開題報(bào)告(王德華)

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1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告題目：基于空間矢量的三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)專題：院（系）：電氣與信息工程學(xué)院班級(jí)：自動(dòng)化08-1班姓名：王德華學(xué)號(hào)：080502010107指導(dǎo)教師：王歡教師職稱：黑龍江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告?題目基于空間矢量的三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來(lái)源工程實(shí)際1、研究的目的和意義能源需求正極大地影響著全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國(guó)同樣也面臨著經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)能源需求的壓力。20世紀(jì)九十年代我國(guó)高耗能產(chǎn)品的耗能量比發(fā)達(dá)國(guó)家高12-15%，能源綜合利用效率僅為犯%，我國(guó)迫切需要提高能源利用效率。電機(jī)是能源消耗大戶之一，我國(guó)電機(jī)總裝機(jī)容量己達(dá)4億千瓦，年耗電量達(dá)60

2、00億千瓦時(shí)，占工業(yè)耗電量的80%，然而直到目前，我國(guó)各類在用電機(jī)80%以上還是中小型異步電動(dòng)機(jī)，可見(jiàn)我國(guó)在電機(jī)節(jié)能領(lǐng)域有非常大的潛力。電機(jī)節(jié)能技術(shù)最受矚目的就是變頻調(diào)速技術(shù)，變頻調(diào)速技術(shù)以其顯著的節(jié)電效果、優(yōu)良的調(diào)速性能以及廣泛的適用性而成為電氣傳動(dòng)發(fā)展的主流方向。雖然我國(guó)變頻調(diào)速技術(shù)研究非?；钴S，但是產(chǎn)業(yè)化仍很不理想，外國(guó)產(chǎn)品幾乎占據(jù)了我國(guó)變頻調(diào)速技術(shù)市場(chǎng)的60%。從總體上看，我國(guó)變頻傳動(dòng)的技術(shù)水平較國(guó)際先進(jìn)水平差距10多年。在大功率交一交、無(wú)換向器電機(jī)等變頻技術(shù)方面，國(guó)內(nèi)只有少數(shù)科研單位有能力制造，但在數(shù)字化及系統(tǒng)可靠性方面與國(guó)外還有相當(dāng)差距。異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)

3、模型是一個(gè)高階、非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)，通過(guò)坐標(biāo)變換，可以使之降階并簡(jiǎn)化，但沒(méi)有改變其非線性、多變量的本質(zhì)。轉(zhuǎn)速開環(huán)、恒壓頻比控制的調(diào)速系統(tǒng)和轉(zhuǎn)速閉環(huán)、轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能不夠理想，調(diào)節(jié)器參數(shù)很難準(zhǔn)確設(shè)計(jì)，關(guān)鍵就在于只是沿用了單變量控制系統(tǒng)的概念而沒(méi)有考慮非線性、多變量的本質(zhì)。許多專家學(xué)者對(duì)此進(jìn)行過(guò)潛心的研究，終于在1971年不謀而合地提出了兩項(xiàng)研究成果：聯(lián)邦德國(guó)西門子公司的F.Blaschke等提出的“感應(yīng)電機(jī)磁場(chǎng)定向的控制原理”和美國(guó)P.C.Custman和AA.Clark申請(qǐng)的專利“感應(yīng)電機(jī)定子電壓的坐標(biāo)變換控制”。以后在實(shí)踐中不斷地改進(jìn)，形

