在早期階段,直流調(diào)速系統(tǒng)在傳動領(lǐng)域中占統(tǒng)治地位。然而,從60年代后期開始,交流電動機在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域正在取代直流電動機,交流傳動變得越來越經(jīng)濟和受歡迎。永磁交流伺服系統(tǒng)作為電氣傳動領(lǐng)域的重要組成部分,在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航空航天等領(lǐng)域發(fā)揮越來越重大的作用。永磁同步電動機以其特點廣泛應(yīng)用于中小功率傳動場合,成為研究的重要領(lǐng)域。然而,永磁同步電動機具有較大的轉(zhuǎn)動脈動,而對于這些應(yīng)用場合,轉(zhuǎn)矩平滑通常是基本要求。因此,對永磁交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用,必須考慮其轉(zhuǎn)矩脈動的抑制問題。本文針對電機傳動系統(tǒng)中參數(shù)變化對電機性能的影響,以永磁同步電機為例,圍繞如何通過參數(shù)辨識來提高永磁同步電動機的控制性能,借助自行開發(fā)的全數(shù)字永磁交流伺服系統(tǒng)平臺,對永磁同步電動機的磁場定向控制,參數(shù)辨識,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和擴展卡爾曼濾波在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用,抑制轉(zhuǎn)矩脈動,提高系統(tǒng)性能幾個方面展開深入的研究。 本文從永磁同步電動機及其控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)出發(fā),對通過參數(shù)辨識抑制轉(zhuǎn)矩脈動進行了較為細致的分析。針對不同情況,通過改進電機的控制系統(tǒng),提出了多種參數(shù)辨識方法。主要內(nèi)容如下: 1、基于定子磁鏈方程,建立了永磁同步電動機的一般數(shù)學(xué)模型。經(jīng)坐標變換,得出在靜止兩相(α—β)坐標系和旋轉(zhuǎn)兩相(d—q)坐標系下永磁同步電動機電壓方程和轉(zhuǎn)矩方程。 2、分析了永磁同步電動機id=0矢量控制系統(tǒng)的工作原理,介紹了永磁同步電動基于磁場定向的矢量控制的基本概念。經(jīng)對永磁同步電動機系統(tǒng)進行分析,推導(dǎo)并建立了id=0控制時整個電機系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。 3、基于超穩(wěn)定性理論的模型參考自適應(yīng)控制原理,設(shè)計了一種模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng),考慮電機參數(shù)的時變性,對永磁交流伺服系統(tǒng)的繞組電阻和電機負載轉(zhuǎn)矩辨識進行了研究,以保持系統(tǒng)的動態(tài)性能。利用Matlab/Simulink建立仿真模型,對控制性能進行了驗證,仿真實驗證明這種方法的可行性。 4、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很強的學(xué)習(xí)性能,經(jīng)過訓(xùn)練的多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能以任意精度逼近非線性函數(shù),因此為非線性系統(tǒng)辨識提供了一個強有力的工具。本章針對永磁同步電機提出了一種以電機輸出轉(zhuǎn)速為目標函數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方案,同時應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論建立和設(shè)計了負載轉(zhuǎn)矩擾動辨識的算法以及相應(yīng)的控制系統(tǒng)的補償方法,并應(yīng)用MATLAB軟件進行了計算機仿真,仿真證明和傳統(tǒng)的控制方法相比,以電機輸出轉(zhuǎn)速為指導(dǎo)值和目標函數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方案能有效地提高神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的收斂速度,能有效地改善控制系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng),具有跟蹤性能好和魯棒性較強等優(yōu)點。 