文档介绍：河北工业大学
硕士学位论文
智能建筑无负压给水系统中水泵变频控制技术的研究
姓名:张时明
申请学位级别:硕士
专业:电气工程
指导教师:黄文美
20091201
河北工业大学硕士学位论文
智能建筑无负压给水系统中水泵变频控制技术的研究

摘要

高层智能建筑由于层数多,高度大,一般市政管网水压达不到用户要求,因
此采用何种供水方式对高层建筑供水有重要影响。通过与传统供水方式比较,发
现无负压给水系统可以直接从市政管网抽水供应用户,是一种新的供水方式。因
此本文以智能建筑无负压给水系统为研究平台,研究水泵的变频控制。水泵的控
制其实质就是电动机的控制。为了合理控制水泵的运转,对水泵控制主电路中的
三电平逆变器进行研究,主要做以下几项工作:
1. 研究无负压给水系统的工作原理,发现其不足,利用高速数据处理芯片
DSP 控制水泵运转,解决其不足。
2. 本文以二极管中点箝位式三电平逆变器为研究拓扑,研究其电路原理,
针对三电平SVPWM控制算法计算复杂,运算量大,DSP不易实现的缺
点,提出一种 120o非正交坐标系下三电平SVPWM控制算法,通过坐标
变换,简化运算,空间矢量合成简单,运算量小,DSP容易实现,最后
通过MATLAB进行仿真实验验证其正确性。
3. 通过对二极管中点箝位式三电平逆变器的电路结构研究发现,它存在中
点平衡问题,对国内外文献进行研究,提出基于双极性 SVPWM 的分区
平衡控制新策略,将每大区域分成两个平衡控制区域,不同区域采用不
同控制方法,合理将矢量协调法、平衡因子法与双极性 SVPWM 控制结
合起来控制中点电位平衡,并通过 MATLAB 进行仿真实验验证。
4. 三电平 SVPWM 控制算法运算复杂,而单片机等控制芯片由于其数据处
理速度的限制难以满足需求,采用 TMS320LF2407DSP 芯片,研究发现
单一 DSP 芯片由于同步问题及其数据处理占用大量资源等因素影响,
SVPWM 实现困难,采用 DSP+CPLD 的实现方案,充分利用 DSP 的数
据处理功能和 CPLD 产生多路 PWM 脉冲的优势,实现三电平 SVPWM,
也有利于向五电平等多电平扩展。

关键词:无负压给水系统、三电平逆变器、空间矢量脉宽调制、DSP
i
智能建筑无负压给水系统中水泵变频控制技术的研究
Research on frequency control technology of pump for
non-negative-pressure water supply system
in intelligent buildings

ABSTRACT

Owing to the multi-layer and the height of intelligent buildings, the
hydraulic pressure of municipal work can not reach user’s requirements.
So choosing what kind of water supply methods has an important impact on
intelligent buildings. Comparison shows that the non-negative-pressure water
supply can be pumped directly from the municipal work, which is a new
way of water supply. Therefore, this thesis researches the pump frequency
control technology, taking the non-negative-pressure water supply system as a
research platform. In fact, the essence of pump control is motor control. In order
to control the pumps reasonably, the thesis studies the main circuit of the pump
in the three-level inverter. The main works are as the following.
Firstly, the operating princi