异步电机调速控制系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

交流电机调速原理早在20世纪30年代就进行了深入的研究，但一直受实现技术或手段的限制而进展缓慢，早期传统的交流调速多采用电磁装置和水银整流器或闸流管等原始变流元件来实现。20世纪50年代中期世界上第一只晶闸管研制成功，开创了电力电子技术发展的新时代，从此电子进入强电领域。近十几年来，由于微机控制技术，特别是以单片机及数字信号处理器dsp为控制核心的微机控制技术的迅速发展和广泛应用及大规模集成电路的应用，促使交流调速系统的控制回路由模拟控制转向数字控制。长期以来，高性能的传动系统中，直流电动机一直占主导地位。但是，直流电机的机械换向器和电刷结构使其存在一些难以克服的缺点，如维护困难，结构复杂导致造价偏高，寿命短，电刷产生火花不宜工作在恶劣的条件下，最高电压和单机容量都受到一定限制等。相比之下，交流电机比直流电机结构简单、工作可靠、成本低廉、效率高、惯量小、维护方便，能适应恶劣工作条件等。

电动机作为把电能转换为机械能的主要设备，在实际应用中，一是要使电动机具有较高的机电能量转换效率；二是根据生产机械的工艺要求控制和调节电动机的旋转速度。电动机的调速性能好坏对提高产品质量、提高劳动生产率和节省电能有着直接的决定性影响。异步电动机的调速性能主要取决于控制装置的控制效率，对于不同任务，设计合理的调速控制系统是必要的。电动机和控制系统一起合成电力传动自动控制系统，主要的控制系统分别为直流调速系统和交流调速系统。

本课题设计拟采用dsp进行异步电机调速控制，通过实时监测电流、电机位置等信号，采用转速电流双环控制理论，结合svpwm控制算法，实现对异步电机的调速控制。拟采用dsp控制芯片tms320f28335 作为核心控制器，其专为数字化运动控制打造的采样和脉冲控制等功能，极大的简化了运动控制系统软硬件设计，不仅降低了成本，而且提高了系统的可靠性，是数字化异步电机调速系统的理想控制器。在此平台上可以进行异步电机矢量控制等研究，同时可以进行各种先进控制算法的研究，便于后期二次开发设计。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：

（1）分别构建异步电机在三相静止坐标系、两相静止坐标系、两相旋转坐标系下的数学模型，并分别构建三种坐标系下的电压方程、磁链方程、转矩方程和运动方程。

（2）对异步电机调速的控制策略进行研究，本课题拟采用双pi环控制、svpwm控制技术。

3. 研究的方法与步骤

研究方法：

对于老师给的资料进行有目的有选择的研究，首先需要掌握异步电机调速的原理，坐标变换的形式及其意义以及svpwm控制技术的实现方式，其次在硬件设计过程中需要查阅所选dsp型号的相关书籍，在软件设计过程中，对于仿真以及dsp程序设计也需要查阅相对应的资料，在设计过程中积极与周围同学进行交流，有复杂难懂的问题要向老师请教，

步骤:

4. 参考文献

1.刘卫俊.基于dsp的异步电机svpwm矢量控制系统的研究.浙江工业大学，2005.

2.王宏伟,梁晖.基于dsp控制的小功率异步电机变频调速系统.电力电子技术，2005.

3.胡泽，王文静，罗辉.基于dsp的异步电机矢量控制系统设计与实现，电力电子技术，2008.

5. 计划与进度安排

(1)2021年2月26日-2021年3月18日，有针对性的学习课题相关资料，学习相关学科的基础知识，熟悉matlab的使用。

(2)2021年3月19日-2021年4月8日，搭建系统模型，包括主回路与控制回路模型。

(3)2021年4月9日-2021年4月22日，调节系统参数，完成系统稳态与动态仿真研究。