5、電機的參數(shù)會隨著溫升和磁路飽和發(fā)生變化,需進行在線實時辨識。本文利用電機的定子電流、電壓和轉(zhuǎn)速,采用遞推最小二乘法進行在線參數(shù)辨識,該方法不需要觀測的磁鏈信號,消除了磁鏈觀測和參數(shù)辨識的耦合。電機狀態(tài)方程由于存在狀態(tài)變量的乘積項,對電機參數(shù)辨識以后,仍然是非線性方程,為了對電機狀態(tài)方程進行狀態(tài)估計,得到電機的參數(shù)辨識值,本文采用擴展卡爾曼濾波進行狀態(tài)估計,對以上方法的仿真實驗得到了滿意的結(jié)果。 6、本文基于數(shù)字電機控制專用DSP自行開發(fā)了全數(shù)字永磁交流伺服系統(tǒng)平臺,通過軟件實現(xiàn)擴展卡爾曼濾波對電阻和磁鏈的估計,以及基于磁場定向的空間矢量控制算法,獲得了令人滿意的實驗結(jié)果,證明擴展卡爾曼濾波算法對電阻和磁鏈的實時估計是很準確的,由此構(gòu)成的永磁交流伺服系統(tǒng)具有良好的靜、動態(tài)性能。
標簽: 電機 傳動系統(tǒng) 參數(shù)辨識
上傳時間: 2013-07-28
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文章介紹了一種用單片機控制的直流PWM調(diào)速裝置實現(xiàn)小功率直流電機調(diào)速
上傳時間: 2013-04-24
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本課題提出了一套采用直流斬波技術(shù)的永磁無刷直流電機的調(diào)速控制系統(tǒng)。一方面研制了一種新穎的端電壓邏輯換相控制策略,它通過分析電機三相繞組端電壓的大小關(guān)系得出控制逆變橋開關(guān)管導(dǎo)通的信號。結(jié)合電機預(yù)定位起動原理,設(shè)計出的端電壓邏輯信號分析處理電路,有效克服了電機起動的困難,確保電機的順利起動,并在實驗結(jié)果中得到了論證。這種完全用硬件電路來實現(xiàn)電機的電子換相,無疑大大降低了控制系統(tǒng)的成本,具有一定的實用價值。另一方面采用直流斬波技術(shù)的無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng),從而大大減小了電流的脈動。本文闡述的方法不但適用于一般的三相四線制無刷直流電機,還適用于三相三線制的電機,從而擴大了其應(yīng)用的范圍。 本論文先對無位置傳感器永磁無刷直流電動機的結(jié)構(gòu)和基本原理進行了詳細的介紹;然后分別著重介紹了兩個部分的設(shè)計工作:無刷直流電機的驅(qū)動控制和采用直流斬波技術(shù)的調(diào)速系統(tǒng);最后給出了相關(guān)的實驗結(jié)果和結(jié)論。 根據(jù)上述設(shè)計方案設(shè)計的無位置傳感器永磁無刷直流電動機調(diào)速控制系統(tǒng),可以實現(xiàn)電機的平滑起動、無振動和失步現(xiàn)象,具有良好的調(diào)速性能。
標簽: 無位置傳感器 控制系統(tǒng) 無刷直流
上傳時間: 2013-04-24
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隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展,對作為工業(yè)裝備重要驅(qū)動源之一的伺服系統(tǒng)的性能提出了越來越高的要求。永磁同步電機( PMSM)作為交流伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件具有結(jié)構(gòu)簡單、功率密度高、效率高、易于散熱及維護保養(yǎng)等優(yōu)點,正得到越來越廣泛地應(yīng)用。要構(gòu)建高性能的伺服系統(tǒng),好的伺服控制系統(tǒng)則必不可缺,本論文主要圍繞高性能的永磁同步電流伺服控制系統(tǒng)這一主題展開研究。 根據(jù)永磁同步電機的動態(tài)dq數(shù)學(xué)模型,從實現(xiàn)高性能的轉(zhuǎn)矩控制出發(fā),對永磁同步電機的矢量控制技術(shù)和直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)等控制策略進行了比較分析。