基于DSP的双馈电机系统节能技术的研究

【摘要】：电机行业“十二五”规划纲要中明确指出我国要大力推广高效电机的使用,双馈电机系统节能是实现电机高效运行的一种手段。本文通过对双馈电机的构造及其原理进行分析,从双馈电机的变频调速及无功功率补偿技术对双馈电机进行了研究,并且根据双馈电机的原理建立了双馈电机的控制模型。根据其控制模型的特点,提出了双馈电机无功功率补偿技术的控制理论。根据双馈电机的控制原理,搭建了双馈电机实验平台,自行设计了双馈电机转子励磁系统,及双馈电机参数监测系统,采用脉宽调制技术对双馈电机进行变频调速及无功功率补偿,实现双馈电机系统节能。 通过对绕线式异步电机的原理及特性、启动方式与调速方式相关理论的研究,建立了双馈电机的数学模型。通过对双馈电机数学模型进行分析,建立了双馈电机的电路模型与控制模型,在此基础上研究了双馈电机转子励磁的控制方法与策略,同时研究了双馈电机变频调速的原理与其具体的实现方法,采用脉宽调制技术,对转子进行励磁,采用规则采样法生成SPWM信号。并且提出了无功功率补偿技术,及其相关原理,并进行了详细的分析,从理论上达到了双馈电机系统节能的效果。 然后根据实验的需要,自行设计了双馈电机控制系统,包括实验控制柜,双馈电机转子励磁的整流逆变系统,电机参数的检测模块,及用于无功功率补偿技术的主控制芯片模块,并且采用DSP对电机转子励磁部分进行控制,可以控制双馈电机转子励磁电流的幅值、频率及相位,为双馈电机的变频调速和无功功率补偿实验搭建了实验平台。 理论分析和仿真结果表明,所建立的双馈电动机无功功率补偿模型和控制策略是可行的,不仅能充分利用电动机的储备容量,而且能向电网输出无功功率,能够提高系统的运行效率,节约电能。 【关键词】：无功功率补偿 变频调速 双馈电机 电机系统节能
【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】：TM359.9
【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 我国电机系统能效现状11
• 1.3 节能技术研究状况11-12
• 1.4 课题研究的主要内容12-14
• 第二章 双馈电机理论研究14-29
• 2.1 双馈电机工作原理及其运行状态14-17
• 2.2 双馈电机的启动及双馈运行17-21
• 2.3 双馈电机的变频调速21-24
• 2.4 变频调速的实现方法24-29
• 2.4.1 SWPM 控制的基本原理25-27
• 2.4.2 频率调节27
• 2.4.3 幅值调节27-28
• 2.4.4 分段同步调制技术28-29
• 第三章 双馈电机的数学模型及无功功率补偿技术29-39
• 3.1 无功功率的意义及影响29
• 3.2 双馈电机的数学模型29-35
• 3.2.1 双馈电机的abc 模型29-33
• 3.2.2 两相静止坐标系下的双馈电机数学模型33-34
• 3.2.3 两相同步旋转坐标系下的双馈电机数学模型34-35
• 3.3 双馈电机无功补偿的控制特性35-39
• 3.3.1 无功补偿的控制策略35-37
• 3.3.2 无功补偿技术对电机储备容量的利用37-39
• 第四章 双馈电机节能系统实验平台39-56
• 4.1 双馈电机实验平台40
• 4.2 实验控制系统40-42
• 4.3 转子励磁系统的设计42-44
• 4.3.1 整流电路设计42
• 4.3.2 隔离电路设计42
• 4.3.3 全桥逆变电路42-43
• 4.3.4 驱动电路43-44
• 4.4 检测电路44-52
• 4.4.1 电流检测电路44-46
• 4.4.2 定子侧电压检测46-49
• 4.4.3 电压峰值检测电路49-50
• 4.4.4 转子侧电压检测50-51
• 4.4.5 转速测量电路51-52
• 4.5 主控制器52-56
• 4.5.1 TMS320LF2407 简介52
• 4.5.2 利用定时器1 生成SPWM 信号的基本设置52-53
• 4.5.3 QEP 电路模块53-54
• 4.5.4 TMS320LF2407 的引脚功能说明54-56
• 第五章 双馈电机系统节能的实验及仿真56-68
• 5.1 逆变器生成SPWM 波的实验56-61
• 5.2 双馈调速实验61-62
• 5.3 双馈电机无功补偿仿真实验62-68
• 第六章 结论68-69
• 参考文献69-71
• 在学研究成果71-72
• 致谢72

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