基于DSP的感应电动机四象限运行系统的研究

摘要

从20世纪60年代后期，感应电机以其低成本，高可靠性以及对环境很强的适应能力，在宽广的工业应用领域取代了直流电机。然而，随着各种先进的控制策略提出，新的问题也逐渐出现。首先，传统的调速系统中由于前端采用不可控整流器，会带来诸如：能量无法双向流动、网侧电流的非正弦化会对电网造成“污染”，限制了变频器的应用范围。此外，在各种控制策略中用到的多种传感器也会增加系统成本，降低系统工作的稳定性。
　　随着电力电子技术的发展，尤其是PWM可控整流技术的提出，为实现感应电动机四象限运行提供了必要的条件。PWM可控整流器可以实现网侧电流的正弦化，并且运行于单位功率因数，还可以控制能量双向流动，弥补了二极管整流的不足，是现代整流的必然趋势。论文在深入分析国内外有关文献的基础上，提出了一种新型的感应电机四象限运行系统的控制策略。
　　首先，文章介绍了感应电动机四象限运行的工作原理，从能量的角度分析了感应电动机四象限运行的过程，以及在电机运行于不同状态时PWM可控整流器的作用。并从感应电动机四象限运行系统的数学模型出发，分别提出了前端的PWM可控整流控制策略和后端的感应电机转子磁场定向矢量控制策略。
　　然后，为了进一步简化系统结构，减小由过多传感器带来的不便，论文针对四象限运行系统的前后两部分，分别提出利用电流偏差调节方法闭环辨识电网电动势，利用交互式模型参考自适应方法同时辨识转子转速与定子电阻，以尽量减少传感器的使用数量。在Matlab/Simulink中对所设计的感应电动机四象限运行系统建模，分别在PWM可控整流与不可控整流条件下，对感应电动机四象限运行进行了仿真试验，通过仿真结果的对比分析可以看到四象限可控运行的优势，验证了理论的正确性。
　　最后，以TI公司的DSP2812为控制器搭建了感应电机四象限运行系统硬件试验平台，对其中的主要硬件电路和软件程序设计做了介绍，由于试验条件有限，本文只对PWM整流器和感应电机矢量控制系统分别进行了实验验证，并对实验结果进行分析，验证本文提出的四象限运行系统的可行性。

目录

基于DSP的感应电动机四象限运行系统的研究

STUDY ON DSP-BASED FOUR-QUADRANT CONTROL SYSTEM OF INDUCTION MOTOR

摘要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1 课题来源及研究的目的和意义

1.2 感应电动机四象限运行控制技术概述

1.3 感应电动机四象限运行系统的关键技术及研究热点

1.4 论文研究的主要内容及安排

第2章 感应电动机四象限运行系统的数学模型及控制策略

2.1 引言

2.2 感应电动机四象限运行系统工作原理

2.3 电压型PWM整流器设计

2.4 感应电动机矢量控制系统

2.5 本章小结

第3章 无传感器感应电动机四象限运行系统的控制策略

3.1 引言

3.2 无网侧电动势传感器的PWM可控整流控制策略

3.3 模型参考自适应辨识转子转速

3.4 感应电机四象限运行系统的Matlab仿真分析

3.5 本章小结

第4章 基于DSP2812的感应电动机四象限运行系统的数字化实现

4.1 引言

4.2 硬件平台设计

4.3 控制系统的软件设计

4.4 实验结果及分析

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

附录

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