針對本伺服系統(tǒng)永磁同步電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)特點,選用了具有線性控制轉(zhuǎn)矩特性,能獲得比較平穩(wěn)轉(zhuǎn)矩輸出的基于轉(zhuǎn)子磁場定向的id=0的矢量控制策略,同時還介紹了該策略的重要組成部分空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)(SVPWM),并在MATLAB仿真平臺對所選控制方案進行了仿真研究。 對控制系統(tǒng)的軟件部分進行了設(shè)計,詳細分析了針對16位定點DSP控制器TMS320LF2407A的程序設(shè)計特點,建立了電機的標幺值模型,解決了變量的定標問題。并介紹了電機控制程序的總體結(jié)構(gòu)以及相關(guān)模塊的詳細設(shè)計過程。 為實現(xiàn)高性能的伺服控制系統(tǒng),使伺服系統(tǒng)輸出平滑的轉(zhuǎn)矩,本文還對電壓型PWM逆變器“死區(qū)效應(yīng)”引入的轉(zhuǎn)矩脈動進行了分析,分析表明了在永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)中,由“死區(qū)效應(yīng)”造成的誤差電壓矢量與永磁同步電機轉(zhuǎn)子位置之間的關(guān)系,并應(yīng)用一種實用的死區(qū)補償技術(shù)減小了轉(zhuǎn)矩脈動,提高了系統(tǒng)的性能。 最后在伺服系統(tǒng)實驗平臺上對伺服控制系統(tǒng)進行綜合調(diào)試,并在此基礎(chǔ)上做了大量的實驗研究,實驗結(jié)果表明系統(tǒng)性能可靠且擁有優(yōu)良的調(diào)速性能。
標簽: 永磁同步電機 伺服控制 系統(tǒng)研究
上傳時間: 2013-06-18
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由于電動助力轉(zhuǎn)向(EPS)系統(tǒng)具有高性能、高效率、低成本、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點,隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展,電動助力轉(zhuǎn)向技術(shù)逐漸取代傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向(HPS),成為轉(zhuǎn)向助力技術(shù)的主流。 @@ 本文在詳細了解EPS系統(tǒng)性能要求和工作原理的基礎(chǔ)上,對各種已有的EPS助力電機進行了總結(jié)和比較。對比結(jié)果表明,無刷直流電機(BLDC)憑借其顯著的優(yōu)點,成為EPS助力電機的較優(yōu)選擇。 @@ 無刷直流電機作為一種由電動機本體和驅(qū)動器組成的機電一體化產(chǎn)品,與傳統(tǒng)的直流電機一樣,具有良好的起動和調(diào)速性能,并且由于用電子換向取代了機械換向,不存在傳統(tǒng)直流電機的換向火花和機械噪聲,在許多性能要求比較高的場合已得到普遍應(yīng)用。隨著電力電子技術(shù)、計算機技術(shù)的發(fā)展,其應(yīng)用范圍還在進一步擴展。然而,BLDC電機作為EPS系統(tǒng)的助力電機也并非全無缺點。永磁電機中固有的齒槽轉(zhuǎn)矩的存在,以及由于采用120°換向工作模式造成的轉(zhuǎn)矩波動,都會嚴重影響EPS系統(tǒng)的操控性能。 @@ 本課題針對無刷直流電機在汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的應(yīng)用,根據(jù)EPS系統(tǒng)對助力電機的要求,設(shè)計了一臺轉(zhuǎn)向助力用永磁無刷直流電動機,并使用有限元方法對電機性能進行了分析。為了反映參數(shù)變化對電機性能的影響,從而為電機的設(shè)計提供指導(dǎo),我們還用場路耦合的解析算法對電機性能進行了分析。在分析結(jié)果的基礎(chǔ)上,對永磁電機中的齒槽轉(zhuǎn)矩進行了研究,并針對樣機提出了齒槽轉(zhuǎn)矩的削弱方法,然后使用三維有限元的方式對所提出的方法進行了仿真驗證。 @@ 根據(jù)EPS系統(tǒng)的工作原理,探討了助力電機的控制策略,并設(shè)計了帶傳感器的無刷直流電機的控制系統(tǒng)。分別完成控制系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計,并進行了相關(guān)實驗,結(jié)果表明基本達到了設(shè)計的目標。 @@關(guān)鍵詞:EPS、無刷直流電機、電機設(shè)計與優(yōu)化、有限元、控制器設(shè)計
