【摘 要】
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随着电机控制理论、电力电子技术以及微处理器技术的不断发展,通用变频器已经广泛应用于工业生产和日常生活的许多领域之中。然而由于其使用环境相对恶劣,负载不稳定因素较高,其
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随着电机控制理论、电力电子技术以及微处理器技术的不断发展,通用变频器已经广泛应用于工业生产和日常生活的许多领域之中。然而由于其使用环境相对恶劣,负载不稳定因素较高,其每一个环节的设计都会对电机调速性能的准确性和可靠性产生影响。在此背景下,课题基于矢量控制理论对通用变频调速系统展开了研究,并研制了一款功率为30kW的通用变频器。 首先在对比分析了几种常用的矢量控制方案之后选择了转子磁场定向矢量控制,利用 Simulink搭建了矢量控制仿真模型并给出了稳态、加载、卸载时的转速、电流变化波形。然后重点分析了矢量控制的核心环节空间电压矢量脉宽调制技术(SVPWM),揭示了其基波与谐波注入的本质,并推导了几种不同的S V P W M调制方式原理,利用Simulink搭建了仿真模型并给出了仿真波形,在对比了各种调制方式的性能后确定了频率较低时使用三相调制,频率较高时使用两边拉调制的切换策略。 基于以上理论设计了一款功率为30kW通用变频器,硬件部分主要包括主功率线路、驱动线路、控制线路、保护线路以及输出电压跟随线路,给出了各个部分的测试波形,验证了线路设计的可靠性。软件部分主要包括电机转速计算、转子磁链位置计算、PI调节器、坐标变换、SVPWM算法,给出了算法流程图和部分核心程序。为改善系统低频特性,又设计了两种不同的死区补偿算法,釆用电压跟随线路的硬件死区补偿算法由于具有闭环控制的思想,相对于纯软件补偿算法电流正弦度更高。 最后对系统的各项性能进行评价测试,主要包括输出高频与低频电压、重载与满载电流、传导与辐射特性、温升特性、带载启动特性以及加载与卸载特性,验证了系统的可靠性与稳定性。
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