开题报告
电气工程动化
基矢量控制变频调速系统设计仿真
综述课题国外研究动态说明选题意义
着生产技术断发展直流拖动薄弱环节逐步显现出换器存直流电动机维护工作量加单机容量高转速环境受限制转结构简单运行便维护价格低廉异步电动机异步电动机调速性难满足生产求20世纪30年代开始致力交流调速技术研究然进展缓慢相长时期变速传动领域直流调速直优良性领先交流调速60年代特70年代电力电子技术控制技术飞速发展交流调速性直流调速相媲美相竞争目前交流调速已进入逐步代直流调速时代
电力电子器件发展交流调速奠定物质基础20世纪50年代末出现晶闸晶闸构成静止变频电源输出方波阶梯波交变电压取代旋转变频机组实现变频调速70年代期功率晶体(GTR)门极关断晶闸(GTO)功率MOS场效应(Power MOSFET)代表全控型器件先问世迅速发展80年代期绝缘栅双极晶体(IGBT)代表复合型器件异军突起IGBT兼MOSFETGTR优点MOSFET驱动功率开关速度快优点GTR通态压降载流力优点集身性十分优越目前中功率范围流行器件IGBT相应MOS控制晶体(MCT)综合晶闸高电压电流特性MOSFET快速开关特性极发展前景功率高频功率开关器件80年代出现功率集成电路(Power ICPIC)集功率开关器件驱动电路保护电路接口电路体目前交流调速智功率模块(Intelligent Power ModuleIPM)采IGBT作功率开关含驱动电路载短路超温欠电压保护电路实现信号处理障诊断保护等种智功减少体积减轻重量提高性维护更加方便功率器件发展方
着新型电力电子器件断涌现变频技术获飞速发展现代电力电子变换装置中PWM变压变频技术变换器控制技术常PWM控制技术：基正弦波三角波脉宽调制SPWM控制基消指定次数谐波HEPWM控制基电流环踪CHPWM控制电压空间矢量控制SVPWM控制4种PWM变换器中前两种输出电压接正弦波控制目标第3种输出正弦波电流控制目标第4种控电机算法简单目标目前应广
变频技术日新月异发展时交流电动机控制取突破性进展交流电动机变量强耦合非线性系统直流电动机相转矩控制困难世纪70年代初提出矢量控制理解决交流电动机转矩控制问题矢量控制国际般称磁场定控制磁场矢量方作坐标轴基准方电动机电流矢量方均瞬时值表示理1968年首先Darmstader工科学Hasse博士发表1971年西门子公司Blaschke种般化概念形成系统理磁场定控制名称发表前者学会文杂志发表者公司研究成果专利形式发表
矢量控制方式基转差频率控制矢量控制方式速度传感器矢量控制方式速度传感器矢量控制方式等采矢量控制方式通变频器仅调速范围直流电动机相匹配控制异步电动机产生转矩矢量控制方式准确控异步电动机参数通变频器时需准确输入异步电动机参数通变频器需速度传感器编码器需厂商指定变频器专电动机进行控制否难达理想控制效果目前新型矢量控制通变频器中已具备异步电动机参数动辨识适应功带种功通变频器驱动异步电动机进行正常运转前动异步电动机参数进行辨识根辨识结果调整控制算法中关参数普通异步电动机进行效矢量控制述传感器矢量控制转矩矢量控制等提高异步电动机转矩控制性技术外目前新技术包括异步电动机控制常数调节机械系统匹配适应性控制等提高异步电动机应性技术防止异步电动机转速偏差低速区域获较理想滑转速应规模集成电路采专数字式动电压调整（AVR）控制技术控制方式已实化取良效果
十年国学者致力速度传感器控制系统研究利检测定子电压电流等容易测量物理量进行速度估算取代速度传感器关键线获取速度信息根数学模型计算电动机转速外目前应较模型参考适应法扩展卡尔曼滤波法速度传感器控制技术需检测硬件免传感器带环境适应性安装维护等麻烦提高系统性降低成引起广泛兴趣
