纺机专用矢量变频调速系统的研究与开发

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1、浙江理工大学硕士学位论文摘要中国具有世界最大的纺织产品生产能力，市场范围遍及全球，产业规模庞大。纺机行业是变频器应用较多、使用密度较高的行业。目前，一般纺织企业中很少采用专门的纺织变频器，更多采用的是通用V／F控制型变频器，由于转速精度受转差率及负载的影响，很难精确控制电动机的实际转速，难以满足纺织工业中对电机频繁起停、多段调速、精准定位等要求，且不具备设定纺织工艺等专用功能。本文针对以上情况，从交流感应电机的机理出发，研制高性能矢量控制算法，设计了以DSP为核心的纺织专用的矢量变频调速系统。本文首先对三相异步感应电机进行了分析，说明其高阶、非线性、强耦合、多变量的特

2、点。通过与直流电机控制方式的比较，引入了矢量控制变频调速技术。其基本思想是将三相交流感应电机模拟成直流电机进行控制，在基于转子磁链定向的同步旋转坐标系中把定子电流矢量分解为两个分量：一个分量与转子磁链矢量重合，称为励磁电流分量；另～个分量与转子磁链矢量垂直，称为转矩电流分量。通过控制励磁电流分量和转矩电流分量的大小，实现像直流电机一样的磁场和转矩的解耦控制。这一部分主要完成对交流感应电机的数学模型的探讨，坐标变换等工作。在分析矢量控制和电压空间矢量脉宽调制的原理和实现方法的基础上，完成了变频器软件和硬件设计。硬件上，以TMS320F2407为控制核心，智能功率模块DM

3、作为功率主回路核心，通过电流和转速检测电路构成闭环控制系统，并对保护电路进行了阐述；软件上，所有的代码都是基于CCS3．1编写，并给出了各个程序模块的流程图。对样机的实验与调试表明：系统设计合理，算法可行，控制效果明显，具有一定的实用性。关键词：纺织；交流感应电机；矢量控制；DSP；转子磁链定向控制III浙江理T大学硕士学位论文AbstractChinahastheworld’SlargestProductioncapacityoftextilewithmarketallaroundtheworld，Textileindustryisoneoffieldwhatuse

4、dInvertermost．andnow,thegeneralV／Finverterisusedwidlyinthisfield．BecausetheprecisionofspeedaffectedbytheSlipandthesizeofload．It’Shardt0achievethehighprecisionoftheactualspeedanddifficulttomeetthetextileindustry'sdemands，fromthemotorfrequentstops，multi-paragraphspeed，precisionpositioning

5、requirementsanddoesnothaveallexclusivesettingfunctionofthetextiletechnology，andotherspecialfeatures．Againstthissituation，thispaperadoptsFOC(FieldOrientedContr01)controlalgorithm,designsinverterbasedonTMS320LF2407ADSPwhichisspecialchipofTIformotorcontr01．First，wehavefoundthatthree-phasea

6、synchronousinductionmotorisanonlinear、strongcouplingandmulti—variancesystembasedontheanalysesofit．and11ardtocontrolperfectlyusecommonStrategy．ThroughasimplecomparisonwithDCmotorcontroltechnology,weintroducedFieldOrientedControl(FOC)，itisoneoftheadvancedtheories；ithasmanyadvantagessuchas

7、novelty,practicabilityandpracticality．Itscoreideaisthatbytransformingthemodelofthree-phaseasynchronousinductionmotortoDCmotor,thestatorcurrentisdecomposedintotwoDCpartswhichareorientatedtowardstherotormagneticfield，oneisareinthesamedirectionandcontrolledrespectivelyin．Thusthema