上傳時間: 2013-07-29
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空調(diào)壓縮機是空調(diào)器的核心部件。傳統(tǒng)定速空調(diào)器中壓縮機多采用單相異步電動機,對電機采用簡單的開關(guān)式控制,電能損耗、室溫波動及噪音都很大,壓縮機容易受沖擊損壞。隨著人們生活水平的提高及能源短缺問題的出現(xiàn),將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于空調(diào)器中,將變頻壓縮機取代傳統(tǒng)定頻定速壓縮機,對其進行變頻調(diào)速將使壓縮機減少開停次數(shù),降低室溫波動,提高舒適度,獲得了更好的空氣調(diào)節(jié)效果和實現(xiàn)節(jié)能降耗的要求。 空調(diào)系統(tǒng)是一個典型的多輸入多輸出、具有大滯后特性的菲線性系統(tǒng)。要對空調(diào)壓縮機進行變頻調(diào)速,需要根據(jù)房間溫度的變化得出壓縮機的頻率值。由于空調(diào)系統(tǒng)精確的數(shù)學(xué)模型難以取得,且時間常數(shù)較大,傳統(tǒng)的PID調(diào)整不僅費時費力,性能指標也不能令人滿意。因此,將模糊控制技術(shù)引入空調(diào)壓縮機的變頻調(diào)速控制,建立模糊控制器,以房間溫度的變化和變化率為輸入,壓縮機的頻率為輸出。對于提高空調(diào)系統(tǒng)的控制精度、穩(wěn)定性和可靠性,無論從學(xué)術(shù)研究角度出發(fā),還是在工程應(yīng)用方面,都具有相當?shù)默F(xiàn)實意義。 本文分別從三相異步電動機的變頻調(diào)速技術(shù)、變頻空調(diào)控制策略等方面進行了探討分析。首先將模糊控制技術(shù)應(yīng)用到空調(diào)壓縮機變頻調(diào)速中,根據(jù)建立模糊控制規(guī)則的基本思想及實際運行經(jīng)驗,通過模糊控制技術(shù)使空調(diào)壓縮機具有自調(diào)整的智能特性,從而得出最佳的動態(tài)控制參數(shù),克服了PID控制器控制精度較低、消除穩(wěn)態(tài)誤差能力差的缺點。 然后詳細闡述了SVPWM的基本原理,對空間矢量調(diào)制(SVPWM)方式及其實現(xiàn)方法進行了探討。在變頻壓縮機的控制中采用先進的SVPWM調(diào)制技術(shù),壓縮機能根據(jù)室內(nèi)需要的冷(熱)量不同,連續(xù)地、動態(tài)地、實時地調(diào)整其制冷(熱)量,始終保持在較合理的運轉(zhuǎn)狀態(tài)下。能夠進一步提高電壓的利用率和頻率分辨率,并使壓縮機運行更加平穩(wěn),提高空調(diào)的效率,達到節(jié)能降耗的效果。
標簽: SVPWM 模糊控制 變頻調(diào)速
上傳時間: 2013-04-24
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繞組勵磁同步電機具有功率因數(shù)可調(diào)、效率高等優(yōu)點,在工業(yè)大功率場合獲得了廣泛應(yīng)用,因此研究和開發(fā)高性能的繞組勵磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)具有重大的經(jīng)濟價值和社會效益。目前開發(fā)高性能繞組勵磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)所采用的控制方案主要有兩種:一種是直接轉(zhuǎn)矩控制(DTFC);另一種是磁場定向矢量控制(FOC)。繞組勵磁同步電機的矢量控制策略具有控制結(jié)構(gòu)簡單,物理概念清晰,電流、轉(zhuǎn)矩波動小,轉(zhuǎn)速響應(yīng)迅速,易實現(xiàn)數(shù)字控制等優(yōu)點。因此,在交流傳動領(lǐng)域中,越來越受到學(xué)者的關(guān)注。但是,無論在國內(nèi)還是國外,交直交型繞組勵磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的研究還缺乏全面深入的理論研究,還沒有建造起矢量控制系統(tǒng)的理論體系構(gòu)架。