无刷同步电动机智能全数字励磁系统研究

论文摘要

同步电机由于具有功率因数高、运行效率高的优点,在工业领域得到广泛的应用。尤其是近年来水利、冶金、化工等行业的迅速发展,使得同步电机的市场需求很大。励磁系统是同步电机正常工作的核心部件。工业的发展要求同步电机的励磁系统有更好的性能,要求励磁系统具有限制、报警、监控、保护等功能。励磁系统的发展方向是数字化、智能化。其主要体现在励磁调节器和功率单元的数字化上。基于国内同步电机的励磁发展现状,本文介绍了一种无刷同步机智能全数字励磁系统的设计。在无刷励磁同步电动机励磁系统的智能控制中,将模糊控制和神经网络算法引入同步电动机功率因数控制系统,从而构成了模糊神经控制器,实现电机启动阶段的控制。当电机转速达到给定值后,由PID调节器起作用,实现无差控制,输出西门子6RA70整流器电流的给定值,以控制励磁发电机的励磁电流。模糊控制和神经网络相结合,充分利用了二者优势互补的特点,进一步提高了系统的动态性能和鲁棒性。传统PID的控制,保证了稳态时系统的无差控制。将模糊神经控制器与传统的PID调节器结合起来调节功率因数,使系统具有更好的动态性能和稳态性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 无刷励磁同步电动机的工作原理及其发展情况
• 1.2.1 无刷励磁同步电动机的工作原理[1][2][3 ]
• 1.2.2 无刷励磁同步电动机在国内外的发展情况
• 1.3 本课题研究的主要目的、需要解决的主要问题以及主要研究内容
• 1.3.1 课题研究的主要目的
• 1.3.2 课题需要解决的主要问题
• 1.3.3 课题的主要研究内容
• 第二章 同步电动机无刷励磁系统的概述与分析
• 2.1 同步电动机的结构及特点
• 2.1.1 同步电动机的结构
• 2.1.2 同步电动机的特点
• 2.2 同步电动机无刷励磁系统的概述与分析
• 2.2.1 励磁系统的概述
• 2.2.2 同步电动机无刷励磁系统的结构
• 2.3 无刷励磁系统的工作原理及特点
• 2.3.1 无刷励磁的工作原理
• 2.3.2 无刷励磁系统的特点
• 2.4 同步电动机无刷励磁系统的分析
• 2.4.1 以模拟量控制为控制单元，采用晶体三极管、分立元件触发的无刷励磁系统
• 2.4.2 以模拟量控制、PID 调节器为控制单元，采用分立元件、集成移相、触发器触发的无刷励磁系统
• 2.4.3 以模拟量控制、数字控制（8 位或16 位单片机）为控制单元，采用数字式触发器触发的无刷励磁系统
• 2.5 本章小节
• 第三章 PID 控制概述
• 3.1 模拟PID
• 3.2 数字PID
• 第四章 模糊控制理论
• 4.1 模糊控制系统的基本结构及控制原理
• 4.1.1 模糊化过程
• 4.1.2 知识库
• 4.1.3 模糊推理
• 4.1.4 精确化过程
• 4.2 基本模糊控制器的设计
• 4.3 模糊控制的优缺点及解决措施
• 第五章 神经网络理论
• 5.1 神经网络的结构
• 5.2 神经元模型
• 5.3 神经元网络的学习方法
• 5.4 神经元网络的实现
• 5.5 神经元网络的特点及在控制领域的应用
• 5.6 BP 神经网络
• 5.6.1 BP 神经元网络结构
• 5.6.2 BP 神经网络的学习
• 5.7 RBF 神经网络
• 5.7.1 RBF 神经网络的结构
• 5.7.2 RBF 神经网络的学习方法
• 5.8 基于神经网络的模型辨识
• 5.9 本章小结
• 第六章 同步电动机无刷励磁系统的设计
• 6.1 无刷励磁系统的设计
• 6.1.1 主回路设计
• 6.1.2 PID 控制器设计
• 6.1.3 控制模块设计
• 6.1.3.1 控制模块的功能
• 6.1.3.2 稳压电源模块
• 6.1.3.3 频率检测投励模块
• 6.1.3.4 灭磁控制电路
• 6.2 系统硬件电气原理图
• 6.3 系统实现框图
• 6.4 励磁系统的PLC 程序设计
• 6.4.1 励磁系统的PLC 程序设计流程
• 6.4.2 励磁系统编程的实现
• 6.4.3 系统I/O 分配
• 6.5 S7－300PLC 与6RA70 的PROFIBUS-DP 通信
• 6.6 同步电动机的电气保护
• 6.6.1 励磁回路的电气保护
• 6.6.2 定子主回路的电气保护
• 结束语
• 参考文献
• 致谢