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铣磨车变流器直接转矩控制系统的研究
| 论文题名： | 铣磨车变流器直接转矩控制系统的研究 |
| 关键词： | 钢轨铣磨车;变流器;直接转矩控制;硬件电路;软件开发 |
| 摘要： | 直接转矩控制技术(Direct Torque Control，DTC)是一种新的控制技术，主要应用于交流调速领域。它是直接以异步电动机的磁链和转矩作为控制量，借助于空间矢量的分析方式。对定子磁场进行定向分析，实现对变流器开关状态的最佳控制，进一步实现对电机磁链和转矩的控制，达到电机的高动态响应速度。 最近几年，随着铁路行业的迅速发展，为了铁路的维护，促进了铣磨车的崛起，进而带动了铣磨车变流器的发展。本论文基于直接转矩控制技术来研制针对铣磨车的变流器。本论文主要完成了以下的工作： 首先，介绍了铣磨车在国内外的发展状况，描述了变流器的基本数学模型，并进一步分析了直接转矩控制的基本组成和原理，再通过MATLAB/simulink的仿真系统，对直接转矩控制系统进行研究。仿真结果证明其转矩的运行轨迹能够做出快速的响应，说明系统的稳态和动态性能非常好，并验证了直接转矩控制算法的可行性。 其次，初步完成了整个系统硬件电路的设计和制作，包括控制电路和主电路。其中，主电路包括滤波电路、三相整流电路、逆变电路和制动电路；控制电路包括模数采样电路、数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）控制电路、进阶精简指令集机器（Acorn RISC Machine，ARM）控制电路及其驱动隔离放大电路。设计完成了硬件部分的电路图，并选取了各元器件的型号。 最后，对系统的软件流程进行了详细的介绍，并对相应模块的程序实现进行了分析。利用C语言对系统的软件进行编程，来完成对定子相电流、相电压以及变流器温度的采样、定子转矩的计算和PWM输出信号等功能。调试过程中，先对软件和硬件部分分别进行调试，再对系统进行联合调试。以DSP芯片TMS320VC33PGEA120和ARM芯片STM32F417作为控制器，使直接转矩控制的方法在一台200kW交流异步电动机上得到了运用。实验结果表明，这种直接转矩控制方式完成了电动机的变频调速，并且它的运行速度非常稳定，达到了控制要求。 |
| 作者： | 周喜明 |
| 专业： | 电力电子与电力传动 |
| 导师： | 谭兮;邓木生 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南工业大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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