基于CompactRIO的异步电机SVPWM调速系统设计

摘要

异步电机因其结构简单、可靠性高、价格便宜等优点，被广泛运用于各个领域。矢量变换控制作为现阶段常用的电机控制方式之一，目前主要用DSP、FPGA等硬件来实现其功能。随着虚拟仪器技术和网络技术的发展，电机控制系统的智能化、网络化和远程控制成为一种发展趋势，分布式电机控制系统与集成的电机控制产品有着广阔的应用前景。基于以上分析，本文采用NI公司的嵌入式硬件产品CompactRIO以及软件开发平台LabVIEW来构建异步电机SVPWM(空间矢量脉宽调制)调速系统。
　　论文根据异步电机矢量控制原理以及坐标变换理论，分析了异步电机在三相静止坐标系、两相静止与旋转坐标系下的数学模型。利用转子磁场定向技术，对定子绕组电流磁场分量和转矩分量进行解耦，使异步电机具有和直流电机一样优良的调速性能。分析SVPWM基本原理及实现方法，得到驱动异步电机所需的PWM调制信号。
　　矢量控制技术得以有效实现的基础在于异步电机磁链信息的准确获取。为了进行磁场定向和磁场反馈控制，分析了几种基于磁场定向的矢量控制系统，设计了转子磁链观测器以及电流调节器来有效控制磁链和转矩，并进行了异步电机控制系统的MATLAB仿真，验证矢量控制系统的可行性。
　　然后介绍CompactRIO和LabVIEW。本文根据异步电机矢量控制系统的分析搭建基于CompactRIO的硬件平台，并编写了调速系统的速度采集程序、电流采集程序、坐标变换程序、SVPWM程序、PWM信号输出程序以及上位机程序等LabVIEW软件程序。利用LabVIEW对CompactRIO中的FPGA进行重定义，不仅具备了FPGA的优势，提高了系统的实时性，还能缩短开发周期。
　　最后进行了异步电机SVPWM远程调速实验。电机转速能很快达到稳定，调速效果比较理想。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 异步电机控制技术概述

1．2 选题背景

1．3 本文主要研究内容

第二章 异步电机矢量控制策略

2．1 矢量控制原理

2．2 数学模型与坐标变换

2．3 SVPWM调制技术

2．4 本章小结

第三章 矢量控制系统控制器设计

3．1 异步电机矢量控制系统

3．2 转子磁链观测器设计

3．3 电流控制器设计

3．4 控制系统MATLAB仿真

3．5 本章小结

第四章 硬件平台搭建

4．1 CompactRIO与LabVIEW

4．2 硬件平台搭建

4．3 本章小结

第五章 系统软件设计

5．1 系统软件结构

5．2 信号处理程序

5．3 坐标变换程序

5．4 SVPWM控制程序

5．5 上位机程序

5．6 本章小结

第六章 实验与分析

第七章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间科研成果