，在空間中互相相差電角度，所產(chǎn)生磁動(dòng)勢(shì)沿氣隙按正弦規(guī)律分布；2） 忽略磁路的飽和影響，假設(shè)各繞組互感以及自感都是恒定的；3） 忽略鐵心中的損耗；4） 不考慮頻率變化和溫度變化對(duì)繞組電阻阻值和耗散功率的影響。設(shè)計(jì)采用TI公司生產(chǎn)的DSP芯片TMS320F2818作為控制核心并進(jìn)行了硬件控制電路設(shè)計(jì)[14]，另外還設(shè)計(jì)了相應(yīng)的以智能控制模塊為核心的逆變耦合電路、檢測(cè)電路、整流濾波電路以及保護(hù)電路。采用空間電壓矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）技術(shù)[13]，使得系統(tǒng)的控制效果突出于傳統(tǒng)的控制方法。具體原理如下：首先將電流的坐標(biāo)變換，將定子上的三相對(duì)稱電流、通過坐標(biāo)變換到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系dq坐標(biāo)系下兩相直流電流（同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，始終保持dq坐標(biāo)系中d軸與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)方向一致），即通過數(shù)學(xué)變換將三相交流電機(jī)的電子電流分解為兩個(gè)分量：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的勵(lì)磁分量和產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩分量，然后以控制電流電機(jī)的方式分別對(duì)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行單獨(dú)控制，再經(jīng)過變換方式把控制的結(jié)果轉(zhuǎn)換成隨時(shí)間變化的瞬間變量，所以系統(tǒng)控制頻率特性好、控制精度高、轉(zhuǎn)矩動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀矢量控制理論是由美國(guó)和德國(guó)的科學(xué)家在二十世紀(jì)七十年分別提出的理論[5][6]，經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的補(bǔ)充和完善，使得矢量控制技術(shù)在工農(nóng)業(yè)各種生產(chǎn)應(yīng)用中逐漸突出[7][8]。（2）研究矢量控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。詳細(xì)分析了轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和磁通調(diào)節(jié)器的工作原理，并根據(jù)各個(gè)調(diào)節(jié)器的原理對(duì)各個(gè)調(diào)節(jié)器進(jìn)行了相應(yīng)的設(shè)計(jì)。存檔日期： 存檔編號(hào)： 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)論 文 題 目：姓 名： 劉成成 學(xué) 院： 電氣工程及自動(dòng)化學(xué)院 專 業(yè)： 自動(dòng)化 班 級(jí) 、 學(xué) 號(hào)： 08電51 08285008 指 導(dǎo) 教 師： 甘良志 江蘇師范大學(xué)教務(wù)處印制摘 要目前廣泛研究應(yīng)用的異步電機(jī)調(diào)速技術(shù)有恒壓頻比控制方式、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等。在論述了三相異步電功機(jī)的磁場(chǎng)定向原理之后，又介紹了轉(zhuǎn)子磁鏈計(jì)算方法并設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)子磁鏈觀測(cè)器。關(guān)鍵詞： 異步電機(jī) 矢量控制 DSP處理器 AbstractAt present, the asynchronous motor velocity modulation, vector control and direct torque check etc. Are in detailed studies. This paper discusses the modulation method of asynchronous and wide velocity modulation scope.This paper points out the process of implementing vector transformation and explains how to work in pairs in the mathematical models of asynchronous motors in turns while elaborating the vector control principle in asynchronous motor. It introduces the putational method of rotor flux linkage and designed the visualizer for rotor flux linkage.This paper analyzes the working principles of magnetic flux regulator, torque regulator and RPM control and has designed all of them. Taking DSP as the control core, it has also designed the hardware of the vector controlling system in the asynchronous motor and has written the software program.It has applied the SIMULINK tool software in MATLAB to carry on the simulation to the controlling system of the magnetic closed loop vector and give the simulation result and the analysis of the result.Key words: Asynchronous Motor Vector Control Digital Signal Processors 目 錄摘 要 IAbstract II1 概述 1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)要求 1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 本設(shè)計(jì)的完成的主要工作 22 異步電機(jī)調(diào)速的基本理論 3 3 異步電機(jī)三相動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的數(shù)學(xué)表達(dá)式 4 電壓方程 7 轉(zhuǎn)矩方程 9 運(yùn)動(dòng)方程 9 坐標(biāo)變換 10 坐標(biāo)變換的基本思路 10 三
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