合肥學院機械工程系畢業(yè)設計（論文）文件 合 肥 學 院 機 械 工 程 系 畢業(yè)設計 (論文 ) 外 文 翻 譯 文獻 題目： of 專業(yè) ： 機械設計制造及其自動化 年級 ： 09 級 姓名 ： 張支亮 學號 ： 0906013014 指導教師 ： 夏小虎 職稱 ： 副教授 2013 年 4 月 20 日 1 of 66033, of of of of 9as of in is of 89. C is a of of to of C C is to C C C C of 2. of C i , S in be C in of of to a of C at AC C Of C r , it of C to C 2 to eq to to to AC C As a C C As a of of on of C to r as . In a to C * *S/2S by by to by 3. of 0as of of of of of of of , 6 0as of On 80, of to a to of , of 3 to of on is by of 1,to of 4. he of CR of he in as , be as 1) of of of in of in of be to to a of in to to 2) a is so it of ) is by C C by a in s is of 4) a of is in on so it a CR 4 CR as . is 1 01 WM in CM to to of 1.6 as 1.5 to CR so is by of CR as WM 1 is is in a of of of WM 1 is is in a of of to a on of so of C to CR , by to of 1 to of of be as of as in . he of a N of is 0 of as of at is in of to so is in of it of of a of I of As of is as in . be by so 5 a is of in of of of is as I )()()1()( （ 1） a to )1()(2 2） In )1()( n （ 3） )()( 2*2 n （ 4） it is in of f5 1r be V E V 1V no 101112 /)( to of to a is I /*2in to or it in 5% 15% 5. of 0a It a of a of of 6 (1) of of 0, D/A. (2) is it is (3) to to of is . . 7 . . CR . 8 . (1994). ,2007). SP 0995(2007). of 0768(2006). on 40 (5) :329 異步電動機矢量控制調速系統(tǒng)設計 張民，丁興平，郭振 中國， 青島，青島科技大學自動化學院， 266033， 要 :異步電動機的各種調速方式中，矢量控制的調速方式響應快、穩(wěn)定性好、傳動性能高、調速范圍寬。針對異步電動機的調速需要，設計以 80控制器的矢量控制調速系統(tǒng)，并詳細介紹了系統(tǒng)的硬件設計和軟件設計。該系統(tǒng)有效地完成了異步電動機矢量控制調速系統(tǒng)設計，調速性能好、結構簡單，具有很好的發(fā)展前景。 關鍵詞： 異步電動機， 89量控制 交流異 步電動機是一個高階、多變量、非線性、強藕合的被控對象，采用參數重構和狀態(tài)重構的現代控制理論概念可以實現交流電動機定子電流的勵磁分量和轉矩分量之間的解藕，實現了將交流電動機的控制過程等效為直流電動機的控制過程，使交流調速系統(tǒng)的動態(tài)性能得到顯著的改善和提高，從而使交流調速最終取代直流調速成為可能。