多台绕线电机同步调速系统的研究

论文摘要

现代装备日益大型化,这就要求有多台电机的协调工作,最常见的是同步控制。近年来由于电力电子技术的革新,交流电机逐渐取代直流电机,成为同步控制领域里的主要研究对象。电气同步旋转系统(电轴)是一种简单实用的交流同步系统,相同型号的几台绕线式异步电机转子互相连接,只要负载变化不是很大,就能达到很好的同步效果。铁路行业中的长钢轨吊装,动车组检修时的同步起降,等等,都可以利用电轴系统来实现。电轴系统的调速一般采用拖动电机与组成电轴的电机同轴固定,改变拖动电机的转速,电轴系统转速便随之改变,这种调速方法需要额外的拖动电机,成本投入较高。此外,采用变频装置改变电轴转子回路中的感应电势的频率,也能实现电轴系统的调速,但对于这种短时工况是得不偿失的。本文采用的是不需拖动电机的调速方法,即转子侧斩波调速。本文首先研究了电机同步调速的发展史和现状,对电轴同步调速系统的5个方案进行了分析和比较。其次,提出了列车试验台中上车桥升降同步系统的方案,并进行了相关的设计和计算。然后详细分析了电轴系统的转子斩波调速方案的原理,设计了主功率电路和基于DSP2812的调节控制电路,编写了PID控制程序,对被控对象(电轴系统)进行调速控制。本文搭建了电轴系统实验平台,整个系统的试验结果表明：驱动调速系统既可以实现转动同步又可以实现调速,可以用于实际的上车桥系统。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 电机同步调速发展
• 1.2.1 电机同步调速发展历史
• 1.2.2 电机同步调速研究现状
• 1.3 论文的主要工作
• 第2章 多台绕线电机同步调速方法研究
• 2.1 电轴同步调速系统
• 2.1.1 具有辅助电机的电轴
• 2.1.2 转子侧变阻控制的电轴
• 2.1.3 转子侧电压控制的电轴
• 2.1.4 几种电轴方案的总结
• 2.2 上车桥同步调速方案
• 2.2.1 上车桥升降系统工艺
• 2.2.2 上车桥电动升降系统主电路
• 2.2.3 上车桥电动升降系统控制
• 2.2.4 传动设备参数计算
• 2.3 小结
• 第3章 调速系统主电路研究
• 3.1 绕线电机转子控制电路
• 3.1.1 转子电路移相控制
• 3.1.2 转子电路脉冲控制
• 3.2 电轴系统同步转矩分析
• 3.3 IGBT斩波电路分析
• 3.4 转子斩波电路设计
• 3.4.1 等效电阻的设计
• 3.4.2 开关管IGBT选型
• 3.4.3 吸收电容的设计
• 3.4.4 整流器的选型
• 3.4.5 IGBT驱动电路设计
• 3.5 小结
• 第4章 基于DSP的调节系统设计
• 4.1 概述
• 4.2 DSP最小系统设计
• 4.2.1 电源电路
• 4.2.2 时钟选型与设计
• 4.2.3 复位电路与JTAG仿真接口
• 4.3 位置和转速检测
• 4.4 系统软件设计
• 4.4.1 软件设计框图
• 4.4.2 PWM输出和测速程序设计
• 4.5 速度闭环的PID控制
• 4.6 小结
• 第5章 实验结果与分析
• 5.1 等效电阻实验
• 5.2 电轴调速仿真及实验
• 5.2.1 电机仿真
• 5.2.2 实验及结论
• 5.3 小结
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 科研成果
• 附录