本文對繞組勵磁同步電機矢量控制系統(tǒng)進行了初步的理論探討,并進行了詳細的實踐研究,為以后更深入、廣泛地研究此系統(tǒng),打好堅實的基礎(chǔ)。本論文主要研究內(nèi)容如下: @@ 通過廣泛的查找文獻,對幾種常見的同步電機傳動系統(tǒng)進行了綜述,分析了同步電機變頻調(diào)速原理,在此基礎(chǔ)上,講述了無傳感器技術(shù)在同步電機中的應(yīng)用現(xiàn)狀。無傳感器技術(shù)主要有兩大類:基于基波量的檢測方法和基于外加信號的激勵法。隨后,對轉(zhuǎn)子初始位置的估計進行了綜述,其方法有:基于電機定子鐵芯飽和效應(yīng)的轉(zhuǎn)子位置估計,高頻信號注入法,基于定子繞組感應(yīng)電壓的估計法和基于相電感計算法等。繞組勵磁同步電機轉(zhuǎn)子初始位置估計的研究還很少。 @@ 對繞組勵磁同步電機矢量控制的理論進行了全面深入地研究,建立起矢量控制的理論體系構(gòu)架。 @@ 首先,基于磁勢等效原理,將三相靜止交流信號等效變換為兩相旋轉(zhuǎn)直流信號,將交流電機等效為直流電機進行控制。在Clarke變換和Park變換的基礎(chǔ)上,得到凸極同步電機轉(zhuǎn)子磁場定向的電壓矩陣方程、功率方程和運動方程。根據(jù)上述方程,繪出dq軸的等值電路及矢量圖,得到狀態(tài)空間描述的dq軸數(shù)學(xué)模型。 @@ 其次,根據(jù)模型參考自適應(yīng)原理,對同步電機轉(zhuǎn)速進行估計。忽略同步電機d軸阻尼繞組的作用,取同步轉(zhuǎn)速為零,得到同步電機αβ靜止坐標系下 的數(shù)學(xué)模型。將不含有轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信息的方程作為參考模型,將含有轉(zhuǎn)速參數(shù)的方程作為可調(diào)模型,根據(jù)波波夫超穩(wěn)定性和正性原理,對轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速進行估計。@@ 最后,根據(jù)模型參考自適應(yīng)估計的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速,設(shè)計磁通觀測器來估計轉(zhuǎn)子磁通,實現(xiàn)磁通反饋閉環(huán)控制。磁通觀測器采用降維觀測器,僅對轉(zhuǎn)子磁通分量進行重構(gòu),并通過極點配置算法,合理配置觀測器的極點,使觀測器滿足系統(tǒng)的性能指標,達到磁通觀測的目的。 @@ 新穎的空間矢量脈寬調(diào)制算法。從空間矢量的基本概念入手,深入分析了定子三相對稱電壓與空間電壓矢量之間的關(guān)系。由三相電壓源型逆變器輸出電壓波形得到六個有效開關(guān)狀態(tài)矢量,這六個開關(guān)矢量和兩個零矢量合成一組等幅不同相的電壓空間矢量,去逼近圓形旋轉(zhuǎn)磁場。其次,根據(jù)空間電壓矢量所在的扇區(qū),選擇相鄰有效開關(guān)矢量,在伏秒平衡的法則下,計算各有效開關(guān)矢量的作用時間。并且,探討了扇區(qū)判斷和扇區(qū)過渡問題,定性分析了空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)的性能。最后,根據(jù)每個扇區(qū)中開關(guān)矢量作用時間,采用軟件構(gòu)造法,在TMS320LF2407A硬件上實現(xiàn)了SVPWM。實驗結(jié)果表明,該算法簡單易實現(xiàn),能夠有效的提高直流母線的電壓利用率,具有在低頻運行穩(wěn)定,逆變器輸出電流正弦度好等優(yōu)點。 @@ 空間矢量過調(diào)制算法的研究。在上述線性調(diào)制的基礎(chǔ)上,提出一種基于電壓空間矢量的過調(diào)制方法。過調(diào)制區(qū)域根據(jù)調(diào)制度分成兩種不同的模式,分別為模式Ⅰ(0.907
上傳時間: 2013-07-25
