异步电动机矢量控制技术的研究本科毕业论文
《异步电机无速度传感器矢量控制系统的设计与实现》
《异步电机无速度传感器矢量控制系统的设计与实现》一、引言异步电机在工业应用中占有重要地位,其运行性能的优劣直接影响到生产效率和产品质量。
随着现代控制理论的发展,无速度传感器矢量控制系统因其高精度、高效率的特性被广泛应用于异步电机控制。
本文将探讨异步电机无速度传感器矢量控制系统的设计与实现,旨在为相关领域的研究与应用提供参考。
二、系统设计1. 系统架构设计异步电机无速度传感器矢量控制系统主要由控制器、驱动器、逆变器、异步电机等部分组成。
其中,控制器是整个系统的核心,负责实现矢量控制算法和无速度传感器技术。
驱动器接收控制器的指令,将电压和电流信号输出给逆变器。
逆变器根据驱动器的指令,将直流电源转换为交流电源,驱动异步电机运行。
2. 矢量控制算法设计矢量控制算法是实现异步电机高效运行的关键。
本系统采用无速度传感器矢量控制算法,通过检测电机的电压和电流信号,估算电机的转速和转子位置,实现电机的精确控制。
该算法包括磁场定向控制(MTPA)和直接自控制(DTC)两种方法,具有较高的动态性能和稳态性能。
3. 无速度传感器技术设计无速度传感器技术是实现异步电机无机械传感器运行的关键技术。
本系统采用基于电流模型和电压模型的无速度传感器技术,通过检测电机的电流和电压信号,估算电机的转速和转子位置。
该方法具有较高的估算精度和可靠性,降低了系统的成本和复杂度。
三、系统实现1. 硬件实现硬件实现主要包括控制器、驱动器、逆变器等部分的选型和设计。
控制器采用高性能数字信号处理器(DSP),具有高速运算和强大的控制能力。
驱动器采用高精度、低噪声的功率模块,保证电机的稳定运行。
逆变器采用智能功率模块(IPM),具有较高的效率和可靠性。
2. 软件实现软件实现主要包括矢量控制算法和无速度传感器技术的编程实现。
本系统采用C语言编写程序,实现矢量控制算法和无速度传感器技术的实时运算和控制。
同时,为了方便调试和维护,系统还提供了友好的人机交互界面。
电动汽车异步电动机的矢量控制
南京工程学院本科毕业设计(论文)题目:电动汽车异步电机矢量控制研究专业:汽车与轨道交通学院(车辆电子电气)班级:车电气111学号:215110507学生姓名:王蔚指导教师:赵伟军讲师起迄日期:2015.3.2~2015.6.12设计地点:车辆工程实验中心Graduation Design (Thesis) Study on the control of electric vehicle inductionmotor vectorByWei WangSupervised byProf. Weijun ZhaoNanjing Institute of TechnologyJune, 2015摘要在日常生活中,在各种各样的领域电动机都被广泛的应用着,人们渐渐地早已离不开电动机。
与之相对应的是越来越多的汽车被投入使用,但是传统汽车使用的内燃机在各个方面已经给人类带来了困扰,所以科学家们叫目光投入到用电动机去替代内燃机中去了。
纯电动汽车由此应运而生。
纯电动汽车一般是使用异步电机作为驱动,控制电机的方式多种多样,此时本文采取矢量控制的方式。
本文主要实现了异步电动机的驱动电路的绘制和控制程序的编程。
驱动电路的绘制是在protel 99 SE上完成的。
而软件编程则是基于Keil的平台。
本文采用STM32F103系列微处理器作为主控制器芯片,设计了以H桥模块、逆变电路模块为主要模块的异步电动机驱动电路,并通过编码器、霍尔电流传感器测量实际的电机运行参数得到反馈系数,编写了以矢量控制方式作为核心算法,电流控制的PWM电压源逆变位控制方式的转差型异步电动机矢量控制系统对三相交流电机进行控制。
关键词:电动汽车;异步电机;矢量控制;STM32ABSTRACTIn the daily life, in a wide variety of fields motor is widely used, people gradually can not get away from the motor. With more and more cars are put into use, but using the traditional automobile internal combustion engine in all aspects has to human troubled, so scientists call eyes into the motor to replace internal combustion engine to. Pure electric vehicles thus came into being.Pure electric vehicles generally use the induction motor as the drive, and control the way of the motor is varied, at this time this paper adopts the way of vector control..In this paper, the main asynchronous motor drive circuit drawing and control program programming. The drive circuit is drawn on the Protel 99 SE. And software programming is based on the Keil platform. The STM32F103 Series MCU as the main controller chip, the design of the H-bridge module, inverter module as the main module of the asynchronous motor drive circuit, and the encoder, the Hall current sensor measuring the actual operation parameters of the motor feedback coefficient, written in vector control as