转子变频在球磨机节能方向上的应用

论文摘要

转子变频控制是将电能分别馈入感应电动机的定子绕组和转子绕组的一种控制方式,适合一些恒负载生产机械,对于一些高电压,大功率且调速范围不大的场合,通常采用绕线型异电机转子变频控制系统,它的装置可靠性能高,而且造价低廉,经济效益高。此外,转子变频矢量控制系统的动态响应快,谐波污染低,并具有高效节能,调节电网功率因数等控制特点,国外对其控制进行了广泛的研究,并逐步在工业领域得到应用。在控制方案中选择转子电流定向控制,引入了定子电流磁链分量,实现闭环控制,由于转子电流矢量与定子磁链（定子磁链幅值不变）垂直,其电流分量可实现解耦控制。速度调节在转子d-q坐标系下进行,以转子电流矢量进行定向控制,所以无须检测转子初始位置,这样便构成了无速度传感器转子变频控制系统,提高了系统的可靠性。在硬件设计方面,选择交—交变频控制器作为转子变频控制器的基本结构,重点对电源,触发控制,逻辑判断,继电器控制,单片机控制等部分进行硬件电路设计及调试。在软件设计方面,引入了积分分离式的数字PI控制算法,增加了系统的稳定性,’同时应用余弦交截法对交交变频器的触发角进行控制,由于交交变频器在低频时工作,在保证中断定时准确的前提下,对于一些耗时的计算可以离线进行。综合调试待整个转子变频控制系统正常工作后,实测定子侧电流值,比较前后变化,分析其在节能方面的效果。本设计着重转子变频电机的节能性能方面上的控制,对球磨绕线电机的数学模型分析后,稳定转子电流在控制速度上的分量,调整无功功率分量,达到节能的效果。对转子变频控制系统进行实践调试,结果证明转子变频电机的转子电流定向的矢量控制调速系统具有变频器功率小、功率因数高、动态性能好、调速范围广等优点,适用于风机、泵类、球磨等负载的控制,有良好的工业应用前景。文章提供大量试验图形来研究转子变频电机的性能,为转子变频电机在其他方面的研究奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 球磨机应用转子变频的优势
• 1.3 控制系统整体方案比较选择
• 1.3.1 V/F开环控制
• 1.3.2 矢量控制
• 1.3.3 直接转矩控制
• 1.4 本课题的目的和任务
• 1.5 本章小结
• 第2章 数学建模和控制策略
• 2.1 异步绕线电机基本工作原理
• 2.2 转子变频控制器的工作原理
• 2.3 转子变频控制系统设计的理论依据
• 2.3.1 静止坐标系下的数学模型
• 2.3.2 坐标变换
• 2.3.3 d-q坐标系下的数学模型
• 2.3.4 矢量控制系统
• 2.4 转子变频控制下能量传递关系
• 2.5 无速度传感器速度辩识原理
• 2.6 矢量控制精度对电动机转子电阻的敏感性
• 2.7 本章小结
• 第3章 硬件系统设计
• 3.1 主电路设计
• 3.1.1 主电路结构及其工作原理
• 3.1.2 主电路主要器件及选型
• 3.2 控制电路设计
• 3.2.1 电源部分
• 3.2.2 触发控制
• 3.2.3 逻辑判断
• 3.2.4 可控硅触发
• 3.2.5 继电器控制
• 3.2.6 单片机控制部分
• 3.3 保护电路设计
• 3.3.1 可控硅保护电路
• 3.3.2 触发脉冲互锁电路
• 3.3.3 零电流检测电路
• 3.4 电磁兼容性设计
• 3.5 本章小结
• 第4章 软件系统设计
• 4.1 软件设计环境
• 4.2 软件的设计及实现
• 4.2.1 主机程序设计
• 4.2.2 从机程序设计
• 4.3 余弦交截法确定触发时间的数字实现
• 4.4 无环流逻辑控制
• 4.5 数字PI调节器
• 4.6 数字滤波技术
• 4.7 本章小结
• 第5章 系统调试及分析
• 5.1 控制系统的建立
• 5.2 调试步骤
• 5.2.1 控制电路调试及分析
• 5.2.2 主电路调试
• 5.2.3 调试过程中的注意事项
• 5.3 主电路调试及分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 心得体会
• 6.3 进一步工作展望
• 参考文献
• 附录A
• 致谢