三相异步电机数字变频控制器研究与应用

论文摘要

由于三相异步电机的非线性、强耦合的特点,而且在变频调速时传递函数的推导过程是相当复杂,以及传统的U/f变频控制电压利用率较低的缺点,本文提出了基于模糊PID算法的三相异步电机的电压空间矢量SVPWM控制方法。硬件部分采用带有DSP内核的电机专用控制16位dsPIC30F6010处理器,充分利用其外围电路进行系统设计。详细介绍了主处理器选型,控制系统硬件电路总体框图以及各个功能模块设计。为保证系统可靠性,在电路中采取主板和驱动板分开的强电弱电隔离的设计思路。软件部分重点介绍了模糊PID算法、电压空间矢量SVPWM和掉电保护。模糊PID算法采用Mamdani型推理方法,电压空间矢量SVPWM根据它的输出量ω调节电压空间矢量,从而达到其控制效果。掉电保护部分在该设计的处理器硬件支持下能够较容易而准确的实现。最后将该系统运用到计量泵控制系统和自动售货机的压缩机控制系统中,并对整机进行测试。结果表明本文三相异步电机的模糊PID控制和电压空间矢量SVPWM相结合的设计具有较好的控制效果,运行状态良好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的意义
• 1.2 对象的特点和控制要求
• 1.3 国内外异步电机控制系统及相关技术发展的现状
• 1.3.1 国内变频调速技术的发展概况
• 1.3.2 国外变频调速技术的发展概况
• 1.3.3 模糊控制的发展概况
• 1.3.4 相关电力电子器件的发展概况
• 1.3.5 基于模糊算法的异步电机变频调速系统对社会的影响
• 1.4 本文研究的主要内容
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 主要特色和创新点
• 第2章 课题研究的相关知识
• 2.1 dsPIC30F数字信号处理器
• 2.2 电压空间矢量PWM
• 2.2.1 电压空间矢量PWM概况
• 2.2.2 电压矢量与磁链矢量的关系
• 2.2.3 SVPWM基本原理
• 2.2.4 电压空间矢量SVPWM数学模型
• 2.3 模糊控制
• 2.3.1 模糊控制的基本概况
• 2.3.2 模糊控制系统的组成
• 2.3.3 模糊控制原理
• 2.3.4 模糊控制器部分设计
• 2.3.5 模糊控制推理方法
• 2.3.6 模糊控制的特点
• 2.4 编码器概况
• 2.4.1 编码器的分类
• 2.4.2 编码器的工作原理
• 第3章 控制系统硬件电路设计
• 3.1 处理器选择
• 3.2 控制系统的电路设计
• 3.2.1 逆变电路IPM模块
• 3.2.2 电流采样电路
• 3.2.3 编码器连接
• 3.3 硬件抗干扰
• 3.3.1 硬件看门狗
• 3.3.2 抑制干扰源
• 3.3.3 电路板设计
• 第4章 控制系统软件设计
• 4.1 软件整体控制系统
• 4.2 模糊PID算法
• 4.2.1 数字PID算法
• 4.2.2 模糊自适应PID算法
• 4.2.3 MATLAB仿真
• 4.2.4 流程图
• 4.3 电压空间矢量PWM实现
• 4.3.1 SVPWM的算法分析
• 4.3.2 SVPWM的实现
• 4.3.3 流程图
• 4.4 掉电保护
• 4.4.1 掉电检测
• 4.4.2 数据保存
• 第5章 系统的应用与测试
• 5.1 本系统应用于计量泵
• 5.1.1 系统设计
• 5.1.2 系统测试
• 5.2 本系统应用于自动售货机的压缩机上
• 5.2.1 系统设计
• 5.2.2 系统测试
• 第6章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 今后工作展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果