the core algorithm, current control PWM voltage source inverter bit control mode of slip type asynchronous motor vector control system for three-phase AC motor control.Keywords:electric vehicle,induction motor,vector control,STM32目录第一章绪论 (1)1.1 选题的背景及意义 (1)1.2 电动汽车的分类 (1)1.2.1 纯电动汽车 (2)1.2.2 混合动力汽车 (2)1.2.3 燃料电池汽车 (2)1.3 电动汽车电机的选择 (3)1.3.1直流电动机 (3)1.3.2 交流电动机 (4)1.4 异步电机调速的基本类型 (4)第二章矢量控制基本原理 (5)2.1 基本概念 (5)2.2 矢量控制的坐标变换 (7)2.2.1 定子绕组轴系的变换 (7)2.2.2 定子轴系的矢量旋转变换 (9)2.3 按转子磁场定向的异步电机矢量控制系统 (10)2.4 气隙磁场定向的异步电机矢量控制系统 (10)2.5 定子磁场定向的异步电机矢量控制系统 (11)2.6 异步电机的矢量控制系统 (11)第三章空间电压矢量调制 SVPWM 技术 (13)3.1 SVPWM基本原理 (13)3.2 SVPWM 法则推导 (15)第四章硬件部分 (17)4.1 STM32的最小系统及其配备 (17)4.2 驱动电路 (18)4.3 逆变电路 (19)4.3.1 逆变的基本原理 (19)4.3.2 电压型逆变电路 (19)4.3.3 电流型逆变电路 (21)4.3.4 逆变电路的选择 (22)4.4 反馈型号的采集 (23)4.4.1电流的采集 (23)4.4.2 转子转速测量 (23)第五章软件部分 (25)5.1 STM32F103系类介绍 (25)5.2 通过DMA模块的多路ADC采集 (25)5.2.1 DMA模块 (25)5.2.2 ADC模块 (26)5.3 PID算法 (27)5.4 PWM控制 (28)第六章结论 (33)6.1论文总结 (33)6.2 感想 (33)致谢 (35)参考文献 (36)附录A:硬件设计原理图与PCB图 (37)第一章绪论1.1 选题的背景及意义如今,大街小巷汽车是无处不在,作为一种便利的交通方式,人们早已离不开汽车。
自动化毕业论文 异步电机磁场定向矢量控制技术研究
异步电机磁场定向矢量控制技术研究摘要异步电动机是日常工业中应用最为广泛的一种电机,异步电机的应用推动了工业的发展。
因此,研究异步电机能够更好的将理论知识结与生产实践相结合当中来,达到学以致用的目的。
异步电机一般用作拖动电机,对其进行研究主要在于控制和调速方面。
本文主要通过学习异步电动机磁场定向矢量控制技术的基本理论知识,并在此基础上分析其等效的直流电动机模型,然后仿照直流电动机的控制方法,最后运用方向思维将控制量反变换得到异步电机对应量,进而对其实施控制。
为了验证其可行性,本文采用Matlab/simiulink对其模型进行仿真,最后得出仿真结果并对仿真结果进行分析。
关键词:异步电动机;磁场定向;矢量控制;模型;仿真AbstractAsynchronous motor is one of the most widely used in daily industrial motor, whose application promoted the development of the industry. Therefore, it’s better to combine the theoretical knowledge and production practice for studing asynchronous motor, to achieve the purpose of their major. Asynchronous motor is generally used as electrical machine,its study mainly focused on rhe part of the control and speed regulation. This paper mainly through learning the basic theory of asynchronous motor field-oriented vector control technology knowledge,based on the analysis of the equivalent model of the dc motor,And then imitate the dc motor control method,finally using the direction of thinking will be asynchronous motor control inverse transform corresponding amount, and control over its implementation. In order to testing its feasibility, this paper use Matlab/simiulink simulation for its model, finally it is concluded that the results of simulation and analyze the simulation results .Key words:Asynchronous motor;The magnetic field orientation;Vector control;Model; simulation目录摘要 (I)Abstract........................................................................................................................... I I 第1章绪论.. (1)1.1异步电机的发展历程 (1)1.2 磁场定向矢量控制的发展现状及发展趋势 (1)1.2.1 磁场定向矢量控制发展现状 (1)第2章异步电动机的工作原理 (3)2.1 异步电机简介 (3)2.2异步电机工作原理 (3)2.3 异步电动机的等效电路 (4)第3章异步电动机磁场定向矢量控制原理 (7)3.1 异步电动机磁场定向矢量控制的数学模型 (7)3.1.1 三相坐标系下的数学模型 (7)3.1.2 坐标变换 (9)3.1.3 两相同步旋转坐标系上的异步电机模型 (12)3.2 异步电动机按转子磁场定向的矢量控制 (13)3.2.1 异步电动机按转子磁场定向的数学模型 (13)3.2.2 异步电动机按转子磁场定向的矢量控制方程 (14)3.2.3 转子磁链观测模型 (15)第4章磁场定向矢量控制系统的建模与仿真 (17)4.1 仿真系统的参数 (17)4.2系统模块 (19)4.3仿真结果与分析 (21)参考文献 (1)致谢 (2)第1章绪论1.1异步电机的发展历程1824年,法因人阿拉果发现磁针旋转时其周围有机械力的存在。
三相异步电动机矢量控制技术分析 丁苏
三相异步电动机矢量控制技术分析丁苏摘要:矢量控制技术是现代交流电机控制方式的发展方向之一,广泛应用于城市轨道交通车辆方面。
矢量控制技术以经过3/2坐标变换的电机的动态模型为基础,利用坐标旋转变换技术实现了定子电流励磁分量与转矩分量的解耦,使交流电机在理论上能像直流电机一样分别对励磁分量与转矩分量进行独立控制,获得像直流电机一样良好的动态性能。
关键词:异步电动机;空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM);矢量控制;磁通观测1、矢量控制方法的发展目前交流电机采用的控制方法主要可以分为两类:一个是基于转子磁场定向以及内部电流环控制的矢量控制方法,另一个是基于定子磁链观测和滞环比较控制器的直接转矩控制方法。
1971年德国西门子公司的F.Blaschke提出异步电动机的矢量控制技术,使交流调速控制理论获得了第一次质的飞跃。
矢量控制技术使高性能交流调速得以实现,使其获得了巨大的发展空间。
但是,矢量控制需要确定转子磁链的具体位置,同时为了使电机工作在合理的工作状态下,磁链幅值也必须加以控制。
而磁链一般不能直接检测,因此在矢量控制系统中用电机参数计算出磁链的位置角或利用磁链观测器观测磁链。
这些方法都与电机参数有关,而在电机运行过程中,电机参数会随环境温度和励磁条件的变化,在一定范围变动。
2、矢量控制的基本概念3、矢量变换控制的基本思想所谓矢量控制就是将用静止坐标系所表示的电动机矢量变换到以气隙磁场或转子磁场定向的坐标轴系。
这里选用转子磁场定向。
三相电流、、经过由三相静止坐标系到两相静止坐标系αβ轴,再由两相静止坐标系到两相旋转坐标系dq 轴的变换,并使d轴沿着转子磁链的方向,则异步电动机就变成了由励磁电流分量和转矩电流分量分开控制的直流电动机。
按照直流电动机的控制方法,求得控制量后,再经过坐标反变换,就能控制异步电动机,对异步电动机的控制转为转子磁链参照系下的直流电动机的控制。
PWM控制技术就是利用功率开关器件的通断把直流电压变换成电压脉冲列,并通过控制电压的脉冲宽度或周期以达到变频、变压的目的,该技术是地铁车辆电机驱动控制的核心技术之一。
异步电机矢量控制系统的研究
摘 要异步电机矢量控制系统在速度控制和转矩控制方面可以同直流调速系统相媲美,但是它的良好运行依赖于电机参数,而电机参数在实际运行过程中会发生变化,从而影响矢量控制系的静、动态性能。
本文首先介绍了介绍了异步电机矢量控制系统的发展现状及其所遇到的一些问题。
其次,介绍了异步电机矢量控制系统的基本原理、坐标变换以及异步电机在不同坐标系下的数学模型,对几种常用的磁场定向方式作了介绍,分析了基于转子磁场定向的矢量控制基本原理,并分析了电机电阻对矢量控制系统的影响。
然后给出了基于“工程设计方法”的调节器的设计一般步骤,包括转速调节器和磁链调节器等。
接着介绍了基于MRAS 的无速度传感器矢量控制系统的基本原理和步骤。
然后通过MTALAB/SIMULINK 仿真平台搭建了异步电机矢量控制系统的仿真模型,并对两种矢量控制系统对电机转子电阻变化的敏感性进行了分析比较。
证明基于MRAS 的无速度传感器矢量控制系统对转子电阻变化不太敏感,具有较好的静、动态性能。
最后对本文的工作作出了总结,并对进一步的研究作出了展望和建议。
关键词关键词::矢量控制; 转子电阻; MRAS ; 仿真目录第一章 绪论 (4)第一章1.1引言 (4)1.2异步电机矢量控制系统的发展现状 (4)1.2.1 异步电机转速估算方法综述 (4)1.2.2 电机电阻对矢量控制系统的影响 (5)1.3本课题的主要内容 (5)第二章 异步电机矢量控制基本原理 (6)第二章2.1 矢量控制的基本思想 (6)2.2 坐标变换 (6)2.2.1三相静止坐标系和两相静止坐标系间的变换 (7)2.2.2两相静止坐标系和两相旋转坐标系间的变换 (8)2.3异步电动机在不同坐标系下的数学模型 (8)2.3.1 异步电动机在三相静止坐标系下的数学模型 (9)2.3.2异步电动机在两相旋转坐标系上的数学模型 (10)2.3.3异步电动机在两相静止坐标系上的数学模型 (11)2.4矢量控制基本方程式和基本控制结构 (12)2.4.1矢量控制基本方程式 (12)2.4.2矢量控制的基本结构 (13)2.5转子磁链观测器 (13)2.5.1 电压模型法 (13)2.5.2 电流模型法 (14)2.6.转子电阻对控制系统性能的影响 (14)2.7 本章小结 (15)第三章控制系统调节器的设计 (17)3.1 电流环的设计 (17)3.2 磁链环的设计 (18)3.3 转速环的设计 (19)3.4 本章小结 (20)第四章基于MRAS的无速度传感器矢量控制系统 (21)4.1 模型参考自适应系统设计的基本理论 (21)4.2 基于转子磁链模型的速度辨识 (23)4.3 本章小结 (25)第五章异步电机矢量控制系统的MATLAB仿真 (26)5.1 异步电机矢量控制系统仿真 (26)5.2矢量控制系统对转子电阻变化的敏感性分析 (31)5.2.1转速突变时转子电阻对矢量控制系统的影响 (31)5.2.2负载突变时转子电阻对矢量控制系统的影响 (32)5.3基于MRAS的无速度传感器矢量控制系统仿真 (34)5.4 本章小结 (39)第六章小结 (40)参考文献 (41)第一章绪论1.1 引言电动机作为把电能转换为机械能的主要设备,广泛的应用于工农业生产、国防、科技及社会生活的各个方面。