设计基矢量控制变频调速系统设计仿真研究交流异步电机控制系统拓扑结构系统构成工作原理交流异步电机矢量控制系统进行建模仿真结合应前电力电子技术先进控制理完成交流异步电机双闭环控制性分析分析矢量控制基工作原理基础利仿真软件MATLABSimulink建立系统仿真模型进行仿真研究性测试时设计结合国外实例该原理进行实际证
二研究基容拟解决问题：
矢量控制种新型高性交流传动控制技术该控制方法思想新颖控制结构简单具良动静态性船舶电力推进系统中着广阔应前景综合掌握电气工程学科领域前电力电子技术电力传动控制方面基础理相关技术
研究交流异步电机控制系统拓扑结构系统构成工作原理交流异步电机矢量控制系统进行建模仿真应前电力电子技术先进控制理完成交流异步电机双闭环控制性分析分析矢量控制基工作原理基础利仿真软件MATLABSimulink建立系统仿真模型进行仿真研究性测试
三研究步骤方法措施：
1 总体方案选择确立
2 进行理分析计算
3 硬件制作调试软件编程
4 拟出文初稿
5 作品完善
通查阅已相关文档技术资料先确立总体方案根选择方案进行针性设计研究
四参考文献
[1] 阮毅陈伯时．电力拖动动控制系统——运动控制系统[M]第4版．北京：机械工业出版社20098．
[2] 陈伯时．交流调速系统[M]北京：机械工业出版社1999．
[3] 胡崇岳．现代交流调速技术[M]北京：机械工业出版社19989．
[4] 周绍英储方杰．交流调速系统[M]北京：机械工业出版社199611．
[5] 吴安．新实交流调速系统[M]北京：机械工业出版社19988．
[6] 王兆安黄俊．电力电子技术[M]第4版．北京：机械工业出版社2000．
[7] 丁斗章．变频调速技术系统应[M]北京：机械工业出版社200510．
李华德．交流调速控制系统[M]北京：电子工业出版社2002．
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电气工程动化
基矢量控制变频调速系统设计仿真
综述课题国外研究动态说明选题意义
着生产技术断发展直流拖动薄弱环节逐步显现出换器存直流电动机维护工作量加单机容量高转速环境受限制转结构简单运行便维护价格低廉异步电动机异步电动机调速性难满足生产求20世纪30年代开始致力交流调速技术研究然进展缓慢相长时期变速传动领域直流调速直优良性领先交流调速60年代特70年代电力电子技术控制技术飞速发展交流调速性直流调速相媲美相竞争目前交流调速已进入逐步代直流调速时代
电力电子器件发展交流调速奠定物质基础20世纪50年代末出现晶闸晶闸构成静止变频电源输出方波阶梯波交变电压取代旋转变频机组实现变频调速70年代期功率晶体(GTR)门极关断晶闸(GTO)功率MOS场效应(Power MOSFET)代表全控型器件先问世迅速发展80年代期绝缘栅双极晶体(IGBT)代表复合型器件异军突起IGBT兼MOSFETGTR优点MOSFET驱动功率开关速度快优点GTR通态压降载流力优点集身性十分优越目前中功率范围流行器件IGBT相应MOS控制晶体(MCT)综合晶闸高电压电流特性MOSFET快速开关特性极发展前景功率高频功率开关器件80年代出现功率集成电路(Power ICPIC)集功率开关器件驱动电路保护电路接口电路体目前交流调速智功率模块(Intelligent Power ModuleIPM)采IGBT作功率开关含驱动电路载短路超温欠电压保护电路实现信号处理障诊断保护等种智功减少体积减轻重量提高性维护更加方便功率器件发展方
着新型电力电子器件断涌现变频技术获飞速发展现代电力电子变换装置中PWM变压变频技术变换器控制技术常PWM控制技术：基正弦波三角波脉宽调制SPWM控制基消指定次数谐波HEPWM控制基电流环踪CHPWM控制电压空间矢量控制SVPWM控制4种PWM变换器中前两种输出电压接正弦波控制目标第3种输出正弦波电流控制目标第4种控电机算法简单目标目前应广
