基于DSP的双馈电机矢量控制调速系统的研究

摘要

双馈电机是结合异步电机和同步电机的优点而发展起来的一种新型电机。它不仅可以满足一般场合机械调速的需要，而且能通过调节转子电压幅值和相位来实现电机定子侧功率因数的调节，另外还可应用于变速恒频调速发电系统。双馈电机能工作在超同步发电、超同步电动、亚同步发电以及亚同步电动等多种状态，具有良好的运行性能和较高的调节效率，具有非常广阔的发展前景。　　本文主要对转子绕线式电动机双馈调速系统进行相关的研究：首先，根据双馈电机基本模型，通过一系列数学变换建立起双馈电机在旋转坐标系下的数学模型，通过对不同定向策略的分析，结合矢量变换技术，建立了基于定子磁链定向的双馈电机 M-T坐标系下的数学模型，在此基础上，通过绕组折算和频率折算，导出双馈电机的等效电路。根据等效电路，分析了电机稳态运行中的有功、无功的传递过程及其电磁转矩。　　然后根据实际需要，选择了以晶闸管为基本元件的交交变频器来作为转子侧控制器，分析了交交变频器工作原理，结合不同的控制方式，选择一种改进的余弦交截法来作为交交变频装置的控制方式，同时，借助MATLAB/Simulink构建整个电机矢量控制系统并对其进行仿真，通过仿真结果，验证了控制策略的正确性。　　最后，在系统仿真基础上，对双馈电机矢量控制系统进行了硬件实现和软件编写，硬件部分通过双DSP协调工作完成，双DSP分成主、从DSP，主DSP主要负责磁链计算、旋转变换等算法上的工作，从 DSP主要负责电流环的实时控制工作。对软、硬件的实现本文以主DSP为主，并进行了相应的设计和实验分析。　　论文的研究和实验结果表明，双馈电机具有较高的节能优势和工业应用前景。

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第一章 绪论

1.1 本文选题的主要目的和意义

1.2 交流调速技术的发展和研究现状

1.3 双馈电机调速的发展现状：

1.4 本文的主要内容

第二章 双馈交流励磁电机的基本理论和数学模型

2.1 概述

2.2 三相a、b、c坐标系中的电机数学模型

2.3 矢量变换技术

2.4 双馈电机矢量控制控制策略

第三章 双馈交流励磁电机稳态运行分析及控制

3.1 电机稳态的等效电路、综合矢量图和能量流图

3.2 电机稳态的有功功率、无功功率和电磁转矩

3.3 小结

第四章 双馈电机矢量控制系统的设计

4.1 双馈电机矢量控制系统的总体结构

4.2 主功率电路设计

4.3 控制电路硬件设计

4.4 控制系统软件设计

4.5 小结

第五章 双馈电机矢量控制系统仿真与分析

5.1 调速系统起动性能检测

5.2 调速性能检测

5.3 小结

第六章 全文总结与展望

6.1 全文总结

6.2 研究展望

参考文献

附录

致谢