异步电机SVPWM的矢量控制系统研究
III
1 绪 论
1多的能源之一,同时也是浪费最多的能源之一,因此电 能的节约利用实为解决能源问题的一个重要方面,其中起代表性的就是电机的控 制。电机是一种将电能转换成机械能的设备,它的用途非常广泛,在现代社会生 活中随处可见电机的身影,在发达国家中生产的总电能有一半以上是用于电机的 能量转换,这些电机传动系统当中 90%左右的是交流异步电机。在国内,电机的总 装机容量已达 4 亿多千瓦,年耗电量达 15000 亿千瓦时,约占工业耗电量的 80%。 并且在我国各类在用电机中,80%以上为 0.55~220KW 中小型异步电机,加之设 备的陈旧,管理、控制技术跟不上,所浪费的电能甚多。因此需要采用高效电动 机及采用调速等方法来提高电动机系统效率,而我国电动机系统的能源利用率约 比国际先进水平低 20%左右,节电潜力更加巨大[1][2]。 交流异步电机突出的优点是结构简单、价格低廉、 ,工作可靠、维护方便、转 动惯量小、效率高以及单机转速和容量没有限制等许多的优点。但是以前甚至现 在我国的交流调速很难达到直流电机那样的调速性能。不仅仅是节能的原因,随 着生产技术的发展,特别是精密机械加工、冶金和交通等工业生产的发展,对电 气传动在启/制动、正/反转以及调速精度、调速范围等静态特性和动态响应方面 提出了更高的要求,而直流电机和交流电机相比,在技术上由于控制简单、调速 平滑、性能良好等优点,在高性能变速传动系统中,长期占据着主导地位。但是, 直流电机由于结构上的原因存在着固有缺点,比如存在机械换向器和电刷,使其 造价偏高、维护困难、寿命短,单机容量、转速和最高电压等都会受到一定的限 制,而且使用环境也有要求(比如易燃易爆的环境下不能使用)。尽管从 20 世纪 30 代开始进行无换相器电机控制系统的研究,但是由于各种条件的限制,没有什么 实质性的进展。而对于交流异步电机,它占据着电气传动总容量 80%的传动领域, 如果交流异步电机采用高性能的变频调速,将节约大量的电能,具有非常大的经 济效益。近年来,交流电动机变频调速技术在传动系统中普遍应用,风机泵类采 用调速技术,可节电 30%~50%;大型传动系统如轧钢、牵引、油气输送、船舶推 进等采用交流电动机变频调速,大大提高设备和工艺的效能。例如轧钢传动采用 交流调速电耗可减少 30%以上,船舶推进采用交流电动机变频调速可提高效率超 过 20%,具有重要的节能效果。我国在“十五”和“十一五”的节能计划中,把 “电动机系统节能”列为重点项目。因此,实施电动机系统节能具有重大的现实 意义和深远的可持续发展意义[3][4]。
基于DSP的异步电机无速度传感器的矢量控制仿真毕业设计(论文)
本科生毕业设计设计题目:基于DSP的异步电动机无速度传感器的矢量控制研究中国矿业大学毕业设计任务书毕业设计题目:基于DSP的异步电动机无速度传感器的矢量控制研究毕业设计主要内容和要求:1.复习电力拖动自动控制系统课程,重点学习异步电机变压变频调速系统理论(包括异步电机动态数学模型和坐标变换技术、转子磁场定向矢量控制系统),了解国内外无传感器控制的现状及发展趋势;2.学习TMS320C2812DSP;3.学习观测器理论、模型参考自适应等相关理论;掌握异步电动机矢量控制的方法;4.完成异步电动机转子磁链估计模型的DSP实现;5. 采用Matlab/Simulink对转子磁场定向矢量控制系统进行仿真。
院长签字:指导教师签字:中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书指导教师评语(①基础理论及基本技能的掌握;②独立解决实际问题的能力;③研究内容的理论依据和技术方法;④取得的主要成果及创新点;⑤工作态度及工作量;⑥总体评价及建议成绩;⑦存在问题;⑧是否同意答辩等):成绩:指导教师签字:年月日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语(①选题的意义;②基础理论及基本技能的掌握;③综合运用所学知识解决实际问题的能力;③工作量的大小;④取得的主要成果及创新点;⑤写作的规范程度;⑥总体评价及建议成绩;⑦存在问题;⑧是否同意答辩等):成绩:评阅教师签字:年月日中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩答辩情况提出问题回答问题正确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩:答辩委员会主任签字:年月日学院领导小组综合评定成绩:学院领导小组负责人:年月日摘要异步电动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。
采用坐标变换的方式将三相静止坐标系变为两相同步旋转坐标系,可以实现定子电流的解耦,从而实现磁通和转矩的解耦控制,达到直流电机的控制效果。
按转子磁链定向使交流调速系统的性能产生了质的飞跃。
无速度传感器控制解决问题的出发点是利用检测的定子电压、电流等容易检测到的物理量进行速度估计以取代速度传感器。
异步电动机矢量控制系统仿真模型设计本科本科毕业论文
异步电动机矢量控制系统的仿真模型设计中文摘要:矢量控制是在电机统一理论、机电能量转换和坐标变换理论的基础上发展起来的,它的思想就是将异步电动机模拟成直流电动机来控制,通过坐标变换,将定子电流矢量分解为按转子磁场定向的两个直流分量并分别加以控制,从而实现磁通和转矩的解耦控制,达到直流电机的控制效果。
本文针对异步电动机磁链闭环矢量控制进行研究和探索。
通过空间矢量的坐标变换,对系统进行建模,其中包括直流电源、逆变器、电动机、转子磁链电流模型、ASR、ATR、AΨR 等模块。
并对控制系统进行了MATLAB/Simulink仿真分析。
