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高压大功率异步电动机驱动风机、泵类负载调速技术的研究
中文名称: 高压大功率异步电动机驱动风机、泵类负载调速技术的研究
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论文编号: 3122365收藏本论文】【我的收藏】【我要投稿
英文名称: Study on Adjustable Speed Techniques of High Power Asynchronous Motor Driving Fan or Pump
学位类型: 博士毕业论文
作者: 涉及隐私,隐去***  作者本人请参看权力声明>>
导师: 涉及隐私,隐去***
毕业学校: 涉及隐私,隐去***
专业: 控制理论与控制工程
毕业年份: 涉及隐私,隐去***
关键字: 串级调速 斩波 PWM整流器 级联型多电平变频器 载波相移PWM技术 FPGA 异步电动机
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论文简介:风机和水泵在国民经济各部门中,应用数量众多,耗电量巨大,存在严重的节流损耗,而对风机、泵类负载进行节能的有效方法就是对其进行调速,因此积极推广高压大功率风机、泵类负载的调速技术具有重大的国民经济意义。 本文在客观分析国内外高压大功率异步电动机驱动风机、泵类负载相关调速技术现状并紧密结合中国实际国情的基础之上,认为转子侧的串级调速技术和定子侧的高压变频调速技术是两种比较好的调速方案,因此本文对这两种调速技术进行了较为全面的研究。 在新型串级调速系统的研究中,阐述了内馈斩波串级调速基本原理和内馈电机基本结构,并分析了其效率、节能效果及启动等问题,然后致力于内馈斩波串级调速的工程应用及基于PWM整流技术的串级调速系统拓扑结构和控制策略的理论研究,其主要研究内容及研究结果如下: ⒈采用DSP板件对内馈斩波串级调速系统中的斩波器实行数字式双闭环控制,并首次成功的应用于工业现场,取得良好的经济效益和社会效益。 ⒉采用状态空间平均法建立了内馈斩波串级调速系统的数学模型,以此为基础,按照工程设计方法设计了速度、电流双闭环调节器。此外,还研究了内馈斩波串级调速系统的斩波器占空比同电机转速之间的关系,发现它们之间呈现线性变化关系。 ⒊本文探索性地把PWM整流技术引入串级调速系统,不仅可以提高串级调速系统的功率因数和减少网侧谐波含量,还可以有效的防止逆变颠覆故障。同时借助瞬时无功功率理论,分析了基于PWM整流技术的串级调速系统提高功率因数的原理。 ⒋建立了应用于串级调速系统的电压型PWM整流器的静态解耦模型,以此为基础进行了系统设计,并通过仿真和实验验证了该方案的可行性。除此之外,对基于电流型PWM整流技术及双PWM技术的串级调速系统进行了一些理论探讨和仿真,并分析了应用于串级调速系统中的三相电流型PWM整流器开关模式及其等效特性。 在高压变频调速系统的研究中,首先综述了定子侧高压变频器的拓扑结构和控制策略,然后主要致力于备受工业现场青睐的级联型多电平变频器及其相关特Ⅵ性的理论分析和研究,其主要研究内容及研究结果如下: ⒌采用低次谐波最少原则法、选择谐波消去法、多载波调制法对多电平阶梯波算法作了分析和比较,并对相应的输出波形进行了频谱分析和谐波总含量THD的计算,得到按低次谐波最少原则法生成的输出波形THD最小的结论。 ⒍对级联型多电平变频器载波相移角度和调制度同输出电压波形相关特性进行了分析和研究,然后通过仿真和实验进行了验证,并得到载波相移π/N方式比载波相移2π/N方式更适合工程应用的结论。 ⒎引入最大延伸定理为不对称级联型多电平变频器各单元选取电压比值提供了理论依据,并对3N型不对称级联型多电平变频器的不连续PWM调制问题给出了解决方案。此外还给出了一种三相直流母线共享一个直流电压源的新型多电平拓扑结构,这种拓扑结构可以大大减少直流电压源数目。 ⒏设计和研制了基于DSP和FPGA的PWM脉冲发生器,该脉冲发生器可以产生级联型多电平变频器所需要的多路PWM触发脉冲波形,很好地解决了现有DSP芯片专用PWM口有限的难题。
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