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交流电机变频/工频运行切换锁相同步控制系统

陈文娅  
【摘要】: 传统的变频/工频运行切换控制只能实现交流电动机在切换前后运行频率和转向(相序)的一致,而由于切换前后交流电源的相位不同,往往会导致电机的电流和转矩发生较大的瞬时冲击性波动,对变频器、电网、电机及其负载都会带来严重冲击,同时会产生刺耳的噪声污染、缩短设备寿命,甚至会导致设备损坏。 本课题以单片机数字化测控技术为核心,研究开发一种交流电机变频/工频运行切换锁相同步控制系统。主要研究内容包括:(1)强、弱电信号的频率与相位检测;(2)应用C8051F系列单片机实现包含变频器的锁相环(PLL)控制;(3)通过软件编程和系统调试完成变频/工频平滑切换的锁相同步控制系统。本论文设计实现了一种将变频器作为锁相环路中的一个环节—压控振荡器的系统组成方案;提出了一种鉴频/鉴相组合分时切换和以PI调节器取代低通滤波器的PLL新型控制方法;针对变频器输出PWM电压基波相位检测的困难,提出了一种新型PWM波相位检测电路和参数设计方法。 本系统经单片机配合外围硬件实现智能化软件分析判断,通过PLL闭环自动调节变频器输出频率,与电网达到同频同相后,产生控制切换指令信号,使接触器发生切换,实现变频/工频平滑切换的锁相同步控制。通过计算机仿真和实验研究结果,证明了本系统方案及检测与控制方法的正确性与可行性。


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