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交流異步電動(dòng)機(jī)矢量控制調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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資料類別
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電子電工畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） |
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課程(專業(yè))
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電氣工程與自動(dòng)化 |
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關(guān)鍵詞
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異步電機(jī)|矢量控制|轉(zhuǎn)差頻率 |
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適用年級(jí)
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大學(xué) |
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身份要求
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普通會(huì)員 |
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金 幣
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40 �。�金幣如何獲得？） |
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文件格式
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word |
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文件大小
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593K |
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發(fā)布時(shí)間
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2013-02-16 17:51:00 |
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無(wú) |
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下載次數(shù)
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1 |
| 發(fā)布人 |
fei62008 |
內(nèi)容簡(jiǎn)介：
交流異步電動(dòng)機(jī)矢量控制調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)，畢業(yè)論文，全文共46頁(yè)，19407字。
前 言
由于直流調(diào)速的局限性和交流調(diào)速的優(yōu)越性，以及計(jì)算機(jī)技術(shù)和電力電子器件的不斷發(fā)展，異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速技術(shù)正在快速發(fā)展之中。在現(xiàn)代微機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展下，計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度不斷提高，指令的執(zhí)行速度也達(dá)到了前所未有的高度，使得復(fù)雜算法應(yīng)用計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)算、執(zhí)行成為可能。經(jīng)過(guò)最近十幾年的應(yīng)用開發(fā)，交流異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能己經(jīng)優(yōu)于直流調(diào)速系統(tǒng)。
目前廣泛研究應(yīng)用的異步電動(dòng)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。本論文中所討論的是交流異步電動(dòng)機(jī)矢量控制調(diào)速方法，相對(duì)于恒壓頻比控制和直接轉(zhuǎn)矩控制，它有動(dòng)態(tài)性能和低速性能好、調(diào)速范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。
矢量控制是目前交流異步電動(dòng)機(jī)的先進(jìn)控制方式，一般將含有矢量變換的交流電動(dòng)機(jī)控制都稱為矢量控制，實(shí)際上只有建立在等效直流電動(dòng)機(jī)模型上，并按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)準(zhǔn)確定向地控制，電動(dòng)機(jī)才能獲得最優(yōu)的動(dòng)態(tài)性能。異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型是一個(gè)高階、非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)，雖然通過(guò)坐標(biāo)變換可以使之降階并簡(jiǎn)化，但并沒(méi)有改變其非線性、多變量的本質(zhì)。因此，需要異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)具有高動(dòng)態(tài)性能時(shí)，必須面向這樣一個(gè)動(dòng)態(tài)模型。經(jīng)過(guò)多年的潛心研究和實(shí)踐，有幾種控制方案已經(jīng)獲得了成功的應(yīng)用，目前應(yīng)用最多的方案有：1.按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)；2.按定子磁鏈控制的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)。
早期的交-直-交變壓變頻器所輸出的交流波形都是矩形波或六拍階梯波，這是因?yàn)楫?dāng)時(shí)逆變器只能采用半控式的晶閘管，其關(guān)斷的不可控性和較低人開關(guān)頻率導(dǎo)致逆變器的輸出波形不可能近似按正弦波變化，從而會(huì)有較大的低次諧波，使電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩存在脈動(dòng)分量，影響其穩(wěn)態(tài)工作性能，這在低速運(yùn)行時(shí)更為明顯。為了改善交流電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的性能，在出現(xiàn)了全控式電力電子開關(guān)器件之后，科技工作者在20世紀(jì)80年代開發(fā)了應(yīng)用PWM技術(shù)的逆變器，由于它的優(yōu)良技術(shù)性能，當(dāng)今國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的變壓變頻器都已采用這種技術(shù)，只有再全控器件尚未能及的特大容量時(shí)才屬例外。
