基于DSP的混料机中三相异步电机节能控制器的研究

【摘要】：在玻璃配料工业中,用于混合各种玻璃原材料的混料机电机运行状态对玻璃的产品质量和经济成本有直接影响。混料机电机采用传统的Y-A启动模式会产生高频谐波。启动后电机处于全额运行状态,节能效果差。在结合当前混料工艺背景和节能减排要求的基础上,通过研究大量国内外有关三相异步电机节能控制技术,本文提出了基于DSP的混料机中三相异步电机节能控制器研究方案,主要研究内容有以下几个方面： 在控制策略方面。通过建立异步电动机的数学模型,研究了电机节能控制的相关技术,提出了混料机电机变频调速的电压空间矢量脉冲宽度(SVPWM)控制器设计方案,以提高输入电压的利用率的方式来实现混料机中三相异步电机的节能控制。 在系统硬件设计方面。采用了AC-DC-AC硬件设计方案,设计了以TMS320LF2407A芯片为核心的控制器硬件电路,包括采样电路、电压转换电路、显示电路以及PWM驱动电路,并对主要元器件参数进行了计算。 在系统软件设计方面。采用PI算法实现转速与电流双闭环负反馈调节,设计了节能控制器的软件结构,对主要的功能模块进行了软件流程设计。最后通过在MATLAB/Simulink中建立了仿真模型,仿真验证了控制器设计的可行性。 【关键词】：三相异步电动机 节能控制 DSP SVPWM
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM343
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 论文背景、研究意义8-9
• 1.2 玻璃配料混料机的发展概况9-10
• 1.3 三相异步电动机节能控制技术研究现状10-12
• 1.3.1 交流电气传动技术的发展10-11
• 1.3.2 国内外变频调速发展概况11-12
• 1.4 论文研究的主要内容12-14
• 第2章 三相异步电动机运行状态研究14-23
• 2.1 三相异步电动机的等效电路14-15
• 2.2 三相异步电动机的启动分析15-18
• 2.3 三相异步电动机的调速原理18-19
• 2.4 交流电气传动技术的发展19-22
• 2.5 本章小结22-23
• 第3章 三相异步电机节能控制技术23-40
• 3.1 矢量控制技术基本原理23-24
• 3.2 三相异步电动机数学模型24-28
• 3.2.1 异步电动机在三相静止坐标系上的数学模型24-25
• 3.2.2 异步电动机在两相旋转坐标系上的数学模型25-28
• 3.3 三相异步电动机恒压频比(VVVF)控制技术28-31
• 3.3.1 基频以下的变频调速技术29-30
• 3.3.2 基频以上的变频调速技术30-31
• 3.4 正弦脉冲宽度SPWM调制技术31-32
• 3.5 电压空间矢量SVPWM调制技术32-39
• 3.5.1 SVPWM基本原理32-33
• 3.5.2 SVPWM控制算法的实现33-39
• 3.6 本章小结39-40
• 第4章 混料机节能控制器硬件设计40-56
• 4.1 控制器硬件总体设计40-42
• 4.2 三相不控全桥整流电路设计42-45
• 4.2.1 整流电路主要参数设置42-43
• 4.2.2 限流电路设计43
• 4.2.3 滤波电路设计43-44
• 4.2.4 缓冲电路设计44-45
• 4.3 供电电源设计45-47
• 4.4 逆变电路设计47-50
• 4.4.1 IPM功率参数选择47-48
• 4.4.2 IPM工作原理简介48-49
• 4.4.3 IPM驱动保护电路设计49-50
• 4.5 DSP控制电路设计50-55
• 4.5.1 TMS320LF2407A芯片简介50-51
• 4.5.2 采样电路设计51-53
• 4.5.3 显示电路设计53-54
• 4.5.4 串行通信电路设计54-55
• 4.6 本章小结55-56
• 第5章 控制器软件系统设计56-67
• 5.1 系统软件设计56-58
• 5.1.1 系统软件设计整体方案56-57
• 5.1.2 系统软件实现流程图57-58
• 5.2 PI算法的实现58-59
• 5.3 控制模块软件的实现59-61
• 5.3.1 磁链位置的计算59-60
• 5.3.2 Clarke和Park变换的实现60-61
• 5.4 SVPWM控制技术在TMS320LF2407A上的实现61-63
• 5.4.1 实现SVPWM的硬件配置61-62
• 5.4.2 SVPWM控制技术的软件实现62-63
• 5.5 驱动保护软件的实现63
• 5.6 三相异步电动机SVPWM矢量控制仿真63-66
• 5.7 本章小结66-67
• 第6章 总结与展望67-69
• 6.1 总结67
• 6.2 展望67-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-72

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