同步化异步电动机调速控制系统的研究与设计

【摘要】：感应电机双馈调速系统是一种性能优越的电力拖动控制系统,它不仅降低了同等功率电机所用变换器的容量,而且增加了励磁控制的自由度。由于系统控制方法的灵活性,使得双馈电机在工业传动、风力发电及抽水蓄能电站等领域拥有广阔的应用前景。本文的研究对象是绕线式异步电机,它属于双馈电机的一种,其控制系统在具有双馈电机调速共同特征的同时拥有其独特的优点。本文我们研究的是双馈电机处于电动运行状态的控制策略,所以我们给它定义为同步化异步电动机调速控制系统。首先介绍了同步化异步电动机的结构、矢量图、等效电路、运行和调速原理及能量流动;其次介绍双馈调速系统的基本结构和特征,研究控制系统中控制器种类的选取及其原理和运行特征,引入空间矢量调制技术和磁场定向控制,详细研究了逆变侧部分的控制策略,由此给予开关管准确的触发脉冲,使逆变器按照90°原则精确的触发,从根本上消除定、转子失步和能量解耦失败的问题;最后说明电机的励磁转移和启动过程,研究和设计整个系统中最为关键的拉力角控制部分。通过调节定、转子磁势之间的相位关系实现能量解耦,调节励磁电流的幅值实现不同幅值下的功角特性,调节转子励磁电流频率实现转速的调节。在此基础上对控制系统的性能进行分析和理论研究,并由此建立整个控制系统的仿真模型。通过上面的理论分析和仿真研究得到的结果对控制系统的性能进行分析和研究,说明此种控制策略优良的稳态性能和动态特性,为以后实践研究奠定理论基础。