首钢烧结厂主引风机高压变频器控制系统研究与设计

摘要

随着我国经济的快速稳定发展，许多领域对电能节能问题提出了要求，尤其是大中型矿山企业，大型矿山厂矿中使用着数量众多的高压电动机，用于拖动各种大型机械设备，如大型的主引风机、泵类等，每天的耗电量惊人，而且高压电动机的启动电流非常的大，使得电机造成电气损伤从而大大降低电机的使用寿命，造成财产损失。 高压变频器控制系统能够有效的降低大型高压电动机的启动电流，能够实现电机的变频调速，在很大程度上起到了节省能源的作用。高压变频器控制系统通过采用变频调速技术，立足于高压电动机的使用环境和苛刻条件，形成众多机柜组合，不同于常规变频器的高压变频调速系统，有效的在节省电能的情况下实现对高压电动机的调速控制。 本文的研究内容便是以迁安首钢烧结厂的主引风机为应用对象的高压变频器控制系统的研究与设计，该系统基于现场应用环境，采用多功率单元串联系统结构，具有输入电流谐波小、转矩脉动小、输出电压谐波含量低等优点，本文完成了高压变频器控制系统的硬件和软件设计，研究设计了高压变频器矢量控制算法，以及提出了一种高压变频器转矩限幅控制机制与，同时还设计了高压变频器控制系统安全保护措施，尤其是功率单元故障旁路系统以及基于退饱和现象的IGBT过电压保护电路，给出了器件具体参数，最后对变频器控制系统中的单元控制板、功率单元进行了仿真，同时搭建了变频调试实验平台，对单元控制板以及功率单元进行了室内试验。 试验表明，本文研究的高压变频器控制系统能够基本满足现场大型风机的需求，为实际生产在节约能源、提升设备利用率、关键设备部件的保护上起到了重要作用。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1课题背景及意义

1．2国内外研究现状

1．3本文主要研究内容

1．4论文结构

第2章高压变频器系统概述

2．1高压变频器系统结构

2．1．1串联二电平电流源型高压变频器

2．1．2中性点箝位三电平高压变频器

2．1．3多电平高压变频器

2．1．4多功率单元串联高压变频器

2．2高压变频器工作原理

2．3烧结厂主引风机高压变频器功能需求

2．4高压变频器控制系统设计

2．4．1移相隔离变压器设计

2．4．2功率单元硬件设计与器件参数

2．4．3功率单元故障保护系统设计

2．5本章小结

第3章高压变频器控制系统设计

3．1控制系统硬件设计

3．1．1信号接口板的设计

3．1．2 A／D转换板的设计

3．1．3 DSP控制板的设计

3．1．4数字调制板的设计

3．1．5光线接口板的设计

3．2单元控制板的硬件设计

3．2．1电源电路

3．2．2驱动电路

3．2．3 IGBT保护系统电路

3．3本章小结

第4章高压变频器控制算法设计

4．1几种控制算法的比较

4．2矢量控制原理

4．3高压变频器矢量控制算法设计

4．3．1矢量控制算法设计

4．3．2转矩限幅控制算法的设计

4．3．3单元控制板的控制程序设计

4．4本章小结

第5章高压变频器控制系统实现与溅试

5．1系统实现

5．2系统仿真实验

5．2．1单元控制板仿真

5．2．2系统输出仿真

5．3系统测试

5．3．1单元控制板电路测试

5．3．2功率单元带负载测试

5．4效果分析

5．5本章小结

第6章结论与展望

参考文献

致谢

附录