关键词:异步电动机、矢量控制、MATLAB仿真Abstract:Vector control(VC) is based on motor unification principle,energy conversion and vector coordinate transformation theory.By transforming coordinate, The stator current is decomposing two DC parts which orientated as the rotator magnetic field and controlled respectively.So magnetic flux and torque are decoupled. It controls the asynchronous motor as a synchronous way. This paper does some research works of the asynchronous motor flux vector control closed-loop research and exploration. Through the space vector coordinate transformation, and the modeling of system,including DC power supply, inverter, AC motor, rotor flux current model, the ASR, ATR,AΨR and modules. And the control system is MATLAB/Simulink analysis.Key Words:Asynchronous Motor,Vector Control,MATLAB Simulation一、绪论1、交直流调速系统的相关概念及比较交流调速系统是以交流电动机作为控制对象的电力传动自动控制系统。
毕业设计——矢量控制异步电机调速系统仿真研究
矢量控制异步电机调速系统仿真研究摘要20世纪70年代德国专家提出了矢量变换控制的思想,矢量变换控制就是采用矢量变换使交流异步电机定子电流励磁分量和转矩分量之间实现解耦,使交流异步电动机的磁通和转矩分别进行独立控制, 从而使交流异步电动机变频调速系统具有了直流调速系统的全部优点。
本文介绍了异步电动机矢量控制的基本原理及转差频率矢量控制的相关概念,结合实际设计出矢量控制异步电机调速系统的结构图,根据异步电机模型和在调速系统中各子系统的模型,在SIMULINK环境下对该系统进行仿真,并得出仿真结果。
从试验和仿真结果可以看出:该方法简单、控制精度高,用于异步电动机调速系统中具有良好动、静态性能。
利用MATLAB/ SIMULINK模块对交流异步电动机矢量控制系统进行了建模仿真,说明了MATLAB/ SIMULINK 对于复杂的交流调速系统来说是一种很好的仿真工具,并且通过仿真波形的分析也验证了交流异步电动机按转子磁链定向的矢量控制系统具有较好的动、静态性能,完全可以适用于高动态性能的交流调速场合。
关键词:交流调速系统;转差频率;矢量控制;仿真建模Vector control of induction motor based on simulation studiesAbstract20th century 70s German experts put forward the idea of vector transform control. transform vector control use vector transformation to make the exchange of excitation of induction motor stator current components and torque decoupling between components, so that the magnetic AC asynchronous motor Qualcomm and independent control of torque, respectively, so that the exchange of asynchronous motor with variable frequency speed regulation system of the DC drive system all the advantages. This article introduces the asynchronous motor of the basic principles of vector control and slip frequency vector control of the basic concepts, practical design combined with vector control of induction motor based on the structure, according to the model of induction motor speed control system and the various sub- system model, in the SIMULINK environment simulation system and simulation results obtained.The simulation results from the tests can be seen: The method is simple, high precision. The control for induction motor speed control system has good dynamic and static performance.Using MATLAB / SIMULINK module of AC asynchronous motor vector control system modeling and simulation. Illustrate the MATLAB / SIMULINK for the complex AC Drive System is a good simulation tools, and through the simulation waveform analysis to verify AC induction motor according to the rotor flux-oriented vector control system has good dynamic and static performance, It can be applied