异步电机变频调速系统数字检测装置设计【毕业论文+开题报告+文献综述】

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1、本科毕业论文开题报告信息与计算科学异步电机变频调速系统数字检测装置设计一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义三相异步电动机是人类生活和生产中应用最广泛的一种电机，它们的正常运行对生产过程有着极为重要的影响。由于工作环境恶劣以及自然老化等各方面的影响，异步电动机故障时有发生。电动机故障不但会损坏电机本身，而且关系到整个生产系统的正常工作，严重的会危及人身安全，造成巨大的经济损失。因此，设计一套数字检测装置对异步电动机故障进行分析和检测就显得尤为重要。电机是电力能源消耗大户之一，我国各类在用电机80%以上还是中小型异步电动机。所以，本次课题主要以异步电机变频调速系统

2、为对象设计一套数字检测装置，可以用来测量电动机转速、定子电流、定子电压、频率、相位差、变频器直流电压、谐波分析等，然后通过显示电路把数据显示出来，并把数据传送到上位机进行监控和分析。电流、电压过低过高，均能影响异步电机的正常使用功效及设备寿命，严重的还会危及人身安全。并且，对电压、电流、频率等电参数的准确、快速地检测、监控可以及时掌握电机的运行状态，及时发现电网中的故障或隐患，进而采取合理和有效的措施，保证整个异步电机变频调速系统运行良好。异步电动机具有构造简单、制造容易、维修工作量小等优点，早期时多用于不可调拖动。随着电力电子技术的迅速发展，静止式变频器的诞生，异步电动机

3、逐渐在可调拖动中得到广泛的应用。35实际应用的异步电动机变压变频调速系统主要有4种控制方式，即（1）U/f控制方式；（2）转差频率控制方式；（3）矢量控制方式；（4）直接转矩控制方式。其中，前两种控制方式是依据异步电动机稳态数学模型，仅对交流电量的幅值进行控制，因此也称作标量控制；后两种控制方式是依据异步电动机的动态数学模型，不仅控制交流电量的幅值，而且还控制交流电量的相位。U/f控制方式是变频调速中最简单的，它的变频器调速基本思想是协调控制加在电动机输入端电源的电压与频率，使U/f比为常数。采用U/f控制方式可以检测本次系统中的电机定子电压U、定子电压频率值f。转差频率控

4、制方式比U/f控制方式有更好的系统静态和动态性能，同时它又比矢量控制方法简便，不需要进行复杂的磁通检测和繁琐的坐标变换，只要在保证转子磁链大小不变的前提下，通过检测定子电流和转子角速度，经过数字模型的运算就能实现间接的磁场定向控制。采用转差频率控制方式还能测定子电流和定子电压两者的相位角度差。矢量控制的基本思路是经过坐标变换，将交流电机模拟成直流电机，对定子电流的励磁分量和转矩分量分别进行控制，求得电动机的定子电流I和转速n，从而得到较好的调速性能。随着计算机技术和数字信号处理技术的发展，电参量的检测方法也多种多样。比如相位差测量的传统方法有基于模拟器件的矢量法、二极管鉴相

5、法、脉冲计数法等，现在出现了基于数据采集与软件计算相结合的相位差数字化测量方法。微机数字控制双闭环交流调速系统硬件结构如图1所示，系统由以下部分组成：主电路、检测电路、控制电路、显示电路、故障综合。现在微处理技术发展相当快，生产微处理器的生产厂商也很多，微处理器的型号层出不穷，他们性能各异，有通用型的，也有一些专用型的。本次采用的主控芯片是TI公司生产的DSP芯片TMS320LF2407A。它是TI公司推出的第二代DSP芯片的改进型，是专门用于电机控制的16位定点数字信号处理芯片。TMS320LF2407A芯片自带A/D转换、多路可编程脉宽调制（PWM）输出和死去控制、多路

6、信号输入捕捉（CAP）、光电编码盘接口（QEP）和CAN总线模块等资源使得它在电机控制中具有无与伦比的优势。DSP作为控制核心负责采样定子各相电流、电压，计算电机的转速和相对位置，同时运用各种控制算法，并产生PWM控制信号驱动IPM功率开关器件，当系统出现短路、过流、过压、过热等故障时，DSP封锁PWM输出信号，使电机停止，确保系统的安全运行。35目前，数字信号处理DSP已经成为信号处理技术的主流。因为与早期的模拟信号相比，数字信号处理有着巨大的优势。早期的模拟信号处理主要通过运算放大电路进行不同的电阻组配实现算术运算，通过电阻、电容的组配实现滤波处理等，其中有一个很明显的

7、问题是不灵活、不稳定，参数修改困难，需要采用多种阻值、容值的电阻、电容，并通过电子开关选通才能修改处理参数。并且对周围环境变化的敏感性强，温度、电路噪声等都会造成处理结果的改变。而数字信号处理可以通过软件修改处理参数，因此具有很大的灵活性。由于数字电路采用厂二值逻辑，只要环境温度、电路噪声的变化不造成电路逻辑的翻转，数字电路都可以不受影响地完成工作，因此具有很好的稳定性。由于本次检测装置中使用了电力电子装置等非线性元件，将有可能产生一定的谐波分量，从而会影响检测的精度，势必会影响整个系统的性能。在电力参数的测量和谐