异步电动机的变压变频调速系统设计开题报告.doc

南京师范大学 毕业设计（论文）开题报告 姓 名： 虞晓伟 学 号 学 院： 中北学院 专 业 电气工程及其自动化 题 目： 异步电动机的变压变频调速系统设计 指导教师： 靳卫平 2014年 02 月 27 日  毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 1．本课题的目的及研究意义 众所周知，直流调速系统具有较为优良的静、动态性能指标。在很长的一个历史时期内，调速转动领域基本上被直流电机调速所垄断，这是和实际中交流电机的广泛使用是一对存在的矛盾，许多应用交流电机的设备为了达到调节被控对象的目的，只能采用物理的方法，例如采用风门，阀门控制流量等，这样的浪费能源的问题就很突出，费用就大，而且在采用直流调速的方面由于直流电机固有的缺点——换相器和电刷的存在，使得维修工作量大，事故率高，电机的大容量使用受到限制，在易燃易爆的场合无法使用，因此开发交流调速势在必行。 现在工厂拖动系统中以交流电动机拥有量最多，提供给工业生产中的电量多半是通过交流电机加以利用的，根据统计，交流电动机用电量占电机总用电量的 85﹪左右，可见交流电动机应用的广泛性及在国民经济中的重要地位。同时随着产品价格的下降，会在不久的将来在几乎所有的工业应用领域完全取代直流电机控制系统，因此对交流调速的研究具有重要的意义，也是科学研究的一个重要领域。 2．本课题的国内外的研究现状 在实际应用中，国外已经取得了较为满意的成果。在大功率交－交变频调速技术方面，法国阿尔斯通公司已能提供单机容量达3万千瓦的电气传动设备用于船舶推进系统。在大功率无换向器电机变频调速技术方面，意大利ABB公司提供了单机容量为6万千瓦的设备用于抽水蓄能电站。在中功率变频调速技术方面，德国西门子公司Simovert A电流型晶闸管变频调速设备单机容量为10-2600千伏安，Simovert P GTO PWM变频调速设备单机容量为100-900千伏安，其控制系统己实现全数字化，用于电力机车、风机、水泵传动。在小功率交流变频调速技术方面，日本富士 BJT 变频器最大单机容量可达 700千伏安，IGBT变频器已形成系列产品，其控制系统也已实现全数字化。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 3．本课题的研究内容 本课题通过对国内外异步电机调速的方法进行综述学习，研究异步电动机的变频调速控制方式和逆变器的PWM控制技术。以TI公司的TMS320LF2407型DSP为核心设计变压变频调速系统，采用SPWM变频技术，利用DSP芯片的高速运算能力，能够实现对异步电机的变频调速。 4．本课题的实行方案、进度及预期效果 实行方案： PWM的全称是Pulse Width Modulation（脉冲宽度调制），其基本思想是用一系列等幅不等宽的矩形脉冲来逼近理想正弦波形，即控制逆变器功率开关器件导通或关断，在逆变器输出端获得一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形。改变矩形脉冲的宽度和调制周期就可以改变输出电压的幅值和频率。在PWM控制方式中，定义载波比为 式中，fc和fr分别为载波频率和调制波频率。 按照波形面积相等的原则，每一个矩形波的面积与相应位置的正弦波面积相等，因而这个序列的矩形波与期望的正弦波等效。这种调制方法称作正弦波脉宽调制（Sinusoidal pulse width modulation，简称SPWM），这种序列的矩形波称作SPWM波。 本系统采用交－直－交电压型逆变电路，主要由整流电路、滤波电路及智能功率逆变电路组成，逆变电路则由 IPM 模块来完成。控制电路部分以DSP芯片TMS320LF2407为核心，构成全数字异步电动机调速系统，其系统框图如图1所示。 1 异步电动机调速系统总体框图 本系统中，DSP 作为控制核心负责采样定子各相电流、电压，计算电机的转速和相对位置，以及运用各种控制算法，并产生SPWM 控制信号驱动 IPM 功率开关器件。同时，DSP 还监控整个系统的运行状态，当系统出现短路、过流、过压、过热等故障时，DSP 封锁 PWM 输出信号，使电机停止，确保系统的安全运行。 SPWM 图 2 比较单元功能结构图 进度： 2012-02-01 — 2012-02-12 研究课题，搜集资料,完成外文翻译 2012-02-13 — 2012-02-29 完成开题报告 2012-03-01 — 2012-03-10 完成交流电机的PWM技术 2012-03-11 — 2012-03-20 完成交流电机矢量控制技术 2012-03-21 — 2012-04-10