to the exchange of high-speed dynamic performance occasions.Key words : AC Drive System;Slip frequency; Vector Control; Simulation Modeling目录引言 (1)第1章绪论 (2)1.1交流电机调速技术的发展状况 (2)1.2 现代交流调速系统的类型 (3)l.3 现代交流调速系统的发展趋势和动向 (4)1.3.1 控制理念与控制技术方面的研究与开发 (4)1.3.2 PWM模式改进与优化研究 (4)1.3.3 中压变频装置的研究与开发 (4)第2章矢量控制的基本原理 (6)2.1 异步电动机的数学模型 (6)2.2 矢量控制技术思想 (6)2.3 坐标变换 (7)2.3.1 坐标变换的基本思想和原则 (7)2.3.2 三相-两相变换 (10)2.4 转差频率矢量控制的基本概念 (12)2.5 转差频率矢量控制系统 (13)第3章模型的建立及仿真 (15)3.1 仿真软件简介 (15)3.2 矢量控制调速系统仿真和分析 (15)3.2.1电机仿真模块的建立 (16)3.2.2转速调节器模块 (17)3.2.3函数运算模块 (17)3.2.4 坐标变换模块 (17)第4章仿真结果及结果分析 (19)4.1 仿真模型 (19)4.2 仿真结果及分析 (19)结论与展望 (22)致谢 (23)参考文献 (24)附录 (24)插图清单图1-1 现代交流调速系统组成示意图 ....................................................................... - 3 - 图2-1 二极直流电机的物理模型 ............................................................................... - 8 - 图2-2 等效的交流电机绕组和直流电机绕组物理模型 ......................................... - 10 - 图2-3三相、两相静止坐标系与磁通势空间矢量 ................................................. - 11 - 图2-4 转差频率控制的异步电动机矢控制调速系统的结构图 ............................. - 14 - 图3-1转速PI调节器模块 ....................................................................................... - 17 - 图3-2函数运算模块 ................................................................................................. - 17 - 图3-3 坐标变换模块 ................................................................................................. - 18 - 图4-1矢量控制调速系统的仿真模型 ..................................................................... - 19 - 图4-2仿真波形图 ..................................................................................................... - 20 - 图4-3定子磁链轨迹图 ............................................................................................. - 21 -引言交流异步电动机是一个高阶、强耦合、非线性的多变量系统,该系统数学模型比较复杂,将其简化成单变量线性系统进行控制,动态性能不够理想,调节器参数很难准确设计,为了实现高动态性能, 20世纪70年代初德国西门子公司F.Blaschke提出了矢量控制的方法。
异步电机无速度传感器矢量控制论文
异步电机无速度传感器矢量控制论文引言异步电机是工业应用中最常见的电动机之一,其控制方法的研究一直以来都是电机控制领域的热点。
传统的异步电机控制方法需要使用速度传感器来测量电机转速,但是速度传感器的成本较高,且安装维护成本也较高。
因此,研究无速度传感器的异步电机矢量控制方法是一个具有重要意义的课题。
本文针对异步电机无速度传感器的矢量控制问题进行了深入研究。
首先介绍了异步电机的基本原理和传统的速度传感器矢量控制方法,然后提出了一种基于观测器的无速度传感器矢量控制方法,最后通过实验验证了该方法的有效性。
异步电机的基本原理异步电机是一种根据转子与磁场之间的相对运动产生感应电动势而工作的电机。
异步电机主要由定子和转子两部分组成,其中定子上产生的旋转磁场会作用在转子上产生转矩,从而驱动电机运行。
异步电机的主要特点是结构简单、噪音低、寿命长等。
传统的速度传感器矢量控制方法传统的速度传感器矢量控制方法是指通过使用速度传感器测量电机的转速,然后根据转速测量值控制电机的转速。
该方法的优点是控制精度高,但缺点是需要使用额外的速度传感器,并且传感器的成本较高。
另外,速度传感器需要安装在电机上,增加了系统的复杂度和维护成本。
基于观测器的无速度传感器矢量控制方法针对传统速度传感器矢量控制方法存在的问题,本文提出了一种基于观测器的无速度传感器矢量控制方法。
该方法的基本思想是通过建立电机的模型和观测器来估计电机转速,然后根据转速估计值来控制电机的转速。
具体来说,利用电机的模型和电机绕组的电流测量值,可以得到电机转速的估计值。
然后通过观测器对估计值进行调整,得到更准确的转速估计值。
最后,根据转速估计值设计控制器来实现电机的矢量控制。
实验验证为了验证基于观测器的无速度传感器矢量控制方法的有效性,我们搭建了一个实验平台并进行了一系列实验。
实验中我们使用了一台异步电机和相应的传感器装置,通过改变电机的负载和给定的控制信号来测试控制系统的性能。