目前對調速特性要求較高的生產工藝已較多地采用矢量控制型變頻調速裝置。 以產生完全一致的旋轉磁動勢為準則，在三相坐標系下的定子交流電流 S 2S 變換，可以等效成兩相靜止坐標系下的交流電流 通過按轉子磁場定向的矢量旋轉變換，可以等效成同步旋轉坐標系下的直流電流 觀察者站在鐵心上與坐標系一起旋轉時，交流機就變成了直流機。其中，交流異步電動機的轉子總磁通 r ，就變成了等效的直流電動機的磁通， 組相當于直流電機的勵磁繞組， 組相當于偽靜止繞組， 步電動機經過如上的變換后就等效成了直流電動機。因而，可以模仿直流電機的控制方法，求得直流電機的控制量，再經過相應的坐標反變換，就能夠控制異步電動機了。由于進行坐標變換的是電流 (代 表磁動勢 )的空間矢量，所以，這樣通過坐標變換實現的控制系統(tǒng)就叫作矢量控制系統(tǒng)，簡稱 統(tǒng)。按照這種設想，可以構成直接控制 r 和 圖 1 所示。圖中給定和反饋信號經過類似于直流凋速系統(tǒng)所用的控制器，產生勵磁電流的給定信號 *過反旋轉變換 到 *再經過 2S 3S 變換得到 * * *把這三個電流控制信號和由控制器得到的頻率信號 1 加到電流控制的變頻器上，即可輸出異步電動機調速所需的三相變頻電流。 10 本系統(tǒng)以單片機 8控制器，由定子三相電流檢測單元、鍵盤輸入單元、 示單元、模擬轉速給定單元、定子三相電壓檢測單元、轉速反饋單元、控制信號輸出單元等部分組成。如圖 2 所示，系統(tǒng)是以16 位單片機 80控制核心，由一些硬件模擬電路組成異步電動機的矢量控制變頻凋速系統(tǒng)。一方面，通過 8 D 模塊獲得轉速給定及測速反饋的速度信號，經過速度調節(jié)器獲得飽和限幅的轉矩給定，從而獲得給定的轉矩電流；利用函數發(fā)生器獲得給定轉子磁通，經磁通觀測獲得實際轉子磁通，再經磁通調節(jié)獲得定子電流給定勵磁分量電流，然后經過 K P 變換將給定的勵磁電流和轉矩電流合成，得到定子電流的幅值和相位 ，定子電流的幅值與電流互感器的檢測電流相比較后通過電流調節(jié)器去控制定子電流的大??；另一方面，定子電流的頻率是把計算得到的同步速度轉換為控制逆變器的時間常數，用定時器定時，通過單片機上的 ，送出觸發(fā)字來完成逆變器的觸發(fā)。 本系統(tǒng)硬件電路主要由交一直一交電流型變頻器電路、逆變晶閘管觸發(fā)電路、整流晶閘管觸發(fā)電路、速度給定與測速反饋電路、電流環(huán)調節(jié)電路、保護電路等典型電路組成；軟件設計主要包括：速度調節(jié)器控制和磁通檢測與調節(jié)兩部分。 4 1 交一直一交電流型變頻器電路 系統(tǒng)的主回路采用圖 3 所示的交一直一交變頻器，由圖可知它具有以下主要特點： 1)主回路結構簡單，使用的元器件少。便于四象限運行，當再生發(fā)電制動時，主回路電流方向不變，只改變電壓極性，整流器工作于逆變狀態(tài)，逆變器工作于整流狀態(tài)?？煞奖愕倪M入逆變，進行再生制動，動態(tài)響應快。而電壓型變頻器必須另接一組逆變器才能進行再生制動，把電能回饋給電網。 2)由于中間采用的是電抗器，故具有限流作用，是恒流源。再加上本系統(tǒng)設有電流環(huán)調節(jié)、限流，所以可耐受負載瞬時短路，自動進行保護，從而提高了過流保護和運行可靠性。 3)此電流型逆變器帶強迫換流，電流 型逆變器所控制的是輸出電流瞬時值，符合交流電動機矢量控制的要求。換流電容器的充放電電流由直流回路的濾波電抗器所抑制，不像電壓型逆變器中有較大的浪涌電流，故換流電容器的利用率較高。 4)電流型逆變器與負載電動機形成一個整體，電動機繞組的儲能也參與換流，故其換流能力依賴于負載電流，而較少依賴于逆變器電壓，因此有一定的負載能力。 變晶閘管觸發(fā)驅動電路 逆變晶閘管觸發(fā)驅動電路如圖 4 所示。