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交流异步电机无速度传感器低速控制策略研究

谷利飞  
【摘要】:随着电力电子及控制技术的发展,变频调速在交流异步电机调速方面发挥着越来越重要的作用。它以优异的调速和起制动性能、高效率、高功率因数和节电效果,已成为当今世界节约电能、改造传统产业、改善工艺流程、提高生产过程自动化水平、推动技术进步的重要手段之一,在各种生产机械上如风机、水泵、纺织机械、机床等有着广泛的应用。在变频调速系统中,为了实现异步电机高动态、高精度的调速性能,需要通过测速发电机或测速码盘来实现转速闭环,但由此在实际应用中产生了许多新的问题,如:增加了系统成本,降低了系统抗电磁干扰能力,速度传感器易成为故障源等。本文针对上述问题,从交流异步电机变频调速原理出发,研究了无速度传感器直接磁场定向控制的方法,设计了以DSP为控制器的异步电机无速度传感器转子磁场定向控制系统,以消除因采用速度传感器所带来的问题。 同时,针对交流异步电机变频调速系统采用变压变频(VVVF)调速和矢量调速方法存在的低速段调速精度差、转矩脉动大等问题,提出了电流模型磁链观测器与反电势积分模型相结合的方法,实现了对电机转子磁链的幅值和相位进行检测;通过电流模型对转子转速进行辨识构成速度反馈回路,提高了矢量控制在电机低速段调速精度,取得了满意的测试效果。 在理论研究的基础上,以TI公司的电机控制专用芯片TMS320F2808 DSP为控制器,完成了异步电机控制系统硬件平台的搭建。详细介绍了DSP时钟发生器、JTAG接口、整流滤波、三相逆变桥、保护电路、开关电源等工作原理及电路设计;编制了软件功能模块,完成了样机的调试与测试。所设计的变频调速系统适用于功率允许范围内的不同型号的异步电机,并具备欠压、过压、过温、过流和过载等保护功能,有较高的实用价值。


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