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本文設(shè)計的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)由上位機、PLC、變頻器、壓力變送器等組成。本系統(tǒng)包含三臺水泵電動機,采用通用變頻器來實現(xiàn)對三相水泵電動機組的軟啟動和變頻調(diào)速,運行切換采用“先開先停”的原則。壓力變送器檢測當前水壓信號,送入PLC與設(shè)定值經(jīng)PID比較運算,從而控制變頻器的輸出電壓和頻率,進而改變水泵電動機組的轉(zhuǎn)速來改變供水量,最終保持管網(wǎng)壓力恒定在設(shè)定值附近。把模糊控制算法引入到控制系統(tǒng)中,從而改善了系統(tǒng)的靜動態(tài)特性。 模糊控制是一種不依賴于被控過程數(shù)學(xué)模型的仿人思維的控制技術(shù)。它可以利用領(lǐng)域?qū)<业牟僮鹘?jīng)驗或知識建立被控系統(tǒng)的模糊規(guī)則,有較好的知識表達能力。但傳統(tǒng)的模糊控制同PID算法一樣,均為“事后調(diào)節(jié)”,因而對大遲延對象的控制效果不是很理想。預(yù)測控制的核心是不僅注意過去及現(xiàn)在的目標值,而且注意將來的目標值,使受控量和目標值的偏差盡可能地小,從而提高系統(tǒng)的控制性能。預(yù)測控制和模糊控制是各自獨立發(fā)展起來的兩類控制方法,在二者充分發(fā)展的基礎(chǔ)上,提出將預(yù)測的思想和模糊的思想結(jié)合起來,形成一種新的控制方法——模糊預(yù)測控制FPC。 本文將FPC技術(shù)應(yīng)用于供水系統(tǒng),設(shè)計出自調(diào)整修正因子模糊PID控制器,克服了傳統(tǒng)PID控制設(shè)計中的參數(shù)調(diào)整困難的問題。模糊PID控制是在大誤差范圍內(nèi)采用模糊控制,以提高動態(tài)響應(yīng)速度;在小誤差范圍內(nèi)采用PID控制,引入積分控制作用以消除靜態(tài)誤差,提高控制精度。本設(shè)計通過變頻調(diào)速實現(xiàn)恒水壓控制,并針對系統(tǒng)的時滯特點采用Smith預(yù)估控制器進行補償。利用Matlab對其模型進行仿真,仿真結(jié)果與傳統(tǒng)控制算法相比較,該算法具有魯棒性好,實現(xiàn)簡單,易于在線調(diào)整等優(yōu)點,系統(tǒng)響應(yīng)曲線沒有超調(diào),系統(tǒng)的建立時間比較短,抗干擾能力強。 通過對上位機和PLC之間通信的分析和研究,完成了上、下位機的通信設(shè)置,給出了上位機監(jiān)控程序編寫方法,通過通信模塊實現(xiàn)了對供水系統(tǒng)的遠程監(jiān)控及故障報警。 所開發(fā)的系統(tǒng)將FPC與PLC相結(jié)合,克服了傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)器的缺點,充分發(fā)揮了PLC控制靈活、編程方便、適應(yīng)性強的優(yōu)點,提高了控制的精確度。實驗結(jié)果表明,該系統(tǒng)能對異步電動機轉(zhuǎn)速實現(xiàn)精確控制,實用性強,具有一定的推廣價值。
標簽: PLC FPC 變頻調(diào)速系統(tǒng)
上傳時間: 2013-05-19
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石油鉆采設(shè)備通常工作于公共電網(wǎng)所不及的沙漠、海洋和陸地等環(huán)境場合,其中的電站子系統(tǒng)由數(shù)臺柴油發(fā)電機組及其相應(yīng)的控制系統(tǒng)構(gòu)成,為石油鉆機提供動力電源(小電網(wǎng)供電系統(tǒng))。石油鉆機中的鉆井設(shè)備(絞車、泥漿泵和轉(zhuǎn)盤等)由大功率的交流或直流電動機驅(qū)動,根據(jù)鉆井工藝需要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和控制轉(zhuǎn)矩,因此,通常采用VFD變頻調(diào)速系統(tǒng)或SCR直流調(diào)速系統(tǒng)來滿足鉆井工藝要求。眾所周知,電力電子裝置(VFD變頻傳動系統(tǒng)和SCR直流傳動系統(tǒng))對電力系統(tǒng)帶來諧波污染,尤其是對柴油發(fā)電機組小電網(wǎng)系統(tǒng),諧波污染的問題將更為嚴重,而且SCR電驅(qū)動系統(tǒng)的功率因數(shù)較低,也給小電網(wǎng)系統(tǒng)帶來額外負擔(dān),影響供電質(zhì)量。因此,對石油鉆機電驅(qū)動系統(tǒng)進行諧波抑制和提高功率因數(shù),顯得尤為重要。本論文正是針對此問題進行的研究和實踐。 本文對石油鉆機電驅(qū)動系統(tǒng)的構(gòu)成及其工作原理作了介紹,重點分析了SCR和VFD電驅(qū)動系統(tǒng)諧波和無功功率產(chǎn)生的原因及危害,結(jié)合國內(nèi)外的研究成果,提出對石油鉆機電驅(qū)動系統(tǒng)進行諧波抑制和無功補償?shù)姆桨福⑵鋺?yīng)用到實際的工程項目中。 