電力牽引交流傳動(dòng)及其控制系統(tǒng)課程實(shí)驗(yàn)報(bào)告

一、 實(shí)驗(yàn)題目：基于DSP的異步電機(jī)恒壓頻比控制的調(diào)速系統(tǒng)二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：熟悉交-直-交變頻調(diào)速系統(tǒng)的整個(gè)實(shí)物模型；特別是中間直流環(huán)節(jié)到逆變器，再到異步電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的具體過程。在恒壓頻比控制下，分別觀測空載時(shí)的定子磁鏈的波形、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的關(guān)系波形，負(fù)載時(shí)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和到達(dá)平穩(wěn)時(shí)的轉(zhuǎn)矩波形、轉(zhuǎn)矩和電流的關(guān)系波形等，并對結(jié)果進(jìn)行分析。三、 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成及工作原理：本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)利用TI公司的32位高性能DSP最新產(chǎn)品TMS320F2812作為控制核心芯片，要求學(xué)生自己編程控制電機(jī)?？刂菩盘柍鯠SP后經(jīng)過74HCT240加強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力，進(jìn)入驅(qū)動(dòng)箱分C、G、E三線進(jìn)IGBT箱。主電路由三相電經(jīng)調(diào)壓器和整流變壓器后進(jìn)入整流器，然后進(jìn)支撐電容、IGBT、電機(jī)。在交流變頻調(diào)速系統(tǒng)中，恒壓頻比控制是最常用的一種變頻調(diào)速控制方法。該方法是通過使V/f恒定，從而使磁通保持不變，并通過控制轉(zhuǎn)差頻率來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。采用恒壓頻比的轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制，可得到平滑而穩(wěn)定的調(diào)速，獲得較高的調(diào)速范圍。該方法由于實(shí)現(xiàn)簡單、穩(wěn)定可靠，調(diào)速方便，在一些對動(dòng)態(tài)性能要求不太高的場合如對通風(fēng)機(jī)、水泵等的控制，恒壓頻比控制是首選的控制方式。通常在恒壓頻比控制中采用空間電壓矢量脈寬調(diào)制技術(shù)SVPWM，它能用逆變器不同的開關(guān)模式產(chǎn)生的實(shí)際磁通去逼近基準(zhǔn)磁通圓，不但能達(dá)到較高的控制性能，而且由于它把逆變器和電機(jī)看作一個(gè)整體處理，所得模型簡單，便于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)，并具有轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小、噪聲低、電壓利用率高等優(yōu)點(diǎn)。電機(jī)的速度由裝在電機(jī)軸上的光電碼盤檢測并計(jì)算得到。光電碼盤測得位置角信號轉(zhuǎn)換成兩路正交脈沖信號A和B，直接送入到DSP的QEP單元（正交編碼脈沖單元）。經(jīng)譯碼邏輯單元產(chǎn)生4倍頻的脈沖信號CLK。GPT2中的T2CNT記

下在一個(gè)米樣周期內(nèi)碼盤輸出的脈沖數(shù)廠。若光電編碼器的位置分辨率為每轉(zhuǎn)二-個(gè)脈沖，那么電機(jī)轉(zhuǎn)子在一個(gè)采樣周期內(nèi)轉(zhuǎn)過的N兀N A0 兀N角位移為：A9=2兀耳n=2N 貝U轉(zhuǎn)速為：①一丁州=2nTe e M eMTMS320F2812控制箱，提供6/12路PWM信號輸出。電源箱，提供+5V、+15V、-15V直流電源輸出。驅(qū)動(dòng)箱，提供驅(qū)動(dòng)和硬件保護(hù)。不控整流箱，可提供單相/三相整流。電容箱，作為支撐電容使用。IGBT箱，連接主電路，可方便地連接為兩電平和三電平結(jié)構(gòu)?？旎謴?fù)二極管箱。功率電阻。三相異步變頻電機(jī)-直流發(fā)電機(jī)機(jī)組，異步電機(jī)最高頻率為200Hz。白熾燈若干，作為直流發(fā)電機(jī)負(fù)載。雙蹤示波器。DSP仿真器，計(jì)算機(jī)。五、實(shí)驗(yàn)波形分析:

1.定子磁鏈在XY坐標(biāo)系下的軌跡是一個(gè)圓，如圖2所示，相應(yīng)地在YT坐標(biāo)系下的軌跡是正弦形，如圖3所示。*兇yiI*：由￥」II」II」111I廣Li1111111111111111111111一圖2.定子磁鏈圖3.YT坐標(biāo)下定子磁鏈2.空載時(shí)，轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的波形關(guān)系：當(dāng)轉(zhuǎn)速突然增加時(shí)，相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩也立刻陡增，在轉(zhuǎn)矩波動(dòng)一段時(shí)間后，當(dāng)轉(zhuǎn)速平穩(wěn)后，轉(zhuǎn)矩也回歸到原來的水平，如

圖4所示；在轉(zhuǎn)速突然下降的那段時(shí)間內(nèi)，原本在小范圍內(nèi)波動(dòng)的轉(zhuǎn)矩也陡然下降，如圖5所示。圖4.轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的波形圖上面一條曲線是轉(zhuǎn)矩，下面一條曲線是轉(zhuǎn)速圖5.轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的波形圖加負(fù)載時(shí)，轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速波形的關(guān)系：當(dāng)轉(zhuǎn)速突然增加時(shí)，相應(yīng)地轉(zhuǎn)矩也發(fā)生陡增，但與空載時(shí)有所不同，當(dāng)轉(zhuǎn)速平穩(wěn)后，轉(zhuǎn)矩與原來相比有所增加，如

圖6所示，這是由于增加負(fù)載后輸出功率變大，使轉(zhuǎn)矩加大。當(dāng)負(fù)載突然下降到0時(shí)，轉(zhuǎn)速略有下降，而轉(zhuǎn)矩則有明顯上升，如圖7所示，因?yàn)闆]了負(fù)載，電流增大，相應(yīng)地轉(zhuǎn)矩也增加。1)[Tek:2002].CH15V1)[Tek:2002].CH15V2}rrekipoqzi.pHs.5.v圖6.轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的波形圖圖7.轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的波形圖六、實(shí)驗(yàn)總結(jié)本次實(shí)驗(yàn)是電力牽引交流傳動(dòng)及其控制系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，通過認(rèn)真地做好本次實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)細(xì)節(jié)