异步电机矢量控制调速系统设计及其故障诊断.doc

摘要:异步电机无速度传感器矢量控制技术提高了交流传动系统的可靠性，降低了系统的实现成本。无速度传感器矢量控制技术可获得接近高性能闭环控制的驱动特性，该技术的关键在于转速估算的准确性。本设计建立了异步电机无速度传感器电压解耦矢量控制模型和基于模型参考自适应PI算法，在此基础上重新建立了一个改进型的变参数PI自适应速度辨识模型。

以异步电机为控制对象，主要采用了一种基于DSP的异步电机矢量控制系统，分析了矢量控制和电压空间矢量脉宽调制原理与实现方法，得到了基于转子磁定向的同步旋转坐标系下的控制方式，最后设计出异步电机的矢量控制系统图。并以TM S320C32-DSP为核心，在系统图的基础上完成了模块化的硬件实现。

虽然采用无速度传感器的矢量控制大大提高了异步电机调速系统的性能和效率，但对于电机的故障所造成的经济损失，以至于使生产效率的降低,仍然不能满足生产要求。因此，本文在调速的基础上，基于BP神经网络的电机故障检测技术对电机可能发生的故障进行了预测和判断，对系统性能的提高有了很大的帮助，并通过仿真验证了故障检测的准确率，从而使电机运行效率的提高得到了保证。

关键词：异步电机  矢量控制  BP网络  故障检测

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论-1

1.1 课题研究的背景及意义-1

1.2 交流调速的发展状况-2

1.3 DSP技术的现状及前景-3

1.3.1 DSP技术的现状及特点-3

1.3.2 DSP发展及应用前景-3

1.4 人工神经网络在故障检测技术中的发展前景-4

1.5  本设计所采用的技术和主要内容-4

1.5.1  技术介绍-4

1.5.2 主要内容-6

第二章   异步电机的矢量控制理论分析-8

2.1 SVPWM调制原理-8

2.2-异步电机数学模型的建立-12

2.2.1 电压方程-13

2.2.2  磁链方程-14

2.2.3 转矩方程-14

2.2.4 电力拖动系统的运动方程-14

2.3 坐标变换-15

2.3.1 坐标变换理论-15

2.3.2  坐标变换的等效关系-16

2.4 异步电机的矢量控制-17

2.4.1 矢量控制的基本原理-17

2.4.2 按转子磁链定向的矢量控制-18

第三章   基于DSP的无速度传感器矢量控制系统硬件电路设计-22

3.1主电路设计-22

3.2  检测电路设计-22

3.2.1 相电流检测电路-22

3.2.2 直流电压检测电路-23

3.3 模拟量调理电路-23

3.4  DSP控制电路-24

第四章  基于BP神经网络的异步电机故障诊断-25

4.1异步电机故障分析-25

4.2 BP神经网络的基本原理-25

4.2.1 BP神经元-26

4.2.2 BP网络-27

4.3 BP神经网络分析与研究-31

4.4  BP 神经网络在异步电机故障检测中的应用-32

4.4.1 输入，输出特征量的确定-32

4.4.2 电机故障类型对应输出-32

4.5 BP 网络在异步电机故障检测中的仿真诊断-32

4.5.1 样本数据-32

4.5.2仿真图形及输出结果：-34

4.5.3 输出结果的分析-35

第五章   系统总体设计及总结-36

5.1 控制系统总体结构设计-36

5.2 总结-36

致 谢-37

参考文献-38