转子变频在球磨机节能方向上的应用

【摘要】：转子变频控制是将电能分别馈入感应电动机的定子绕组和转子绕组的一种控制方式,适合一些恒负载生产机械,对于一些高电压,大功率且调速范围不大的场合,通常采用绕线型异电机转子变频控制系统,它的装置可靠性能高,而且造价低廉,经济效益高。此外,转子变频矢量控制系统的动态响应快,谐波污染低,并具有高效节能,调节电网功率因数等控制特点,国外对其控制进行了广泛的研究,并逐步在工业领域得到应用。 在控制方案中选择转子电流定向控制,引入了定子电流磁链分量,实现闭环控制,由于转子电流矢量与定子磁链(定子磁链幅值不变)垂直,其电流分量可实现解耦控制。速度调节在转子d-q坐标系下进行,以转子电流矢量进行定向控制,所以无须检测转子初始位置,这样便构成了无速度传感器转子变频控制系统,提高了系统的可靠性。 在硬件设计方面,选择交—交变频控制器作为转子变频控制器的基本结构,重点对电源,触发控制,逻辑判断,继电器控制,单片机控制等部分进行硬件电路设计及调试。在软件设计方面,引入了积分分离式的数字PI控制算法,增加了系统的稳定性,’同时应用余弦交截法对交交变频器的触发角进行控制,由于交交变频器在低频时工作,在保证中断定时准确的前提下,对于一些耗时的计算可以离线进行。综合调试待整个转子变频控制系统正常工作后,实测定子侧电流值,比较前后变化,分析其在节能方面的效果。 本设计着重转子变频电机的节能性能方面上的控制,对球磨绕线电机的数学模型分析后,稳定转子电流在控制速度上的分量,调整无功功率分量,达到节能的效果。对转子变频控制系统进行实践调试,结果证明转子变频电机的转子电流定向的矢量控制调速系统具有变频器功率小、功率因数高、动态性能好、调速范围广等优点,适用于风机、泵类、球磨等负载的控制,有良好的工业应用前景。文章提供大量试验图形来研究转子变频电机的性能,为转子变频电机在其他方面的研究奠定了基础。 【关键词】：转子变频 矢量控制 节能 功率因数
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TD63;TD453
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 球磨机应用转子变频的优势12-13
• 1.3 控制系统整体方案比较选择13-15
• 1.3.1 V/F开环控制13
• 1.3.2 矢量控制13-14
• 1.3.3 直接转矩控制14-15
• 1.4 本课题的目的和任务15-16
• 1.5 本章小结16-17
• 第2章 数学建模和控制策略17-41
• 2.1 异步绕线电机基本工作原理17-19
• 2.2 转子变频控制器的工作原理19-22
• 2.3 转子变频控制系统设计的理论依据22-32
• 2.3.1 静止坐标系下的数学模型22-23
• 2.3.2 坐标变换23-27
• 2.3.3 d-q坐标系下的数学模型27-29
• 2.3.4 矢量控制系统29-32
• 2.4 转子变频控制下能量传递关系32-36
• 2.5 无速度传感器速度辩识原理36-39
• 2.6 矢量控制精度对电动机转子电阻的敏感性39-40
• 2.7 本章小结40-41
• 第3章 硬件系统设计41-55
• 3.1 主电路设计41-44
• 3.1.1 主电路结构及其工作原理41-42
• 3.1.2 主电路主要器件及选型42-44
• 3.2 控制电路设计44-50
• 3.2.1 电源部分45-46
• 3.2.2 触发控制46-47
• 3.2.3 逻辑判断47-48
• 3.2.4 可控硅触发48-49
• 3.2.5 继电器控制49-50
• 3.2.6 单片机控制部分50
• 3.3 保护电路设计50-52
• 3.3.1 可控硅保护电路50-51
• 3.3.2 触发脉冲互锁电路51-52
• 3.3.3 零电流检测电路52
• 3.4 电磁兼容性设计52-54
• 3.5 本章小结54-55
• 第4章 软件系统设计55-67
• 4.1 软件设计环境55
• 4.2 软件的设计及实现55-57
• 4.2.1 主机程序设计55-56
• 4.2.2 从机程序设计56-57
• 4.3 余弦交截法确定触发时间的数字实现57-59
• 4.4 无环流逻辑控制59-61
• 4.5 数字PI调节器61-63
• 4.6 数字滤波技术63-65
• 4.7 本章小结65-67
• 第5章 系统调试及分析67-73
• 5.1 控制系统的建立67
• 5.2 调试步骤67-71
• 5.2.1 控制电路调试及分析67-69
• 5.2.2 主电路调试69-70
• 5.2.3 调试过程中的注意事项70-71
• 5.3 主电路调试及分析71
• 5.4 本章小结71-73
• 第6章 结论与展望73-77
• 6.1 全文总结73-74
• 6.2 心得体会74
• 6.3 进一步工作展望74-77
• 参考文献77-81
• 附录A81-83
• 致谢83

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