基于SVPWM的异步电机变频调速系统的研究(3)

随着科学技术的发展,直流调速技术已不能满足各种生产生活的需要,于此同时,交流调速技术的研究也在如火如荼的进行中。为了使交流电机模型简单话,提出了矢量控制技术理论,它利用坐标变换原理,将强耦合、非线性的交流电动机解耦并等效成了直流电动机,实现了对交流电动机磁场和转矩的控制。

第１章绪论

型方法，是一种优化的ＰＷＭ方法，能明显减少逆变器输出电流的谐波成分及电机的谐波损耗，降低电机的脉动转矩，且ＳＶＰＷＭ其物理概念清晰，控制算法简单，数字化实现非常方便，故目前有取代传统ＳＰＷＭ法的趋势。

而随着智能型高速微控制芯片的发展、指令周期的缩短、计算功能的增强及存储容量的增加，使得数字化ＰＷＭ有了更广阔的应用前景。因此，近些年来电压矢量脉宽调制技术得到了快速地发展，在电气传动的许多方面得到了广泛的应用。

ｌＳＶＰＷＭ法最早是被应用于交流变频调速系统中，采用ＳＶＰＷＭ模式的交流变频调速系统较之采用常规ＳＰＷＭ模式的交流调速系统，不仅电机转矩脉动减小了，馈电给逆变器的直流电压利用率提高了；同时定子相电流更接近于正弦波，谐波更少，且采用ＳＶＰＷＭ模式的交流变频调速系统其动态性能非常优良。

２目前ＳＶＰＷＭ法广泛应用在有源滤波器中，它把三相变流器作为一个整体来控制，很好地协调了ＰＷＭ主电路各相『日Ｊ的相互作用。这种控制策略可有效地跟踪指令电流，抑制了负载谐波，显著减小了电源侧电流的电流总畸变率，是一种有效的电流跟踪控制方案。

３ＳＶＰＷＭ法应用于整流控制系统中，系统具有良好的动态性能，易于数字化实现，既能实现高功率因数，又能使能量双向流动。其最突出的优势是直流利用率较之常规的ＳＰＷＭ控制方法提高了约１５．４７％，而且，不同的调制方法将使开关损耗得到不同程度的减小。正是基于上述优点，空间矢量ＰＷＭ法越来越广泛地应用于整流控制系统中。

１．４课题背景和本文研究的主要内容、结构安排

能源需求正极大地影响着全球经济发展，我国同样也面临着经济增长对能源需求的压力。２０世纪九十年代我国高耗能产品的耗能量比发达国家高１２．５５％，能源综合利用效率仅为３２％，我国迫切需要提高能源利用效率。电机是能源消耗大户之一，我国电机总装机容量己达４亿千瓦，年耗电量达６０００亿千瓦时，占工业耗电量的８０％，然而直到目前，我国各类在用电机８０％以上还是中小型异步电动机，可见我国在电机节能领域有非常大的潜力。电机节能技术最受瞩目的就是变频调速技术，变频调速技术以其显著的节电效果、优良的

随着科学技术的发展,直流调速技术已不能满足各种生产生活的需要,于此同时,交流调速技术的研究也在如火如荼的进行中。为了使交流电机模型简单话,提出了矢量控制技术理论,它利用坐标变换原理,将强耦合、非线性的交流电动机解耦并等效成了直流电动机,实现了对交流电动机磁场和转矩的控制。

第１章绪论

调速性能以及广泛的适用性而成为电气传动发展的主流方向。虽然我国变频调速技术研究非常活跃，但是产业化仍很不理想，外国产品几乎占据了我国变频调速技术市场的６０％。从总体上看，我国变频传动的技术水平较国际先进水平差距ｌＯ多年。在大功率交一交、无换向器电机等变频技术方面，国内只有少数科研单位有能力制造，但在数字化及系统可靠性方面与国外还有相当差距。而这方面产品在诸如抽水蓄能电站机组起动及运行、大容量风机、压缩机和轧机传动、矿井卷场方面有很大需求。在中小功率变频技术方面，国内高性能的异步电机变频调速装鹭在性能和品种上还不能满足市场需要，每年大量从国外进口，为了适应当前国际、国内的发展形势，研制高性能的变频调速装置，赶超世界先进水平，占领国内、国外变频器两个市场，对于我国的经济建设有着十分重要的意义ｌ引。

