移动式空调变频控制系统研究

摘要

变频空调以其舒适、节能、控温精度高等优越性正在获得越来越广泛的应用，研究高性能的变频空调控制器已经成为一个重要课题。本文所研究的移动式变频空调面向由移动电站供电的通讯局站、石油钻机电控室、军事指挥所等特殊场所，此类应用场合中的变频空调控制系统的研究对于改善作业环境、提高工作效率有着积极意义。 空调压缩机作为变频空调的核心部分，其驱动电机的控制性能好坏决定着整个变频空调系统的性能优劣。本文主要研究移动式空调压缩机驱动电机的变频控制系统主电路及其控制策略。 移动电站属于小容量独立电网，对谐波抑制要求较高。鉴于移动电站的这一特点，本文将PWM整流电路引入到空调变频器中。本文首先从原理上分析了三相三电平电压源型PWM整流器的拓扑结构，深入研究了PWM整流器的电流控制策略。仿真结果表明三电平PWM整流器有效降低了网侧谐波畸变率，提高了电网功率因数。 空调变频器主电路采用整流部分和逆变部分均为三电平的对称结构，在PWM控制策略上一致采用空间电压矢量脉宽调制（SVPWM）技术。本文系统分析了二电平空间电压矢量控制的基本原理和一般调制策略，研究了一种减小开关损耗的三电平变流器的SVPWM调制方法。 针对恒压频比控制方式下压缩电机低频运行时转速波动大的问题，本文将无速度传感器矢量控制方法应用于变频空调控制系统，通过磁链观测与转速估计实现系统的闭环控制，仿真验证了该控制方法应用于空调变频控制系统具有较好的静、动态性能。 在上述工作的基础上，本文以16位数字信号控制器dsPIC30F6010A芯片作为控制核心，完成了控制电路的软硬件设计。

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第1章 绪论

1.1课题的背景和选题意义

1.2变频空调的发展与研究现状

1.3移动式空调的特点

1.4本文的主要研究内容

第2章 移动式空调变频控制系统的原理与总体结构

2.1移动式变频空调的基本原理

2.1.1移动式空调的组成及工作原理

2.1.2压缩机驱动电机的选择和控制方法比较

2.2变频控制系统的总体结构

2.2.1主电路拓扑结构

2.2.2控制电路的总体结构

2.3小结

第3章 PWM整流器研究

3.1 PWM整流的基本原理和拓扑结构

3.1.1 PWM整流的基本原理

3.1.2 PWM整流电路的拓扑结构

3.2 PWM整流电路的电流控制策略

3.3仿真结果及分析

3.4小结

第4章 三电平变流器SVPWM控制策略

4.1二电平SVPWM控制的基本原理

4.2三电平SVPWM控制算法

4.2.1三电平逆变器SVPWM控制的基本原理

4.2.2三电平SVPWM控制算法

4.3小结

第5章 变频空调的无速度传感器矢量控制策略

5.1按转子磁场定向的矢量控制原理

5.1.1异步电动机的数学模型

5.1.2坐标变换公式

5.2无速度传感器矢量控制系统

5.2.1转子磁链估计

5.2.2转速估算

5.3仿真结果与分析

5.4小结

第6章 系统的硬件与软件设计

6.1硬件设计

6.1.1 dsPIC芯片简介

6.1.2单元电路设计

6.2软件设计

6.3小结

结论

参考文献

致谢

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