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考虑铁损的异步电机最大效率矢量控制系统的研究

张永康  
【摘要】:异步电机系统是应用最广泛的传动系统,在工业生产和生活中异步电机所占的份额高达60%,目前在工矿企业中使用着大量的交流异步电机,其中有相当多的还处于非经济运行状态,浪费掉大量的电能,变频调速技术作为高新技术、基础技术和节能技术,已经渗透到经济领域的所有技术部门中。因此,考虑铁损的最大效率矢量控制技术有非常重要的意义,并且具有广阔的应用前景。 异步电动机结构简单、运行可靠、便于维护、价格低廉,因而目前,发达国家大多采用交流电动机。尽管交流电动机是一个非线性、多变量、高阶、强耦合的非线性系统,不象直流电机那样易于控制转矩,但是随着矢量控制理论的发展完善,以及微电子技术、计算机控制技术的发展,交流调速系统的性能完全可以和直流调速性能相媲美。 本文提出了考虑铁损的异步电机数学模型,讨论了矢量控制和最大效率控制的关系,并且推导出了异步电机在任意角频率ω_1,时对应的最优转差率公式。同时结合二者,提出了考虑铁损的异步电机最大效率矢量控制系统数学模型,并且利用了MATLAB/SIMULINK工具对数学模型建模及其仿真,最后简要介绍了FPGA技术,以及该技术在交流调速系统中的应用。 本文共有六章。第一章简单介绍了交流变频调速技术和矢量控制技术的发展历史及现状,同时也对交流调速系统的发展趋势和动向作了一简要描述,顺便提出了课题研究背景和主要研究内容;第二章简单介绍了一般的矢量控制技术和理论:第三章结合实际的例子详细的介绍了MATLAB/SIMULINK的建模仿真过程;第四章根据异步电机的效率公式,推导出了最大效率控制时的最优转差率公式;第五章也是本文的又一重点,提出了考虑铁损的异步电机最大效率矢量控制系统模型和考虑铁损的异步电机模型,并且给出了动态仿真结果,对模型的建立进行了验证;第六章是本文的最后一章,结合矢量控制硬件技术的发展,提出了基于FPGA的矢量控制系统。


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