石油鉆機電驅(qū)動系統(tǒng)為典型的多諧波源系統(tǒng),本文對各個諧波源進行了詳細地分析,并且將多個諧波源進行了合成疊加和計算,來確定對電網(wǎng)系統(tǒng)總的影響(電壓畸變率);針對SCR和VFD電驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特點,提出了對SCR和VFD系統(tǒng)進行諧波抑制和無功功率補償?shù)牟煌鉀Q方案,即:對SCR電驅(qū)動系統(tǒng),采用有源濾波器+動態(tài)無功功率補償?shù)霓k法,來消除諧波和改善功率因數(shù);而對VFD電驅(qū)動系統(tǒng),采用有源濾波器來消除諧波即可。 對石油鉆機SCR和VFD電驅(qū)動系統(tǒng)諧波進行的分析和計算,為兩系統(tǒng)諧波抑制的方案選型和系統(tǒng)優(yōu)化提供了設(shè)計依據(jù)。本文選用適合于柴油發(fā)電機組小電網(wǎng)供電系統(tǒng)的有源濾波器(額定電壓為690V)來濾除諧波,在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上,采用一個諧波源配置一個有源濾波器的方法,主要解決了CT和PT連接的問題,實踐證明系統(tǒng)配置合理,濾波效果良好。同時對SCR電驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計了動態(tài)無功補償裝置,通過實測數(shù)據(jù)驗證了本文對SCR電驅(qū)動系統(tǒng)的無功進行了有效地補償。
上傳時間: 2013-04-24
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應(yīng)用于電動汽車驅(qū)動領(lǐng)域的永磁同步電機交流驅(qū)動系統(tǒng)是由永磁同步電機、電力電子技術(shù)和控制技術(shù)相結(jié)合而形成的新型交流驅(qū)動系統(tǒng)。因其具有良好的運行性能而成為當代電氣傳動領(lǐng)域研究的熱點之一。 永磁同步電機是一個多變量、非線性、高強耦合的系統(tǒng),其輸出轉(zhuǎn)矩與定子電流不成正比,而是復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系,因此要得到好的控制性能,需要進行磁場解耦。矢量變換控制技術(shù)正好適用于永磁同步電機的這種特點。 本文在數(shù)字電機控制專用DSP芯片TMS320LF2407的基礎(chǔ)上,以永磁同步電機為研究對象,對其矢量控制技術(shù)進行了研究和設(shè)計。 首先課題根據(jù)永磁同步電機實際物理模型,分析推導(dǎo)得到了永磁同步電機的三相靜止坐標系下及兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學(xué)模型。 接著課題對永磁同步電機運行特性進行了分析和研究。在此基礎(chǔ)上,課題提出了一種新型的永磁同步電機矢量控制系統(tǒng),在這個系統(tǒng)上,課題提出了應(yīng)用不同矢量控制策略的矢量控制方法,并對其做了仿真驗證。 結(jié)果表明,課題設(shè)計的系統(tǒng)以及應(yīng)用不同矢量控制策略的矢量控制方法準確可行。 這個控制系統(tǒng)便于實現(xiàn)多種矢量控制方法,為永磁同步電機擴速增效提供了理論平臺。 在理論分析、仿真通過基礎(chǔ)上,課題對驅(qū)動系統(tǒng)的硬件和軟件兩個方面進行了具體的設(shè)計。 課題完成了DSP控制系統(tǒng)關(guān)鍵硬件電路的設(shè)計,并設(shè)計制作了一塊應(yīng)用SCALE模塊的IGBT驅(qū)動電路,此驅(qū)動電路響應(yīng)迅速、抗干擾性強,驅(qū)動性能優(yōu)越。此外,課題完成了永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)全數(shù)字化設(shè)計,調(diào)試通過了速度位置檢測、電流檢測、PI調(diào)節(jié)、坐標變換等應(yīng)用模塊。 課題最后對整個系統(tǒng)的做了全面的總結(jié),并對今后的工作方向進行了展望。
上傳時間: 2013-06-22
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