异步电机矢量控制方案的研究
众所周知,晶闸管供电的直流电动机双闭环调速系统具有优良的动静态特性, 其根本原因是作为它励直流电动机的励磁和转矩可以分别加以控制。那么交流电 动机是否能模仿直流电动机控制规律分别对其励磁和转矩进行控制呢?矢量控制 就是实现这种控制思想的新一代高性能交流电机控制理论。
矢量控制(Vector Contr01)又称磁场定向控制(Field Oriented Contr01),就是 将交流电机空间磁场矢量的方向作为坐标轴的基准方向,通过坐标变换将电机定 子电流正交分解为与磁场方向一致的励磁电流分量和与磁场方向垂直的转矩电流 分量,然后就可以像直流电机一样对励磁电流分量和转矩电流分量分别进行控制。 矢量控制理论1968年首先由Darmstader_-E科大学的Hasse博士提出。1971年 s删MENs公司的Blaschke又将这种一般化的概念形成系统理论,以磁场定向控制 的名称在Siemens Review上发表,并申请了专利。矢量控制理论的提出为交流调速 系统开辟了广阔的空间12】【,】I”。
(3)当时的电力电子技术还不足以使矢量控制技术进入实用化。在70年代, 虽然P1】『M逆变器己出现,但GTO和GTR尚未完全走入实用,P嘲技术实现起来成本很 高。而普通晶闸管由于本身的特点,不能利用门极关断信号使其关断,由普通晶 闸管构成的逆变器必须有复杂的换流电路才能工作,这样一方面降低了系统的可 靠性,另一方面,由于逆变器的开关频率很低,不能适应矢量控制中电压电流的 快速变化。
异步电机的矢量控制
异步电机的矢量控制
异步电机的矢量控制是一种先进的电机控制技术,能够提高电机的性能和效率。
在传统的电机控制方法中,通常使用直接转矩控制或者感应电机的矢量控制。
然而,这些方法在某些情况下存在一定的局限性,例如转矩响应速度较慢,效率不高等。
异步电机的矢量控制技术通过控制电机的电流和磁场,实现对电机的精准控制。
这种控制方法可以使电机在不同工况下都能够保持稳定的性能,提高电机的转矩响应速度和效率。
与传统的控制方法相比,异步电机的矢量控制具有更高的精度和可靠性。
在异步电机的矢量控制中,首先需要对电机的电流进行控制,以确保电机的磁场和转子的位置保持在理想状态。
通过对电机的电流进行精确控制,可以实现电机的高效运行,并且可以在不同负载条件下实现电机的平稳运行。
异步电机的矢量控制还需要对电机的转子位置进行准确检测和估算。
通常会使用编码器或者传感器来检测电机的转子位置,以便及时调整电机的控制参数。
通过准确的转子位置检测,可以确保电机在高速旋转时也能够保持稳定的性能。
除了电流控制和转子位置检测,异步电机的矢量控制还需要对电机的速度进行精确控制。
通过对电机的速度进行调节,可以实现电机的平稳启动和高速运行。
同时,还可以根据不同的工况调整电机的
转矩输出,以满足不同的应用需求。
总的来说,异步电机的矢量控制是一种先进的电机控制技术,能够提高电机的性能和效率。
通过精确控制电机的电流、转子位置和速度,可以实现电机在不同工况下的稳定运行,并且可以满足不同应用场景的需求。
随着电机控制技术的不断发展,相信异步电机的矢量控制技术将会得到更广泛的应用和推广。
毕业论文2矢量控制的异步电动机调速系统仿真设计
3. 总体模块设计3.1矢量控制结构框图按照上述数学模型建立的矢量控制结构框图如实例图3.1所示。
图3.1矢量控制结构框图为了实现对电机的矢量控制,使电机满足一定的性能指标(稳定性、快速性和准确性),并尽可能使仿真模型简化,而采用电流和转速负反馈控制方式。
为了使仿真时间尽可能短并达到一定的仿真精度,选用离散控制系统。
整个系统主要分成6部分:速度控制器、矢量控制器、电流比较脉冲产生器、全桥逆变电路、异步电机和反馈回路。
其具体结构如实例图3.2所示。
图3.2矢量控制系统结构框图3.2各子系统模块3.2.1求解磁链模块图3.3求解磁链模块3.2.2 求解转子磁链角模块图3.4求解转子磁链角模块该模块是计算θ角,也就是d轴的位置3.2.3 ids*求解模块此模型的作用是根据转子磁通来计算定子电流的励磁分量i d*,模型如下所示图3.5 i ds*求解模块3.2.4 iqs*求解模块此模块的作用是计算定子电流在d、q坐标系下的q分量的给定值i qs*,其内部构造如下所示:图3.6 i qs*求解模块3.2.5 ABC到DQ坐标变换模块ABC-DQ子模块完成从ABC三相定子坐标系到d、q坐标系的变换(3/2变换),在这个模块中,根据定子电流在ABC三相定子坐标系下的分量,经过旋转变换,得出电动机定子电流在d、q坐标系下的转矩分量i qs和励磁分量i ds。
模块的构造如下图:图3.7 ABC到DQ模块3.2.6 DQ到ABC坐标变换模块DQ- ABC子模块是根据定子电流在d、q坐标系下的分量,经过旋转变换得出电动机定子的三相绕组电流的给定值i abc,变换过程如下所示图3.8 DQ到ABC模块3.3 电机参数设置图3.9 异步电动机参数表3.4矢量控制环节模块图3.10 矢量控制环节3.5矢量控制的异步电动机调速系统模块图3.11 矢量控制的异步电动机调速模块交流异步电动机矢量控制系统如上图所示,此系统为转差频率矢量控制方式,按转子磁场定向的异步电机矢量控制框图。
电子论文-电动车用异步电机矢量控制系统
电动车用异步电机矢量控制系统Induction Motor Vector Controller Applied in Electric Vehicle (北京交通大学电气学院)陈东雷 吕健攀 张奕黄 CHEN Dong-lei LV Jian-pan ZHANG Yi-huang 摘 要:介绍一种以DSP为控制核心的异步电机矢量控制系统在电动车中的应用。
介绍了系统结构及软硬件设计方案。
实验结果表明,该系统精度高,实时性好,有较好的动态性能。
关键词:矢量控制 异步电机 数字信号处理器中图分类号:TM301.2 文献标识码:AAbstract: Induction Motor Vector Controller Applied in Electric Vehicle is designed .The system structure and method for designing the software and hardware are introduced .The experimental results show that this control system has high control precision and a good real-time performance ,and a good dynamic characteristic .Key words : Vector Control Induction Motor Digital signal processor1 引言电动车驱动电动机有直流电动机、异步电动机、永磁无刷电动机和开关磁阻电动机。
