内反馈电机论文：基于电压型PWM整流器的新型内馈斩波串级调速系统的研究.doc

内反馈电机论文：基于电压型PWM整流器的新型内馈斩波串级调速系统的研究

【中文摘要】风机和泵类负载在生产过程中应用广泛,但是其耗电量大,不能达到有效的节能效果,传统的调速方式是采用一种转差功率消耗型的调速系统,这样驱动电机的输出功率并没有改变,增加了无功,浪费了大量的电能。所以,改进大容量的风机、泵类负载的调速方式是当务之急,也是响应了国家提出节能减排的号召。本文首先分析了传统串级调速系统应用的局限性以及其存在的缺点,在此基础之上应用新型内反馈斩波串级调速技术改造风机,此调速系统主要由内反馈电动机、斩波器和电压型PWM整流器组成。从分析绕线式异步电动机的数学模型入手,建立内反馈电动机的在三相静止坐标下的数学模型和两相旋转坐标下的数学模型,并通过建立更直观的等值电路来观察内反馈电动机中定子侧、转子侧以及附加绕组侧的电磁关系；在传统串级调速系统的基础上探求内反馈斩波串级调速系统的工作原理及其特性,并通过比较两者的工作效率来证实后者的优势所在；研究了电压型PWM整流器的数学模型,对其运行特性进行了分析,并分析了其应用于内反馈斩波串级调速系统中的优势所在；利用仿真软件Matlab/simulink对内反馈电动机和电压型PWM整流器的数学模型进行仿真研究,仿真结果证明了数学模型的正确性,并对内反馈斩波串级调速系统的双闭环进行了建模和研究,证实了新型内反馈斩波串级调速系统的可行性。最后给出了系统中主要的硬件电路以及软件流程图,进行了相关的实验,通过对比仿真结果和实验结果证明了使用斩波器可以平滑的调节系统的转速；同时也验证了PWM整流器应用于调速系统提高了系统的功率因数以及减少网侧谐波含量的优势,也防止系统出现逆变颠覆,其工作在逆变状态,将转子回路的能量回馈到电动机定子侧,回馈的能量越多,调速范围越大,从而达到节能降耗的。
【英文摘要】In the production process, Fan and pump loads are widely used. But its large electricity consumption, can not achieve an effective energy-saving effect. The traditional way to speed is speed control system which slip power is consumed, so that the output power can not changed, and increase of reactive power, waste much power. Therefore, the urgent priority is improved speed control mode of the high-capacity fan and pump loads, also in response to a national call for energy saving and emission reduction.This paper analyzes the application of traditional cascade control system limitations as well as its shorting. On this basis, proposed a new feeding chopper cascade adjustable speed system. The system consists of the feedback motor, chopper and PWM voltage rectifier. From the analysis of the mathematical model of Asynchronous Motor, Established the mathematical model of the feedback motor in the three-phase static coordinate and two-phase rotating coordinates. Search for operating principle and characteristics of the feeding chopper cascade adjustable speed system based on the traditional cascade adjustable speed system, and by comparing the efficiency of both to confirm the advantages of the latter. Research on the mathematical model of PWM voltage rectifier, analyzed its operating characteristics and the advantages which applied to the feeding chopper cascade adjustable speed system. The simulation results to determine the correctness of the mathematical model. And build up the whole model.Finally, the system is given the hardware circuit and the main software flowchart, the related experimental, through comparing the simulation results and experimental results demonstrate the chopper traps can use smooth regulating system speed; Meanwhile it also proves PWM converter applied to speed regulation system improves the power factor of system and reduce the advantage of net side harmonic content, and prevent the system from appear in their work subversion, inverter, will the rotor circuit inverter state of energy feedback to the motor stator side, the more energy, feedback the speed range, so as to achieve the purpose of energy saving.
【关键词】内反馈电机 PWM整流器 MATLAB 功率因数 数字信号处理
【英文关键词】the feedback motor PWM Rectifier MATLAB power factor DSP
【目录】基于电压型PWM整流器的新型内馈斩波串级调速系统的研究

摘要

5-6

Abstract

6

1 绪论

11-20

1.1 研究内反馈串级调速系统的目的和意义

11-12

1.2 国内外研究动态

12-13

1.3 异步电动机调速方式的比较

13-18

1.4 本文研究的主要内容

18-20

2 内反馈电机的数学模型

20-36

2.1 异步电动机的数学模型

20-24

2.1.1 异步电动机的基本电磁关系

20-22

2.1.2 两相旋转坐标系中异步电动机的数学模型

22-24

2.2 内反馈电动机的数学模型的建立

24-31

2.2.1 内反馈电机在三相静止坐标下的数学模型

25-28

2.2.2 内反馈电动机在两相旋转坐标下的数学模型

28-31

2.3 内反馈电动机的等值电路

31-35

2.3.1 绕线式异步电动机在d-q-0坐标下的等值电路

31-33

2.3.2 内反馈电动机在d-q-0坐标下的等值电路

33-35

2.4 小结

35-36

3 内反馈斩波串级调速系统的特性分析

36-49

3.1 传统串级调速系统

36-41

3.1.1 串级调速系统的工作原理

36-39

3.1.2 串级调速系统的特性分析

39-41

3.2 内反馈斩波串级调速系统

41-47

3.2.1 内反馈斩波串调系统的工作原理

42-45

3.2.2 内反馈斩波串调的特性分析

45-47

3.3 内反馈斩波串级调速系统的效率

47-48

34 小结

48-49

4 内反馈斩波串级调速系统仿真模型的建立

49-68

4.1 内反馈电动机的仿真建模

49-58

4.1.1 内反馈电动机数学模型的处理

50-51

4.1.2 内反馈电动机仿真模型的建立

51-56

4.1.3 内反馈电动机特性仿真结果

56-58

4.2 内反馈串级调速系统中PWM整流器仿真模型

58-64

4.2.1 三相VSR的数学模型

58-59

4.2.2 三相VSR控制系统的运行分析

59-60

4.2.3 三相VSR控制系统的仿真分析

60-64

4.3 内反馈斩波串级调速系统仿真模型

64-67

4.3.1 系统总体搭建

65

4.3.2 仿真结果

65-67

4.4 小结

67-68

5 系统的硬件设计

68-78

5.1 PWM整流电路及驱动电路设计

68-70

5.2 TMS320LF2812芯片介绍

70

5.3 辅助电路设计

70-75

5.3.1 转子速度采样电路

70-71

5.3.2 电压采样电路

71-73

5.3.3 电流采样电路

73-75

5.4 辅助电源电路设计

75-78

6 系统的软件设计

78-85

6.1 主程序设计

78-79

6.2 系统子程序设计

79-81

6.3 实验结果分析

81-85

6.3.1 实验硬件电路图

81-82

6.3.2 实验波形

82-85

结论与展望

85-86

参考文献

86-88

致谢

88-89

作者简介

89