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众所周知,对风机、泵类负载的交流电动机节能,最有效的方法就是可调速。目前普遍采用的方法是高压变频调速和绕线式电动机的串级调速。通过分析和对比研究,考虑经济方面的因素,对于这类特定的对象,采用串级调速方案仍然是较为适宜的方案。
本文首先从传统串级调速系统的原理入手,通过分析传统串级调速的基本原理,详细分析了传统串级调速系统的优缺点,即效率较高,但功率因数低,并分析了造成其缺点的原因。同时为了节省空间,提高调速性能,克服传统串级调速系统的缺点,选用内反馈电动机,采用双闭环斩波串级调速控制方案。
文中详细分析了内反馈斩波串级调速的原理和性能,并从不同的角度分析了直流回路动态结构,对斩波器的模型做了近似的处理,构成了内反馈斩波串级调速系统的数学模型,为设计速度调节器和电流调节器提供了依据。
选用TI公司的DSP控制芯片TMS320LF2407,设计和制作了内反馈斩波串级调速系统的硬件电路控制板。基于该硬件,采用功能块的编程方法和连接值的思想,设计并编制了内反馈斩波串级调速系统的控制软件。
电力电子装置中功率级的设计对于大功率应用是非常重要的。采用功率母线的结构设计了内反馈斩波串级调速系统的主电路,并进行了主电路参数的计算。
内反馈斩波串级调速系统在实验室进行了调试和大量的实验,实现了调速的功能。设计了特定的实验平台,解决了大电流和高电压的试验,为系统的工业现场应用打下了基础。
最后,所研制的内反馈斩波串级调速系统在实际的工业现场得到应用,通过调试,系统已顺利运行。结果表明该系统具有明显的节能效果和较好的调速性能,装置运行可靠。