双馈电动机转子侧变频调速与节能控制技术研究

【摘要】：电动机是工、农业生产和生活中传动能量的主要提供者,因此电动机的节能降耗控制对响应国家节能减排号召具有重大意义。双馈电机是电机、电力电子与数控技术相结合的产物,兼具交流异步电机与同步电机的特性,在调速系统和节能控制系统中具有广阔的应用前景。本文主要研究双馈电动机的节能控制技术,研究内容如下: 首先,根据双馈电机的基本控制方程,分析双馈电动机励磁电压控制特性、励磁频率控制特性及无功功率调节控制特性;建立变频器输出频率控制模型、输出电压控制模型,为全文的研究奠定理论基础。 其次,研究出一种基于PLC和变频器的新型双馈电机励磁控制技术。该控制技术利用USS通信协议,结合变频器本身提供的用户自定义V/F控制功能,实现PLC对变频器输出特性的动态控制,使变频器的输出频率和输出电压可以分开单独调节;实现变频器输出电压一定时,输出频率连续可调的功能;变频器输出频率一定时,输出电压连续可调的功能,满足双馈电动机励磁控制特性的基本要求。 设计并实现新型双馈电动机实验控制系统,并以此作为节能控制相关实验的研究平台。该控制系统主要包括启动馈电电路的设计与实现、控制柜的设计与实现、系统保护电路的设计与实现。并依托关键控制技术申请国家发明专利一项,实用新型专利一项。 最后,利用新型双馈电动机节能控制实验平台,进行双馈电动机变频调速控制实验、功率因数控制实验、无功功率调节控制实验,验证了相关控制算法的正确性、可行性及硬件控制系统的稳定性、可靠性。 理论分析和实验结果表明,所提出的控制方法是可行的,特别适用于双馈电动机等需要进行变频、变压控制的负载,提高了传动系统和电网的工作效率,节约电能,具有广阔的应用前景。 【关键词】：双馈电动机 变频器 PLC USS通信协议 控制特性
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM921.51
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 课题背景10-11
• 1.2 变频调速节能控制技术11
• 1.3 双馈电动机节能控制技术11-12
• 1.4 课题研究的主要内容12-14
• 第二章 双馈电动机励磁控制理论研究14-20
• 2.1 双馈电动机运动控制方程14-16
• 2.2 双馈电机的励磁控制16-17
• 2.2.1 双馈电机的基本方程16
• 2.2.2 双馈电机励磁电压控制特性16-17
• 2.2.3 双馈电机励磁频率控制特性17
• 2.3 双馈电动机无功功率调节控制技术研究17-19
• 2.4 本章小结19-20
• 第三章 变频器输出特性控制技术研究20-28
• 3.1 引言20
• 3.2 西门子PLC与变频器的USS通信协议20-22
• 3.2.1 USS通信协议的特点20-21
• 3.2.2 USS通信协议的数据格式21-22
• 3.3 西门子MM440 系列变频器特性及参数设置方法22-24
• 3.3.1 MM440 变频器的BICO设置技术22
• 3.3.2 MM440 变频器的主要参数及功能22-23
• 3.3.3 MM440 变频器的关键设置步骤23-24
• 3.4 基于USS通信的MM4 系列变频器自定义V/F控制输出特性研究24-27
• 3.4.1 变频器输出频率一定，输出电压连续可调控制模型24-25
• 3.4.2 变频器输出电压一定，输出频率连续可调控制模型25-27
• 3.5 本章小结27-28
• 第四章 新型双馈电动机控制系统设计与实现28-41
• 4.1 新型双馈电动机控制系统的整体设计思想28-29
• 4.2 新型双馈电动机控制系统接口电路设计29
• 4.3 硬件检测控制电路与控制柜29-39
• 4.3.1 转子励磁电流频率检测电路29-30
• 4.3.2 转子励磁电压幅值检测电路30-34
• 4.3.3 转子相序检测电路34-37
• 4.3.4 控制柜的设计与实现37-39
• 4.4 系统保护电路的设计与实现39-40
• 4.5 新型双馈电动机控制系统的有益效果40
• 4.6 本章小结40-41
• 第五章 双馈电动机控制技术实验结果与分析41-48
• 5.1 双馈电动机变频调速控制实验41-43
• 5.1.1 双馈电动机变频调速实验条件41
• 5.1.2 双馈电动机变频调速实验数据41-42
• 5.1.3 双馈电动机变频调速实验曲线42
• 5.1.4 双馈电动机变频调速实验结果分析42-43
• 5.2 双馈电动机功率因数控制实验43-45
• 5.2.1 双馈电动机功率因数控制实验条件43
• 5.2.2 双馈电动机功率因数控制实验数据43-44
• 5.2.3 双馈电动机功率因数控制实验曲线44
• 5.2.4 双馈电动机功率因数控制实验结果分析44-45
• 5.3 双馈电动机无功功率调节节能控制实验45-47
• 5.3.1 双馈电动机无功功率调节节能控制实验条件45
• 5.3.2 双馈电动机无功功率调节节能控制算法45-46
• 5.3.3 双馈电动机无功功率调节节能控制实验数据46
• 5.3.4 双馈电动机无功功率调节节能控制实验曲线46-47
• 5.3.5 双馈电动机无功功率调节节能控制实验结果分析47
• 5.4 本章小结47-48
• 第六章 结论48-50
• 参考文献50-52
• 附录A 双馈电动机转子侧变频调速与节能控制系统框图52-53
• 附录B 恒视在功率节能控制程序流程图53-54
• 在学研究成果54-55
• 致谢55

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