文档介绍：采用单片机实现两相异步电机的控制
摘要
本文研究了一种新型电压空间矢量控制两相逆变器一异步电动机的变频调
速系统,该系统可以广泛应用于小功率、宽调速运行的场合。本项研究完成两相
逆变器的设计,并组成了试验用的两相逆变器一异步电动机系统。系统是一个转
速开环的变频调速系统,由单片机机控制电路、功率驱动电路、逆变器主电路、
保护电路组成。论文通过对电机基本方程进行变换和对称分量变换,分别
建立了系统完整的数学模型,编制了动态和稳态仿真程序,并对系统进行了仿真,
对系统的动态、稳态性能进行分析。相对于方波等其它供电方式的控制,采用电
空间矢量技术在小功率两相异步电动机的变频调速控制上的应用可使转矩脉
动减少,效率提高,具有一定的经济性和实用性。
关键词两相逆变器,两相异步电机,空间矢量控制,调制比,载波率,转
矩脉动。
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致谢
本人在从事课题研究及撰写论文过程中,得到导师李忠杰教授的精心指导,
导师严谨的治学态度、渊博的学识、高度的敬业精神使我终生受益非浅。
在本文研究过程中,得到杜世俊教授、张敬华副教授、战福忠副教授等老师
无私的帮助和指导,本人表示最深的谢意。
另外,感谢合肥工业大学电机教研室和实验室的各位老师,感谢他们在我做
课题和论文期间给我的支持和帮助。
第一章概述
交流调速技术的发展
交流调速的优点和方法
在工业、农业、交通运输业和国防事业的许多部门中,要求许多电力传动系
统能够进行精确,灵活而连续的速度控制,并能稳定的运行,为了满足这些要求,
以往一直使用直流电动机,调节直流电动机的电枢端电压或励磁电流就可以方便
的获得调速特性。但是在电力传动系统中使用交流电动机具有更大的吸引力。这
是因为交流电动机与直流电动机相比具有一定的显著优点
交流电动机不存在因换向器圆周速度对速度的限制,也不存在电枢元件中
电抗电势数值的限制。其转速可以设计得比相同直流电机的转速更高,因而单位
功率重量指标较高。一般直流电机的单位功率重量指标在以上,而鼠笼
式异步电动机仅在之间。
交流电动机的电枢电压和电流的数值都不受换向的限制,因而其单机功率
可以比直流电机的功率更大。
交流电机的结构简单,没有换向器那样种复杂紧密,耗费制造工时的部件,
又由于功率重量指标低,因而其制造成本低廉。
直流电机在高速范围运行时,由于电肮数值的限制,一般不能发挥其额定
功率,即使是有补偿绕组的直流电机,在最高转速时的输出功率也仅能达到额定
功率的,对于无补偿的直流电机就更低。而交流电机没有这样的限制,高
速时仍可以发挥较大的功率,甚至能以额定功率作恒功率运行。
交流电机没有换向器之类需要经常维修的部件,在安装地位上不受限制,
不易接近的场合也能使用,在环境恶劣的条件下,在不允许有火花的场合下也能
可靠的工作,而且维修费用低廉,
虽然交流电机与直流电机相比有许多优点,可是由于交流电机的调速一直比
较困难,所以长期以来,在要求精确,灵活的连续调速的传动系统中,直流电机
调速传动一直占主导地位。然而,近年来,随着电力电子电力传动技术的迅速发
展,用交流电机调速传动系统代替直流电机调速传动系统以成为可能。自从能源
问题引起世界各国的普遍重视以来,在电力传动系统中如何节能自然也成为重要
的课题。因此电动机有相当一部分时间处于轻载运行工况,因此电动机的效率很
低,造成能源浪费。如果电机能按负载要求的最佳转速运行,则所提高的效率是
可观的,所以从节能的观点要求把原来作恒速运行的交流电机改为调速传动成为
电力电子传动领域的主流。
对于交流电机来说,调速方式主要有变极调速调节定