变频技术日新月异发展时交流电动机控制取突破性进展交流电动机变量强耦合非线性系统直流电动机相转矩控制困难世纪70年代初提出矢量控制理解决交流电动机转矩控制问题矢量控制国际般称磁场定控制磁场矢量方作坐标轴基准方电动机电流矢量方均瞬时值表示理1968年首先Darmstader工科学Hasse博士发表1971年西门子公司Blaschke种般化概念形成系统理磁场定控制名称发表前者学会文杂志发表者公司研究成果专利形式发表
矢量控制方式基转差频率控制矢量控制方式速度传感器矢量控制方式速度传感器矢量控制方式等采矢量控制方式通变频器仅调速范围直流电动机相匹配控制异步电动机产生转矩矢量控制方式准确控异步电动机参数通变频器时需准确输入异步电动机参数通变频器需速度传感器编码器需厂商指定变频器专电动机进行控制否难达理想控制效果目前新型矢量控制通变频器中已具备异步电动机参数动辨识适应功带种功通变频器驱动异步电动机进行正常运转前动异步电动机参数进行辨识根辨识结果调整控制算法中关参数普通异步电动机进行效矢量控制述传感器矢量控制转矩矢量控制等提高异步电动机转矩控制性技术外目前新技术包括异步电动机控制常数调节机械系统匹配适应性控制等提高异步电动机应性技术防止异步电动机转速偏差低速区域获较理想滑转速应规模集成电路采专数字式动电压调整（AVR）控制技术控制方式已实化取良效果
十年国学者致力速度传感器控制系统研究利检测定子电压电流等容易测量物理量进行速度估算取代速度传感器关键线获取速度信息根数学模型计算电动机转速外目前应较模型参考适应法扩展卡尔曼滤波法速度传感器控制技术需检测硬件免传感器带环境适应性安装维护等麻烦提高系统性降低成引起广泛兴趣
设计基矢量控制变频调速系统设计仿真研究交流异步电机控制系统拓扑结构系统构成工作原理交流异步电机矢量控制系统进行建模仿真结合应前电力电子技术先进控制理完成交流异步电机双闭环控制性分析分析矢量控制基工作原理基础利仿真软件MATLABSimulink建立系统仿真模型进行仿真研究性测试时设计结合国外实例该原理进行实际证
二研究基容拟解决问题：
矢量控制种新型高性交流传动控制技术该控制方法思想新颖控制结构简单具良动静态性船舶电力推进系统中着广阔应前景综合掌握电气工程学科领域前电力电子技术电力传动控制方面基础理相关技术
研究交流异步电机控制系统拓扑结构系统构成工作原理交流异步电机矢量控制系统进行建模仿真应前电力电子技术先进控制理完成交流异步电机双闭环控制性分析分析矢量控制基工作原理基础利仿真软件MATLABSimulink建立系统仿真模型进行仿真研究性测试
三研究步骤方法措施：
1 总体方案选择确立
2 进行理分析计算
3 硬件制作调试软件编程
4 拟出文初稿
5 作品完善
通查阅已相关文档技术资料先确立总体方案根选择方案进行针性设计研究
四参考文献
[1] 阮毅陈伯时．电力拖动动控制系统——运动控制系统[M]第4版．北京：机械工业出版社20098．
[2] 陈伯时．交流调速系统[M]北京：机械工业出版社1999．
[3] 胡崇岳．现代交流调速技术[M]北京：机械工业出版社19989．
[4] 周绍英储方杰．交流调速系统[M]北京：机械工业出版社199611．
[5] 吴安．新实交流调速系统[M]北京：机械工业出版社19988．
[6] 王兆安黄俊．电力电子技术[M]第4版．北京：机械工业出版社2000．
[7] 丁斗章．变频调速技术系统应[M]北京：机械工业出版社200510．
李华德．交流调速控制系统[M]北京：电子工业出版社2002．
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