三相异步电机SVPWM变频调速系统的研究

保密类别： 编号： 20110801249

武汉大学珞珈学院

毕业论文

三相异步电机SVPWM变频调速系统的研究

系 别： 电气工程与自动化系 专 业： 电气工程与自动化 年 级： 2011级电气六班 学 号： 20110801249 姓 名： 黄思佳

指导教师： 肖贞仁

武汉大学珞珈学院教务处印制

2015年 4 月 5日

摘 要

目前,调速领域已经实用的技术有直接转矩控制、恒定电压频率比控制、矢量控制等,在不断的实际工程应用中矢量控制技术已经发展得相当成熟。本文针对矢量控制技术直流电压利用率高、动态性能和低速性能好以及调速范围宽等优点,采用矢量控制方案进行交流电机调速。

本文的主要工作有:(1) 基于异步电机的数学模型,对其电磁关系进行了分析,建立了不同坐标系下的数学模型,指出其多变量与强耦合的非线性特点。(2)在分析矢量控制技术优点的基础上,搭建仿真模型,进行了电压空间矢量控制的仿真验证。(3) 设计了小功率异步电机的调速系统,搭建了矢量控制系统的硬件平台,进行了相关实验,验证了实验平台的实用。

关键词:矢量控制 异步电机 SVPWM

I

Abstract

At present,direct torque control, constant voltage frequency ratio control andvector control are the practical technologies in adjust speed field,the vector controltechnology is already quite mature in the practical engineering application.Based on the advantages of vector control technology such as the high voltage utilization of DC.the good performance on dynamic and low-speed,and wide speed regulation range,this paper use the vector control for AC motor speed control.The main works of this paper are:Firstly based on the mathematical model of induction motor,the electromagneticrelation is analyzed,the mathematical model under different coordinates are established,the multi-variable,strong coupling and nonlinear characteristics are pointout.Secondly based on the strongpoint analysis of vector control technology,the voltage space vector control strategy is simulated.Thirdly the speed control system of small power asynchronous motor is designed,the relative experiments are carried through, the results verify the practicability of the experimental platform.

Key Words: Asynchronous motor Vector control SVPWM

II

目 录

第一章 绪论……………………………………………………………………1

1.1 论文研究背景………………………………………………………………1

1.2 国内外变频调速技术的发展现状…………………………………………1

1.3 国内外脉宽调制技术的发展现状…………………………………………2

1.4 论文的主要研究内容及章节安排…………………………………………2

1.5 本章小结……………………………………………………………………3

第二章 交流变频调速…………………………………………………………4

2.1 交流调速的基本控制思想…………………………………………………4

2.2 交流变频调速的四种控制方式……………………………………………4

2.2.1 恒压频比(V/F)控制…………………………………………………4

2.2.2 转差率控制……………………………………………………………5

2.2.3 直接转矩控制…………………………………………………………6

2.2.4 矢量控制………………………………………………………………6

2.3 矢量控制方式………………………………………………………………7

2.4 本章小结……………………………………………………………………7

第三章 电压空间矢量仿真研究……………………………………………8

3.1 矢量控制理论………………………………………………………………8

3.2 坐标变换……………………………………………………………………8

3.2.1 坐标变换的基本思路…………………………………………………8

3.2.2 三相-两相变换（3S/2S变换）………………………………………8

3.2.3 静止两相-旋转正交变换（2s/2r变换）……………………………10 III

3.2.4 坐标变换仿真…………………………………………………………12

3.3 数学模型……………………………………………………………………12

3.3.1 在两相静止坐标系的数学模型………………………………………12

3.3.2 在两相旋转坐标系的数学模型……………………………………13

3.5 本章小结……………………………………………………………………14

第四章 系统硬软件的设计与实现…………………………………………15

4.1 系统结构与主电路设计……………………………………………………15

4.1.1整流电路………………………………………………………………15

4.1.2滤波电路………………………………………………………………16

4.1.3逆变电路………………………………………………………………17

4.2信号采集电路设计…………………………………………………………18

4.3 控制电路设计………………………………………………………………19

4.4 系统软件程序设计…………………………………………………………19

4.5 实验结果……………………………………………………………………20

4.6 本章小结……………………………………………………………………21

第五章 总结与展望……………………………………………………………22

5.1 总结…………………………………………………………………………22

5.2 展望…………………………………………………………………………22 参考文献…………………………………………………………………………23 致谢…………………………………………………………………………………25

IV