现代串级调速双闭环控制系统的软、硬件研究

论文摘要

随着串级调速技术的不断发展其应用领域也不断的扩大。相对于变频调速系统,串级调速系统具有占地面积少,维护成本低,变流电压低、变流功率小等特点。然而在现场应用串级调速系统大多都是采用开环控制方式,对于那些要求调速精度高,抗扰性能好的调速系统而言这样的控制方式显然是达不到要求的。本文根据现代串级调速系统的工作原理,详述了现代串级调速双闭环控制系统转子直流回路等主要环节的建模机理。根据建立的双闭环调速系统模型确定了系统的动态框图。利用工程设计法,依据先电流内环后速度外环的设计原则,电流环按典型Ⅰ型系统的参数整定规则,速度环按典型Ⅱ型的参数整定规则,分别对双闭环控制系统中的电流环与速度环调节器参数进行了整定。根据数字控制系统的设计要求,以ATMEL公司生产的ATmega128单片机为控制核心,完成了数字双闭环控制系统的软、硬件实现方案的研究工作。数字式现代串级调速双闭环控制系统的硬件电路主要包括,ADC采样电路、PWM控制信号输出电路、占空比设置显示电路。根据各部分电路的设计功能,软件设计也按照功能划分为ADC采样程序、PWM控制信号输出程序、占空比设置显示程序及数字PI控制器程序。利用AVR单片机实验开发板,对控制系统各部分的软件设计方案的可行性进行了验证,实验表明各功能模块均能正常工作。通过主函数调用各功能模块,最终可实现现代串级调速系统的双闭环数字控制。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 研究意义
• 1.3 串级调速系统的发展与现状
• 1.4 本文所作的工作
• 第2章 串级调速系统
• 2.1 传统串级调速系统
• 2.1.1 绕线式异步电动机的工作原理
• 2.1.2 传统串级调速系统的工作原理
• 2.1.3 传统串级调速系统存在的问题
• 2.2 现代斩波串级调速系统
• 2.2.1 内反馈电动机的工作原理
• 2.2.2 现代斩波串级调速系统的工作原理
• 2.3 本章小结
• 第3章 现代串级调速双闭环控制系统的设计
• 3.1 现代斩波串级调速系统的建模
• 3.1.1 转子直流回路数学模型
• 3.1.2 异步电动机数学模型
• 3.2 数字式双闭环控制系统的设计与参数整定
• 3.2.1 双闭环调速系统的工程设计方法
• 3.2.2 现代串级调速双闭环控制系统电流调节器设计
• 3.2.3 现代内馈串级调速双闭环控制系统速度调节器设计
• 3.3 双闭环控制系统参数设计实例
• 3.4 本章小结
• 第4章 数字式双闭环控制系统的软、硬件设计
• 4.1 数字式双闭环控制系统硬件设计
• 4.1.1 回路反馈参数的检测电路设计
• 4.1.2 双闭环控制系统控制电路设计
• 4.2 数字式双闭环控制系统软件设计
• 4.2.1 ADC 采样程序设计
• 4.2.2 数字PI 控制器程序设计
• 4.2.3 PWM 信号模块及液晶显示模块程序设计
• 4.3 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果
• 致谢
• 详细摘要