本课题是在电压空间矢量脉宽调制技术的研究基础上，利用ＳＶＰＷＭ技术和矢量控制策略，对异步电机进行变频调速研究。

本论文的内容、结构如下：

第ｌ章绪论，主要介绍交流调速的发展前景，变频调速技术的发展，本课题研究的意义。

第２章在简单介绍异步电动机的特性和模型的基础上，详细分析了异步电机矢量控制原理和基本方程。

第３章介绍电压空间矢量脉宽调制技术，给出了ＳＶＰＷＭ的工作原理和在ＭＡｎ，ＡＢ／ｓＩＭＵＬＩＮＫ上的实现算法，并在ＩＭＩＳ２４０７上利用软件法产生ＳＶＰＷＭ，并对两者的效果进行了比较。

第４章，根据矢量控制原理，给出了基于ＳＶＰＷＭ的异步电机变频调速原理图，构建出各个功能实现的予模块，并设计了各个子模块的参数，得到基于ＳＶＰＷＭ的异步电机变频调速仿真模型，进行了仿真实验，得出实验结果并对结果进行分析。

第５章为变频调速系统的软件设计。分析了主程序和中断服务子程序，并对其中的子模块进行了软件设计。

第６章为总结与展望。

随着科学技术的发展,直流调速技术已不能满足各种生产生活的需要,于此同时,交流调速技术的研究也在如火如荼的进行中。为了使交流电机模型简单话,提出了矢量控制技术理论,它利用坐标变换原理,将强耦合、非线性的交流电动机解耦并等效成了直流电动机,实现了对交流电动机磁场和转矩的控制。

第２章异步电机的矢量控制策略

第２章异步电机的矢量控制策略

２．１异步电机的特性和模型“埘

２．１．１异步电机的特性

异步电机变压变频调速时需要进行电压（或电流）和频率的协调控制，有电压（电流）和频率两种独立的输入变量。在输出变量中，除转速外，磁通也得算一个独立的输出变量。因为电机只有一个三相输入电源，磁通的建立和转速的变化是同时进行的，为了获得良好的动态性能，也希望对磁通施加某种控制，使它在动态过程中尽量保持恒定，才能产生较大的动态转矩。

由于这些原因，异步电机是一个多变量（多输入多输出）系统，而电压（电流）、频率、磁通、转速之间又互相都有影响，所以是强耦合的多变量系统，可以用图２．１来定性地表示。

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图２．１异步电机的多变量、强耦合模型

在异步电机中，电流乘磁通产生转矩，转速乘磁通得到感应电动势，由于它们都是同时变化的，在数学模型中就含有两个变量的乘积项。这样一来，即使不考虑磁饱和等因素，数学模型也是非线性的。

三相异步电机定子有三个绕组，转子也可等效为三个绕组，每个绕组产生磁通时都有自己的电磁惯性，再算上运动系统的机电惯性和转速与转角的积分关系，即使不考虑变频装置的滞后因素，也是一个八阶系统。

总起来说，异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。

在本文中所用的电机，有以下假设条件：

（１）忽略空间谐波，设三相绕组对称。在空间互差１２０。电角度，所产生的磁

随着科学技术的发展,直流调速技术已不能满足各种生产生活的需要,于此同时,交流调速技术的研究也在如火如荼的进行中。为了使交流电机模型简单话,提出了矢量控制技术理论,它利用坐标变换原理,将强耦合、非线性的交流电动机解耦并等效成了直流电动机,实现了对交流电动机磁场和转矩的控制。

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第２章异步电机的矢量控制策略

动势沿气隙周围按正弦规律分布；

（２）忽略磁路饱和，各绕组的自感和互感都是恒定的；

（３） …… 此处隐藏：2352字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……