以正弦波作為逆變器輸出的期望波形，以頻率比期望波高得多的等腰三角波作為載波（Carrier Wave），并用頻率和期望波相同的正弦波作為調(diào)制波（Modulation Wave），當(dāng)調(diào)制波與載波相交時(shí)，由它們的交點(diǎn)確定逆變器開關(guān)器件的通斷時(shí)刻，從而獲得在正弦調(diào)制波的半個(gè)周期內(nèi)呈兩邊窄中間寬的一系列等幅不等寬的矩形波。按照波形面積相等的原則，每一個(gè)矩形波的面積與相應(yīng)位置的正弦波等效。這種調(diào)制方法稱為正弦波寬調(diào)制（Sinusoidal Pulse Width Modulation,簡(jiǎn)稱SP-WM），這種序列的矩形波稱為SP-WM波。
本設(shè)計(jì)共分為六章，第一章是緒論，主要是對(duì)該設(shè)計(jì)要求，條件以及設(shè)計(jì)的相關(guān)理念進(jìn)行闡述說(shuō)明；第二章是對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型的建立進(jìn)行了詳細(xì)的分析和闡述；第三章是對(duì)交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)原理進(jìn)行介紹；第四章是對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的矢量控制原理進(jìn)行闡述；第五章是對(duì)該論文的內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真并作出結(jié)果分析；第六章是最后對(duì)該設(shè)計(jì)的總結(jié)與體會(huì)。
目 錄
摘要 I
ABSTRACT II
第1章 緒論 1
1.1 課題的意義與發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.1.1 課題意義 1
1.1.2 現(xiàn)代交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展概況 2
1.2 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì) 4
1.3 論文的研究?jī)?nèi)容 5
第2章 異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型 6
2.1 異步電動(dòng)機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu) 6
2.1.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理 6
2.1.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 7
2.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型 8
2.2.1 異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的性質(zhì) 8
2.2.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的多變量非線性數(shù)學(xué)模型 8
2.3 坐標(biāo)變換 12
2.3.1 坐標(biāo)變換的基本思路 12
2.3.2 三相-兩相坐標(biāo)系變換(3/2變換) 13
2.3.3 旋轉(zhuǎn)變換(2s/2r變換) 16
第3章 PWM控制技術(shù) 18
3.1 PWM控制基礎(chǔ) 18
3.1.1 PWM調(diào)制技術(shù)的發(fā)展概況 18
3.1.2 PWM控制原理 18
3.2 變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)中的PWM技術(shù) 19
3.2.1 基礎(chǔ)簡(jiǎn)介 19
3.2.2 正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）技術(shù) 19
第4章 矢量控制 21
4.1矢量控制概況 21
4.2 轉(zhuǎn)子磁鏈計(jì)算 21
4.2.1 轉(zhuǎn)子磁鏈分析 21
4.2.2 轉(zhuǎn)子磁鏈計(jì)算 23
4.3 調(diào)節(jié)器工作原理 24
4.3.1 磁鏈調(diào)節(jié)器(Apsir)原理 25
4.3.2 轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器(ATR)原理 25
4.3.3 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器（ASR）原理 26
第5章 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、仿真及其結(jié)果 27
5.1 MATLAB的工具軟件SLMULINK介紹 27
5.2 設(shè)計(jì)與仿真 28
5.3 結(jié)果分析 36
總結(jié)與體會(huì) 37
致 謝 38
參考文獻(xiàn) 39
摘要
本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是交流異步電動(dòng)機(jī)矢量控制調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)原理、矢量控制原理的深入了解，針對(duì)轉(zhuǎn)差頻率控制的異步電動(dòng)機(jī)矢量控制調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行仿真。
首先對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型的建立進(jìn)行詳細(xì)的分析和闡述。通過(guò)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)電磁關(guān)系的分析及坐標(biāo)變換原理概念的介紹，建立了異步電動(dòng)機(jī)在不同坐標(biāo)系上的數(shù)學(xué)模型，指出了異步電動(dòng)機(jī)的模型特點(diǎn)是一多變量、強(qiáng)耦合的非線性系統(tǒng)。
然后對(duì)交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)原理進(jìn)行介紹，其中針對(duì)本設(shè)計(jì)將用到的正弦波脈寬調(diào)制技術(shù)原理作詳細(xì)闡述。
接著對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的矢量控制原理進(jìn)行闡述，給出矢量變換方法實(shí)現(xiàn)的步驟，并依次說(shuō)明了三相異步電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型是如何解耦的。
最后用MATLAB軟件對(duì)轉(zhuǎn)差頻率控制的異步電動(dòng)機(jī)矢量控制調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行仿真，通過(guò)給定數(shù)據(jù)，建立仿真模型，得到仿真結(jié)果。
關(guān)鍵詞:異步電機(jī)，矢量控制，轉(zhuǎn)差頻率；
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