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永磁同步电机运行性能测试系统的设计与实现

2020-12-11阅读(569)

永磁同步电机运行性能测试系统的设计与实现

论文摘要

随着永磁材料科技的发展,永磁同步电机凭借优越的性能,在电气传动领域得到了广泛的应用,同时永磁同步电机测试技术也得到了飞速的发展,本文依托东北大学电气自动化研究所的国家863课题“电气传动及控制系统节能技术的研发”,构建了一套永磁同步电机运行性能测试系统。本测试系统将永磁电机监控系统和直流电机负载控制为研究对象,对监控系统通信、WINCC组态软件等关键技术以及直流电机的负载控制系统进行了研究,并在此基础上对监控系统通信、上位机画面、和直流电机负载控制系统进行了设计,本系统实现了在上位机实时的显示永磁同步电机运行性能,方便了永磁同步电机的调试,对永磁同步电机控制起到了很好的指导作用。在研究了本测试系统的相关技术和实验室现有的条件的基础上,提出采用实时性能较高的PROFIBUS-DP现场总线来构建永磁同步电机运行性能测试平台的通信系统,实现了现了主站（PLC）、从站（直流调速器和软开关变频器）和上位机之间基于PROFIBUS-DP数据通信的建立,通过研究相关的硬件设置和软件编程,实现了通信系统的实时的数据传送。分析了WINCC组态软件的功能特点的基础上,实现了PLC与WINCC之间的通信,并将永磁电机的相关的性能直观的显示在监控画面上。为满足永磁同步电机测试的需要,首先分析了直流电机的特性,并研究和仿真了直流电机的逻辑无环流可逆调速系统,然后分析了模糊控制器的基础上,研究并实现了基于PLC的模糊PI控制器,并将其运用到直流电机为主的负载控制系统的电流环,提升了负载控制系统的性能,满足了永磁同步电机所需的高性能的转矩,最后通过对WINCC的实验数据和曲线的分析,分析出永磁电机的转矩、转速、功率、效率等性能参数。本测试系统用真实的数据和曲线,证实了永磁电机的功率因数高,运行可靠,性能好等优点,为推广永磁同步电机的应用提供了事实依据。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 论文研究的背景及意义
  • 1.2 测试系统的相关技术的发展
  • 1.2.1 电力电子技术大发展
  • 1.2.2 PLC技术的发展历程和展望
  • 1.2.3 现场总线控制
  • 1.2.4 PROFIBUS-DP现场总线的实时性
  • 1.2.5 直流电机调速技术
  • 1.2.6 模糊控制技术
  • 1.3 论文研究的主要内容
  • 第2章 永磁同步机运行性能测试系统的方案及相关理论的研究
  • 2.1 永磁同步电机运行性能测试系统的方案的分析
  • 2.2 PROFIBUS总线通信的理论
  • 2.2.1 RPOFIBUS的概述
  • 2.2.2 PROFIBUS-DP的传输技术
  • 2.2.3 RPOFIBUS-DP主从站的通信研究
  • 2.3 永直流电机可逆调速系统的分析
  • 2.3.1 直流电机动态模型及调速的基本方法
  • 2.3.2 直流电机的双闭环可逆调速系统的分析
  • 2.3.3 直流电机可逆调速系统的仿真
  • 2.4 直流电机的电流环模糊控制器的设计方案和理论
  • 2.4.1 模糊控制的基本原理
  • 2.4.2 模糊控器的设计
  • 2.4.3 模糊控制器的实现
  • 2.4.4 模糊PI与传统PI对比研究
  • 2.5 本章小结
  • 第3章 永磁同步电机运行性能测试系统的硬件结构及分析
  • 3.1 永磁同步电机运行性能测试系统的硬件分析
  • 3.2 PLC的选型及配置
  • 3.3 直流调速器相关知识
  • 3.3.1 直流调速器结构及工作方式
  • 3.3.2 直流调速器的特点
  • 3.3.3 直流调速器的参数设置及优化
  • 3.3.4 调速装置的外电路的设计
  • 3.4 直流调速器的CBP2通信模块
  • 3.4.1 CBP2通信模块的功能
  • 3.4.2 CBP2通信模块的结构与原理
  • 3.5 RS232转PROFUBUS接口模块介绍
  • 3.6 其他相关的硬件器件介绍
  • 3.6.1 传输电缆的选择
  • 3.6.2 总线连接器
  • 3.7 光电编码器
  • 3.8 本章小结
  • 第4章 永磁电机运行性能测试系统软件的设计与实现
  • 4.1 系统的软件的介绍以及硬件组态
  • 4.1.1 西门子STEP7编程组态软件
  • 4.1.2 永磁电机运行性能测试系统的主从站组态
  • 4.1.3 上位机与S7-300的通信
  • 4.1.4 系统的通信部分的设计与实现
  • 4.2 基于PLC模糊控制器的软件实现
  • 4.2.1 模糊控制器软件结构
  • 4.2.2 基于PLC模糊控制算法
  • 4.3 监控画面的设计
  • 4.4 本章小结
  • 第5章 实验结果
  • 5.1 双机拖动实验系统的简介
  • 5.1.1 双机拖动实验系统总体介绍
  • 5.1.2 永磁同步电机控制系统的介绍
  • 5.2 实验结果
  • 5.3 本章小结
  • 第6章 总结与展望
  • 6.1 论文总结
  • 6.2 论文展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士期间科研情况

    • 相关论文文献

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