本文關(guān)鍵詞：大容量雙饋電機控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

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【摘要】：100MVA脈沖發(fā)電機組是J-TEXT裝置的主供電源,和裝置一起由美國德州大學贈送給華中科技大學并于2007年開始投入運行。機組由一臺1417kW的繞線型異步電動機拖動運行,電動機的設計額定參數(shù)為12kV/60Hz,電動機達到最高設計轉(zhuǎn)速713轉(zhuǎn)/分時機組達到最大儲能185MJ。目前電動機定子側(cè)由10kV/50Hz電網(wǎng)供電,導致其最大轉(zhuǎn)速只能達到設計轉(zhuǎn)速的5/6,脈沖發(fā)電機組儲能僅為設計參數(shù)的69%,約135MJ。為了提高電源參數(shù)以滿足J-TEXT裝置更高參數(shù)物理實驗的需求,需要對機組進行升速改造。升速方案充分利用了機組拖動電機繞線式轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)特點,采用了雙饋調(diào)速的方法來實現(xiàn)機組的調(diào)速。雙饋調(diào)速控制系統(tǒng)作為雙饋調(diào)速系統(tǒng)的核心,需要實現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)的測量、各執(zhí)行機構(gòu)的控制以及保護,并與電源中央控制系統(tǒng)集成。本文針對雙饋調(diào)速系統(tǒng)的控制需要以及100MVA脈沖發(fā)電機組的具體需求,完成了雙饋調(diào)速控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)。研究了雙饋電機矢量控制原理,通過矢量控制的方法對異步電機數(shù)學模型作出簡化并在此基礎(chǔ)上設計了一套轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子電流雙閉環(huán)反饋控制方案,作為系統(tǒng)總體控制方案;研究了電壓源型交直交變頻器的結(jié)構(gòu)和控制原理,設計了一套母線電壓和進線電流雙閉環(huán)反饋系統(tǒng)方案并以DSP28335為控制核心實現(xiàn)了這一套控制方案,實現(xiàn)了變頻器的控制,得到頻率、幅值和相位可調(diào)的輸出電流;研究了基于1784板卡和旋轉(zhuǎn)編碼器的精確轉(zhuǎn)速測量方案,實現(xiàn)了轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子角的精確測量;研究了磁通觀察器的結(jié)構(gòu)和原理并實現(xiàn)了定子磁鏈的計算;通過PCI板卡完成了系統(tǒng)中模擬量和數(shù)字量的采集以及系統(tǒng)各部分通信;最后將這些集成到現(xiàn)場工控機控制系統(tǒng)中完成了矢量運算和雙饋控制,基本完成了雙饋控制系統(tǒng)搭建。在以上工作的基礎(chǔ)上,設計了雙饋電機調(diào)速系統(tǒng)的運行策略,并通過系統(tǒng)仿真和樣機實驗證明了運行策略的可行性,最后實現(xiàn)了雙饋調(diào)速控制系統(tǒng),測試運行達到了控制與調(diào)速需求,為J-TEXT裝置進行高參數(shù)的物理實驗打下了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：雙饋電機調(diào)速 J-TEXT 矢量控制 PWM 變頻器 DSP28335 QNX 系統(tǒng)
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM32;TM921.5
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-18
• 1.1 J-TEXT裝置及其主電源簡介8-13
• 1.2 雙饋電機的特性和優(yōu)點13-15
• 1.3 雙饋電機控制系統(tǒng)的發(fā)展和現(xiàn)狀15-17
• 1.4 本文的主要內(nèi)容17-18
• 2 雙饋控制原理及系統(tǒng)架構(gòu)18-34
• 2.1 引言18
• 2.2 雙饋電動機數(shù)學模型及化簡18-26
• 2.3 基于定子磁鏈定向的雙饋電機矢量控制原理26-30
• 2.4 調(diào)速系統(tǒng)需求及控制系統(tǒng)整體設計30-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 3 基于DSP28335的變頻器控制系統(tǒng)34-49
• 3.1 引言34
• 3.2 變頻器結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)設計34-39
• 3.3 基于DSP28335的變頻器控制程序設計39-45
• 3.4 變頻器測量及保護系統(tǒng)45-46
• 3.5 變頻器輸出實驗46-47
• 3.6 本章小結(jié)47-49
• 4 基于QNX的實時控制系統(tǒng)49-68
• 4.1 引言49
• 4.2 系統(tǒng)硬件基礎(chǔ)49-51
• 4.3 基于1784板卡的電機轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)51-62
• 4.4 磁通觀察器的搭建62-64
• 4.5 基于QNX的實時控制程序設計64-67
• 4.6 本章小結(jié)67-68
• 5 雙饋調(diào)速系統(tǒng)的測試與運行68-82
• 5.1 引言68
• 5.2 調(diào)速系統(tǒng)運行策略68-72
• 5.3 系統(tǒng)仿真結(jié)果72-76
• 5.4 樣機實驗結(jié)果76-78
• 5.5 實際運行數(shù)據(jù)78-81
• 5.6 本章小結(jié)81-82
• 6 總結(jié)與展望82-84
• 6.1 本文主要工作82-83
• 6.2 工作的不足與展望83-84
• 致謝84-85
• 參考文獻85-91
• 附錄I 攻讀學位期間發(fā)表論文目錄91-92
• 附錄II 攻讀學位期間參與的項目92

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本文編號：706657