高速异步电机控制器设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

(1)研究背景、意义与目的

当今时代，随着工业的快速发展，我们居住的地球面临的环境污染和资源短缺的问题日益突出，特别是由于汽车的普及，大气污染问题十分严重，其原因是汽车尾气的大量排放对全球温室效应和酸雨危害具有显著的加剧作用，还有最近经常出现并且长期不消散的雾霾天气也与其脱不了干系，我们的身体健康也因此得不到应有的保障。但是作为现代发展的主题，工业汽车的发展起着无可替代的作用，为了缓解和解决这一问题，我们可以通过创新一些电动汽车来代替原有的燃油汽车，这是我们发展所面临的必然选择。而作为电动汽车的核心装备——电动机的创新更是不可忽视的，高速异步电动机作为现代高性能新型电机和大力矩直接驱动电机，具有结构简单，坚固耐用，运行可靠，成本低廉，低转矩脉动，低噪声，不需要位置传感器，转速极限高等优点，而且异步电动机的矢量控制调速技术已经比较成熟，使得异步电动机驱动系统具有明显的优势，因此较早的被应用于电动汽车的驱动系统，目前仍然是电动汽车驱动系统的主流产品，在国外更是已经被广泛应用于各种新型电动汽车的驱动电机。所以，大力发展我国新一代高速异步电动机控制系统，改善我国异步电动机控制器落后的局面，具有重大的现实意义。

（2）国内外的研究现状分析

2. 研究的基本内容与方案

(1)研究内容

本课题的研究对象是高速异步电动机，主角当然就是异步电动机，异步电动机由于它的成本低，结构简单和控制技术成熟，在高速运行的电动工具中，是作为高速电机的主要选择类型。本课题的任务就是以异步电动机作为控制对象，并对其高速运转进行控制。

在熟悉课题，调研和收集资料的基础上，对本课题的研究现状有了一定的了解，主要从以下几个方面研究：

①异步电动机的结构和功能

②异步电动机控制系统的设计流程和方法

③软件设计与调式

（2）研究预期目标

①选取评估指标成功评估最优的调速系统总体设计方案。

②详尽完成课题要求的所需图纸、元件清单和软件程序附录。图纸主要包括各个硬件电路模块设计电路图、系统总体硬件框图、各个子程序设计流程图、系统软件流程图等。软件程序附录指包含注释的完整单片机控制程序。

③选取硬件、软件仿真过程中典型的故障问题，分析出现该问题的主要原因，提出有效方案成功解决。保存成功运用仿真软件对整个系统调试的过程截图。

④在有充足时间、经费的条件下，希望选取合适的异步电动机实物模型进行实物制作，完成调速功能。

⑤结合所做工作和绘制的图纸清单编写完整的毕业设计说明书。

（3）拟设计的技术方案及措施

①技术要求

电机	三相异步电动机
功率	3Kw,最大5Kw
电机频率	450Hz
效率	75%
功率因数	90%
保护	需要有过载立即保护、大负载延迟保护
控制方案	V/F控制
输入电压	220v,50Hz

②技术方案

a 硬件控制部分

本系统采用IT公司数字信号处理器DSPTMS320F2812，它是一款专门在电机及其他运动控制领域应用的专用DSP芯片。主电路由整流桥、滤波电路及智能模块组成的逆变电路组成，控制电路以DSP芯片为核心，构成功能齐全的控制电路。

b 在本课题任务为高速异步电动机的控制器的设计的前提下，首先，对异步电动机控制系统应有的功能和结构进行全面的了解，清楚控制系统中各个环节的优缺点。其次，筛选出适合在高速运行情况下运行的结构，并掌握其工作原理和性能。最后，合理的选取各个环节的拓扑结构，组合成完整的高速异步电动机控制器，检验其可行性。

③设计方案

a输入、输出电路设计：包括信号的检测、变换和处理。

bDSP控制部分的设计：包括处理器的选择、I/O接口电路设计、电源的选择与设计。

c系统硬件电路图的设计与绘制。

d系统软件的设计：包括绘制软件框图，编写实现各功能的软件程序，进行软件调试。

④毕业论文章节安排

第1章为绪论部分，主要研究论文写作背景、目的和意义。

第2章主要分析异步电动机的基本结构和工作原理，研究高速运行状态下异步电动机的驱动方式和控制方法，推导其等效电路图，建立其数学模型。

第3章主要了解高速异步电动机控制器的基本结构，介绍其硬件的基本组成，对各部分功能实现的电路设计加以理解和掌握。

第4章掌握异步电动机控制器的设计方法，根据课题技术要求，采用DSP控制技术，通过V/F控制方式，完成高速异步电动机控制器的设计，包括硬件电路设计、软件编程和模拟调试。

第5章在实验平台上进行了硬件组合测试，包括转速检测,电流电压检测,PWM波的生成程序设计,通过实验验证本控制器设计的正确性。

3. 研究计划与安排

(1)2月22日～3月13日(第1-3周)

毕业设计(论文)开题报告

(2)3月14日～3月27日(第4-5周)

4. 参考文献（12篇以上）

[1]阮毅，陈伯时。电力拖动自动控制系统（第四版）。机械工业出版社，2009

[2]李海法，王岩。电机与拖动基础（第三版）。清华大学出版社，2005

[3]马小亮。高性能变频调速及典型控制系统。机械工业出版社，2010.4