感应电机矢量控制系统研究

摘要

该文对依据等效电机原则和非等效电机原则的三种矢量坐标变换方法内在的物理意义进行了深入研究,建立了它们之间的联系,得出了矢量控制系统中电磁转矩的统一表达式.针对电力机车逆变器开关频率低的特点,设计了一套包括异步SPWM、同步SPWM、谐波优化SPWM的脉宽调制方案,提出了一种采用同步机制实现低次谐波消除SPWM的方法.深入分析了不同调制规律之间的过渡过程,提出了中间60°过渡法,以减小谐波所引起的过渡过程电流冲击.设计了一套基于数字信号处理器(DSP)和单片微控制器(Micro-controller)的微机矢量控制系统,该控制系统很好地实现了该文提出了的矢量控制方案所应完成的各项功能.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1矢量控制技术的发展和现状

1.2交流传动电力机车的发展和现状

1.3电力机车交流传动技术所涉及的领域

1.4本论文的提出及研究内容

第二章矢量控制基本原理及感应电机空间矢量模型

2.1矢量控制基本原理

2.2感应电机空间矢量模型

2.2.1三相/两相静止坐标变换

2.2.2坐标旋转

2.2.3任意参考轴上的感应电机动态等效电路

2.2.4感应电机的电磁转矩

2.2.5感应电机在任意旋转两相坐标系上的空间矢量模型

2.3本章小结

第三章矢量控制方案研究

3.1磁场定向方式分析比较

3.1.1定子磁场定向

3.1.2转子磁场定向

3.1.3气隙磁场定向

3.2电流控制和电压解耦控制分析比较

3.2.1电流控制型矢量控制系统

3.2.2电压解耦型矢量控制系统

3.3间接磁场定向和直接磁场定向分析比较

3.4本文提出的矢量控制方案

3.4.1解决定子电流反馈滤波对系统动态性能的滞后影响

3.4.2解决逆变器方波工况对系统的影响

3.5本章小结

第四章双微机矢量控制系统实现

4.1实验系统总体构成

4.2双微机矢量控制系统硬件结构

4.2.1 DSP子系统的硬件构成

4.2.2单片机子系统的硬件构成

4.2.3数据交换单元

4.3双微机矢量控制系统软件实现

4.3.1 DSP子系统软件实现

4.3.2单片机子系统软件实现

4.4闭环调节器的设计

4.5本章小结

第五章SPWM调制方法研究

5.1 SPWM调制规律

5.2异步调制SPWM实现

5.3同步调制SPWM实现

5.4低次谐波消除SPWM调制方法研究

5.5不同SPWM调制方式之间的平滑过渡

5.6本章小结

第六章实验及仿真结果

6.1实验结果

6.2仿真结果

第七章结论

致谢

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文