逆變觸發(fā)信號由單片機 8 控制，轉差信號在單片機內經 節(jié)后由 ： I 輸出，經光電隔離器隔離放大，去 控制逆變晶閘管的觸發(fā)端。本系統(tǒng)用 6 作為控制端，用 5 作為另一端分別控制 6 個逆變晶閘管，故逆變晶閘管觸發(fā)電路由 6 個如圖 4 所示的電路組成。逆變晶閘管觸發(fā)驅動電路原理如下： 由 輸出的 與門后是高電平信號時，光電 11 隔離管不導通，復合管處于飽和導通狀態(tài)，變壓器左邊形成回路，并且此信號經復合管功率放大 (電流放大 )；當從 輸出的 與門后為低電平時，光電隔離管導通，復合管基極電流幾乎為零，復合管處于截止狀態(tài)，變壓器左邊就不會形成回路；這樣，復合管就相當于一個電子開關，這個開關的通斷頻 率由頻率決定，從而使變壓器左邊形成交流信號，經變壓器降壓、半波整流、濾波后去觸發(fā)逆變晶閘管。 4 3 電流環(huán)調節(jié)電路 由 8過矢量計算，再由它的 D A 模塊輸出電流給定，由電流檢測電路檢測到反饋電流，同時把他們送人到模擬器件的 節(jié)器中進行調節(jié)，以消除靜差并能提高調節(jié)速度。模擬器件的輸出作為整流觸發(fā)的移相控制信號。電流環(huán)調節(jié)電路如 5 圖所示。 4 4 速度調節(jié)器控制 速度調節(jié)器采用雙?？刂?。設定一個速度誤差值 系統(tǒng)大于此偏差狀態(tài)下 (大于 1O 的額定頻率 )，作為開始段粗定位，采用開關 式的砰一砰控制，這時，轉速調節(jié)器處于限幅狀態(tài)，相當于轉速環(huán)開環(huán)，使電流環(huán)處于最大恒值電流調節(jié)。因而，能夠充分發(fā)揮電機的過載能力，使系統(tǒng)調節(jié)過程盡可能最快。當系統(tǒng)偏差已經進入很小的范圍時，使系統(tǒng)由開關式的砰一砰控制，轉換成 性控制。這樣，集中了非線性和線性控制的優(yōu)點，使系統(tǒng)即滿足穩(wěn)定性又滿足精確性。速度調節(jié)器功能流程圖如圖 6 所示。 4 5 磁通調節(jié) 采用轉差型的矢量控制系統(tǒng)易受電機參數變化的影響，使實際磁通與給定磁通發(fā)生偏差。故本系統(tǒng)中對磁通幅值進行了觀測和反饋，對轉子的磁通進行調節(jié)，使實際磁通跟隨給定磁 通變化。磁通調節(jié)器也象速度調節(jié)器一樣，使用 節(jié)器。它的離散化公式為： )()()1()( (1) 外加一個外催器進行預報校正： )1()(2 (2) 式中為 )1()( n (3) )()( 2*2 n (4) 當在低頻時 (f5由于11V 和 1E 相位相差增大，原近似地認為 1V 1V 不再成立。 由近似的轉子磁通觀測器，由式子1101112 /)( 來觀測磁通幅值，只能對磁通開環(huán)控制，即由給定磁通來計算，即I /*2。另外，為了使電機不至于失凋或過分弱磁及強磁， 12 在軟件編制中，對之在額定值 75 115內。 本文研究了異步電動機的 矢量 榨制變頻調速系統(tǒng)的設計，采用了單片機 80外圍 硬件電路有效地完成了異步電 動機矢量控制調速系統(tǒng)設汁，達到了適時地控制要求。從對異步電動機 矢量控制凋速系統(tǒng)的分析和設計來看，矢量控制系統(tǒng)設汁思路清晰、調速性能好、結構簡單，具有很廣的用途和很好的 發(fā)展前景。 本文作者的 的創(chuàng)新點： 1) 利 用 80片機本 身的 A D、 D A 分別完 成轉 速和電壓數據采集及對控制信號的輸出，有效地節(jié)省了元器件的使用。 2) 電流型逆變器采用強迫換流，最高工作頻率不受電網工頻限制， 調速范圍寬。 3) 系統(tǒng)的控制思想是采用恒磁通控制。以保持磁通的恒定，設計中采用定子物理量電壓幅值來近似的觀測磁通幅值，以克服參數變化對磁通的影響 。此方法實施簡便有效。 圖 1 矢量控制系統(tǒng)原理結構圖 13 圖 2 系統(tǒng)框圖 圖 3