异步电动机具有体积小、结构简单、坚固可靠、成本低、易于维护等优点,并且随着变频调速技术的发展,让异步电动机的控制方法越来越完善,使异步电机有着优异的启动和调速性能,高效率、高功率因数和节能,有着广泛的应用范围。
高性能的电动车普遍采用了异步电动机作为传动设备。
《异步电机无速度传感器矢量控制系统的设计与实现》
《异步电机无速度传感器矢量控制系统的设计与实现》一、引言随着现代工业的快速发展,电机控制技术已成为工业自动化领域的重要研究方向。
异步电机作为工业生产中的主要动力设备,其控制系统的设计直接关系到生产效率和产品质量。
传统的异步电机控制系统通常需要安装速度传感器以实现精确控制,但这种方式不仅增加了系统的成本和复杂性,还可能受到环境因素的干扰。
因此,无速度传感器矢量控制系统成为了当前研究的热点。
本文将详细介绍异步电机无速度传感器矢量控制系统的设计与实现。
二、系统设计1. 系统架构设计本系统采用数字化控制方式,主要由异步电机、逆变器、控制器和上位机组成。
其中,控制器是系统的核心部分,负责实现无速度传感器矢量控制算法。
2. 矢量控制算法设计无速度传感器矢量控制算法是实现系统控制的关键。
本系统采用基于磁场定向的矢量控制算法,通过实时计算电机的电流和电压信息,实现电机的精确控制。
3. 硬件电路设计硬件电路包括电源电路、逆变器电路、传感器电路等。
其中,逆变器电路是实现电机驱动的关键部分,需要根据电机的额定电压和电流进行合理设计。
同时,为了保证系统的稳定性和可靠性,还需要考虑硬件电路的抗干扰能力。
三、系统实现1. 控制器程序设计控制器程序是实现系统控制的核心部分。
本系统采用数字化控制方式,通过编写程序实现无速度传感器矢量控制算法。
程序设计主要包括主程序、中断服务程序、ADC采样程序等部分。
2. 系统调试与优化在系统实现过程中,需要进行大量的调试和优化工作。
首先需要对硬件电路进行测试,确保电路的稳定性和可靠性。
其次,需要编写和调试控制器程序,确保程序能够正确实现无速度传感器矢量控制算法。
最后,还需要对系统进行整体调试和优化,确保系统的性能达到预期要求。
四、实验结果与分析1. 实验结果通过实验测试,本系统能够实现异步电机的无速度传感器矢量控制。
在实验过程中,我们采用了不同的负载条件进行测试,发现系统在不同负载条件下均能实现电机的精确控制。
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题目:异步电动机矢量控制技术的研究
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5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况
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二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
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2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
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二、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
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2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意?
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3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
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评阅教师:(签名)单位:(盖章)
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教研室(或答辩小组)及教学系意见
教研室(或答辩小组)评价:
一、答辩过程
1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
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3、学生答辩过程中的精神状态
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二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
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2)附件:按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)次序装订
指导教师评阅书
指导教师评价:
一、撰写(设计)过程
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2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
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3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力