空间矢量异步电机变频器设计.doc

项目报告
题目: 空间矢量优化算法控制的异步电机变频调速器
学校: 浙江大学
指导教师:
组别: 专业组
应用类别: 先进控制类
平台: C2000,F28035

空间矢量优化算法控制的异步电机变频调速器
摘要(中英文)
我们设计的异步电机变频调速器以TMS320F28035芯片为控制核心,通过输出三相PWM波控制智能功率模块IPM驱动三相异步电机。我们使用空间矢量SVPWM算法,并对其进行了优化。采用检测反电势的方法省去了昂贵的光电编码器,大大节省了成本。同时开创性的研发了自动根据运行环境调节的自适应变频算法,使我们的变频调速器可以在电网条件恶劣的乡村山区工作,由此该变频器已被一家民用水泵生产企业预订。
关键字变频器 TMS320f28035 IPM SVPWM
In our design, the asynchronous machine inverter based on the chip of TMS320F28035 drives the three-Phase asynchronous machine by sending three-phase PWM waves to the IPM, which is short for the Intelligent-Power-Module. The SVPWM (space vector pulse width modulation) strategy is applied to our control algorithm and we optimize it mainly in two aspects. Firstly the inverter detects the speed by measuring the Back EMF instead of installing an expensive photoelectric encoder for costs reduction. Secondly, by means of our novel
adaptive frequency conversion control strategy, the invert can be used in areas with poor power supply condition such as village and mountain areas. Now this design is booked by a water pump manufacturing enterprise.
Keywords:Inverter TMS320f28035 IPM SVPWM
引言
由于地下水位下降,农村和山区的水井需要打得更深才能打到水。水井深了抽水便成为问题。一般的水泵的抽水深度只有五到六米,遇到深井就力不从心。水的初速等于叶片转速,设为v,根据自由落体定理,*v2/g,可以得出水上升高度和速度平方成正比。叶片速度正比于电机转速和叶片半径的乘积,想要提高叶片速度可以通过增大叶轮半径或者增加电机转速实现。但是叶片半径受到水井直径的限制无法增加,所能改变的只有电机转速。如果电机转速增加一倍,抽水深度就变为原来的四倍,深水井抽水的问题就可以解决了。
由于异步电机的转速为同步转速×(1−转差率),所以电机转速小于同步转速。同步转速由频率决定:n0=60f/p。因此在工频电下,两极电机转速小于3000转,四极电机小于1500转。再想增加电机转速只能通过使用变频器发出高于工频的三相电驱动电机。
在农村和山区通常只有单相电,而单相异步电机的效率只有75%左右,远远小于三相异步电机,通过使用变频器,可以生成三相电驱动三相异步电机,是整个水泵电机系统的效率大大增加。
由于打井的位置常常远离输电线路,一般水泵的供电线路有500~1000m长,线路的压降很大,据测算电机的端电压往往只有150V。于是电机的正常启动变得困难。因此我们需要设计一款能够适用于恶劣电网环境,可以在低电压条件下启动的电机变频调速器。
系统方案
性能指标
我们所选用深井水泵用异步电动机的主要性能参数:
三相2极鼠笼异步电机,,额定线电压220V,额定频率50Hz,最大频率110Hz。
根据所要驱动电机的要求,本着发挥硬件最深潜力,又要以实用为主的原则,我们为变频器定下如下性能指标:
额定电源电压
额定电源频率
额定功率
过负荷能力
输入电压范围
输出频率范围
输出频率变化精度
1PH*220V
50Hz
3KW
150% 30秒
90~230V
0~200Hz
1Hz

开关频率
频率变化速度