交流异步电动机矢量控制调速系统设计

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毕业论文范文题目： 交流异步电动机矢量控制调速系统设计，论文范文关键词： 交流异步电动机矢量控制调速系统设计
交流异步电动机矢量控制调速系统设计毕业论文范文介绍开始：
　　（全文共19407字）
　　前言
　　由于直流调速的局限性和交流调速的优越性，以及计算机技术和电力电子器件的不断发展，异步电动机调速技术正在快速发展之中。在现代微机技术的快速发展下，计算机运行速度不断提高，指令的执行速度也达到了前所未有的高度，使得复杂算法应用计算机来进行实时运算、执行成为可能。经过最近十几年的应用开发，交流异步电动机的调速性能己经优于直流调速系统。
　　目前广泛研究应用的异步电动机调速技术有恒压频比控制方式、矢量控制、直接转矩控制等。本论文中所讨论的是交流异步电动机矢量控制调速方法，相对于恒压频比控制和直接转矩控制，它有动态性能和低速性能好、调速范围宽等优点。
　　矢量控制是目前交流异步电动机的先进控制方式，一般将含有矢量变换的交流电动机控制都称为矢量控制，实际上只有建立在等效直流电动机模型上，并按转子磁场准确定向地控制，电动机才能获得最优的动态性能。异步电动机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统，虽然通过坐标变换可以使之降阶并简化，但并没有改变其非线性、多变量的本质。因此，需要异步电动机调速系统具有高动态性能时，必须面向这样一个动态模型。经过多年的潜心研究和实践，有几种控制方案已经获得了成功的应用，目前应用最多的方案有：1.按转子磁链定向的矢量控制系统；2.按定子磁链控制的直接转矩控制系统。
　　早期的交-直-交变压变频器所输出的交流波形都是矩形波或六拍阶梯波，这是因为当时逆变器只能采用半控式的晶闸管，其关断的不可控性和较低人开关频率导致逆变器的输出波形不可能近似按正弦波变化，从而会有较大的低次谐波，使电动机输出转矩存在脉动分量，影响其稳态工作性能，这在低速运行时更为明显。为了改善交流电动机变压变频调速系统的性能，在出现了全控式电力电子开关器件之后，科技工作者在20世纪80年代开发了应用PWM技术的逆变器，由于它的优良技术性能，当今国内外生产的变压变频器都已采用这种技术，只有再全控器件尚未能及的特大容量时才属例外。
　　以正弦波作为逆变器输出的期望波形，以频率比期望波高得多的等腰三角波作为载波（Carrier Wave），并用频率和期望波相同的正弦波作为调制波（Modulation Wave），当调制波与载波相交时，由它们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻，从而获得在正弦调制波的半个周期内呈两边窄中间宽的一系列等幅不等宽的矩形波。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等效。这种调制方法称为正弦波宽调制（Sinusoidal Pulse Width Modulation,简称SP-WM），这种序列的矩形波称为SP-WM波。
　　本设计共分为六章，第一章是绪论，主要是对该设计要求，条件以及设计的相关理念进行阐述说明；第二章是对异步电动机的数学模型的建立进行了详细的分析和阐述；第三章是对交流异步电动机调速系统原理进行介绍；第四章是对异步电动机的矢量控制原理进行阐述；第五章是对该论文的内容进行设计、仿真并作出结果分析；第六章是最后对该设计的总结与体会。
　　目录
　　摘要 I
　　ABSTRACT II
　　第1章绪论 1
　　1.1 课题的意义与发展现状 1
　　1.1.1 课题意义 1
　　1.1.2 现代交流变频调速技术的发展概况 2
　　1.2 未来发展趋势 4
　　1.3 论文的研究内容 5
　　第2章异步电动机的数学模型 6
　　2.1 异步电动机的工作原理及结构 6
　　2.1.1 三相异步电动机的工作原理 6
　　2.1.2 三相异步电动机的结构 7
　　2.2 三相异步电动机的数学模型 8
　　2.2.1 异步电动机动态数学模型的性质 8
　　2.2.2 三相异步电动机的多变量非线性数学模型 8
　　2.3 坐标变换 12
　　2.3.1 坐标变换的基本思路 12
　　2.3.2 三相-两相坐标系变换(3/2变换) 13
　　2.3.3 旋转变换(2s/2r变换) 16
　　第3章 PWM控制技术 18
　　3.1 PWM控制基础 18
　　3.1.1 PWM调制技术的发展概况 18
　　3.1.2 PWM控制原理 18
　　3.2 变压变频调速系统中的PWM技术 19
　　3.2.1 基础简介 19
　　3.2.2 正弦波脉宽调制（SPWM）技术 19
　　第4章矢量控制 21
　　4.1矢量控制概况 21
　　4.2 转子磁链计算 21
　　4.2.1 转子磁链分析 21
　　4.2.2 转子磁链计算 23
　　4.3 调节器工作原理 24
　　4.3.1 磁链调节器(Apsir)原理 25
　　4.3.2 转矩调节器(ATR)原理 25
　　4.3.3 转速调节器（ASR）原理 26
　　第5章系统的设计、仿真及其结果 27
　　5.1 MATLAB的工具软件SLMULINK介绍 27
　　5.2 设计与仿真 28
　　5.3 结果分析 36
　　总结与体会 37
　　致谢 38
　　参考文献 39
　　摘要
　　本次设计的主要内容是交流异步电动机矢量控制调速系统设计，通过对异步电动机调速系统原理、矢量控制原理的深入了解，针对转差频率控制的异步电动机矢量控制调速系统进行仿真。
　　首先对异步电动机的数学模型的建立进行详细的分析和阐述。通过对异步电动机的动态电磁关系的分析及坐标变换原理概念的介绍，建立了异步电动机在不同坐标系上的数学模型，指出了异步电动机的模型特点是一多变量、强耦合的非线性系统。
　　然后对交流异步电动机调速系统原理进行介绍，其中针对本设计将用到的正弦波脉宽调制技术原理作详细阐述。
　　接着对异步电动机的矢量控制原理进行阐述，给出矢量变换方法实现的步骤，并依次说明了三相异步电动机数学模型是如何解耦的。
　　最后用MATLAB软件对转差频率控制的异步电动机矢量控制调速系统进行仿真，通过给定数据，建立仿真模型，得到仿真结果。
　　关键词:异步电机，矢量控制，转差频率；

以上为本篇毕业论文范文 交流异步电动机矢量控制调速系统设计的介绍部分。

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