4、成了現(xiàn)已得到普遍應(yīng)用的矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)。2、國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況從60年代起，國(guó)外已開始了對(duì)交流調(diào)速的研究，特別是70年代初席卷世界先進(jìn)工業(yè)國(guó)家的石油危機(jī)迫使他們投入了大量的人力和財(cái)力研究高效節(jié)能的交流調(diào)速系統(tǒng)，從而最終定位在變頻調(diào)速這一熱點(diǎn)上。起初，變頻調(diào)速多采用電壓頻率協(xié)調(diào)控制的開環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)，但是其機(jī)械特性遠(yuǎn)遜于直流電機(jī)變壓后的機(jī)械特性。70年代末期，SPWM技術(shù)的出現(xiàn)，以及矢量控制技術(shù)的提出和實(shí)現(xiàn)，使得異步電機(jī)變頻后的機(jī)械特性可以達(dá)到和直流電機(jī)變壓后的機(jī)械特性相媲美的程度，從而促進(jìn)了交流調(diào)速技術(shù)的迅速發(fā)展。目前，國(guó)外對(duì)變頻調(diào)速的研究主要集中在日本、歐洲以及美

5、國(guó)，其中中、小容量以日本富士、三墾產(chǎn)品為主；大容量變頻器則以德國(guó)SIEMENS、英國(guó)(法國(guó))CEGELEC公司產(chǎn)品為主。在器件的選擇上，大容量仍以可關(guān)斷晶體管（GTO），電流控制的大功率晶體管（GTR）為主；中、小容量以電壓控制的絕緣柵雙極性晶體管（IGBT）為主；為追求高可靠性、縮短研制周期，數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）和智能功率模塊（IPM）的應(yīng)用將更為普及。研究最多的仍是按磁場(chǎng)定向的矢量控制，技術(shù)上已經(jīng)很成熟，且己經(jīng)產(chǎn)品化，無(wú)速度傳感器的矢量控制，在運(yùn)行過(guò)程中能夠進(jìn)行參數(shù)自檢測(cè)的通用變頻器也有產(chǎn)品出現(xiàn)。而一些新的理論算法(如直接轉(zhuǎn)矩控制DTC)多處于理論研究階段，

6、產(chǎn)品并不多見(jiàn)。在大功率交一交變頻調(diào)速技術(shù)方面，法國(guó)阿爾斯通己能提供單機(jī)容量達(dá)3萬(wàn)kw的電氣傳動(dòng)設(shè)備用于船舶推進(jìn)系統(tǒng)。在大功率無(wú)換向器電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)方面，意大利ABB公司提供了單機(jī)容量6萬(wàn)kw的設(shè)備用于抽水蓄能電站。在中功率變頻調(diào)速技術(shù)方面，德國(guó)西門子公司SimovertA電流型晶閘管變頻調(diào)速設(shè)備單機(jī)容量為10-2600kVA和SImovertPGTOPWM變頻調(diào)速設(shè)備單機(jī)容量為100-900kVA，其控制系統(tǒng)己實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化，用于電力機(jī)車、風(fēng)機(jī)、水泵傳動(dòng)。在小功率交流調(diào)速技術(shù)方面，日本富士BJT變頻器最大單機(jī)容量可達(dá)700kVA。IGBT變頻器己形成系列產(chǎn)品，其控制

7、系統(tǒng)也己實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化。國(guó)內(nèi)與國(guó)外相比，則有相當(dāng)大的差距。在大功率交一交、無(wú)換向器電機(jī)等變頻技術(shù)方面，國(guó)內(nèi)只有少數(shù)科研單位有能力制造，但在數(shù)字化及系統(tǒng)可靠性方面與國(guó)外還有相當(dāng)差距。而這方面產(chǎn)品在諸如抽水蓄能電站機(jī)組啟動(dòng)及運(yùn)行、大容量風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、和軋機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)等方面有很大需求。在中小功率變頻技術(shù)方面，國(guó)內(nèi)幾乎所有的產(chǎn)品都是普通的恒壓頻比（V/F）控制，僅有少量的樣機(jī)采用矢量控制，品種與質(zhì)量還不能滿足市場(chǎng)需要，每年大量進(jìn)口。目前國(guó)內(nèi)變頻器市場(chǎng)的絕大部分為國(guó)外產(chǎn)品占領(lǐng)，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)中、大容量的仍停留在GTR技術(shù)上，小容量的僅有少部分IGBT產(chǎn)品，質(zhì)量上也不十分令人滿意。且已實(shí)