十二相同步电动机交交变频调速系统的研究

【摘要】：采用多相同步电动机的交交变频调速系统,具有体积小、容量大、高转矩、高功率比、宽平滑调速区、谐波污染小、安全可靠的特点,是大功率交流调速领域的主要发展方向之一,在轧机,矿山卷扬,船舶推进,水泥球磨机等低速大容量的场合有着广泛的应用前景。本文以十二相同步电动机交交变频调速系统为例,对该系统的控制性能、转子位置检测、转速测量等问题进行了研究,以便为该类系统的设计和运行提供理论和试验依据。 本文首先介绍了十二相同步电动机的矢量控制策略,并根据该矢量控制原理分别建立了十二相同步电动机在dq坐标系的数学模型、十二相交交变频器的开关函数矩阵模型以及十二相调速系统的矢量控制模型。 在十二相同步电动机交交变频调速系统的矢量控制策略和数学模型的基础上,建立了基于SIMULINK 的仿真模型,设计了电流调节器、转速调节器、气隙磁链调节器以及励磁电流调节器的参数。通过对该调速系统矢量控制策略的仿真研究和动态性能分析,验证了所采用的控制策略是正确的和所设计的调节器参数是可行的。 介绍了基于绝对式光电码盘的转子位置检测与转速测量的原理和方法。设计了基于DSP 的转子位置检测装置和程序,采用M/T 法得到了转速的测量算法,并通过试验验证了转子位置检测装置的精确性。 根据双DSP 两级控制的全数字十二相同步电动机交交变频调速系统的特点,设计了一套矢量控制软件,重点给出了数字PI 调节器的算法和励磁整流的数字触发程序; 对调速系统的稳态和动态性能进行了试验研究,试验结果表明调速系统具有优良的控制性能和运行性能。