本文關(guān)鍵詞：礦用自卸車的開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)研究

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【摘要】：目前大功率的礦用自卸車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)大都為交流異步電機(jī)和直流電機(jī),開關(guān)磁阻電磁動(dòng)機(jī)還未得到普遍應(yīng)用。本文對開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在礦用自卸車中的應(yīng)用進(jìn)行了探索,由于礦用自卸車的大慣量負(fù)載特性,行駛中可忽略一定范圍內(nèi)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和振動(dòng)噪聲的缺點(diǎn),可以充分利用開關(guān)磁阻電機(jī)高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和不對稱半橋功率變換器的高可靠性結(jié)構(gòu),能夠頻繁重載啟動(dòng)的牽引特性,能滿足礦用自卸車多種行駛工況需求,本論文為進(jìn)一步提高開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制性能,提出了基于分子動(dòng)理論的直接轉(zhuǎn)矩控制中占空比優(yōu)化方法。首先,根據(jù)開關(guān)磁阻電機(jī)的工作原理,基于開關(guān)磁阻電機(jī)的準(zhǔn)線性數(shù)學(xué)模型,分析基本控制方式的特點(diǎn),確定本文采用開關(guān)磁阻電機(jī)控制及能量回饋制動(dòng)控制策略。其次,設(shè)計(jì)優(yōu)化的直接轉(zhuǎn)矩控制策略總體方案,由于傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制的一個(gè)顯著缺點(diǎn)是輸出轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)與滯環(huán)寬度有關(guān)、且開關(guān)頻率不恒定,屬于有差拍控制,本論文提出了一種基于分子動(dòng)理論優(yōu)化有效電壓矢量占空比來減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的方法。可減小電磁轉(zhuǎn)矩及磁鏈波動(dòng),開關(guān)頻率固定,對傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制改動(dòng)較少,沒增加它的復(fù)雜程度;為了消除啟負(fù)轉(zhuǎn)矩現(xiàn)象,對啟動(dòng)時(shí)選擇的空間矢量作了特定優(yōu)化,改善了啟動(dòng)性能,降低了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。再次,運(yùn)用MATLAB軟件的Simulink搭建了開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)的直接轉(zhuǎn)矩控制優(yōu)化模型,并對低速運(yùn)行的電流斬波控制方式、直接轉(zhuǎn)矩控制方式和優(yōu)化的直接轉(zhuǎn)矩控制方式的仿真進(jìn)行對比分析,驗(yàn)證所提控制算法的優(yōu)勢與可行性。最后,基于DSP和CCS6.1軟件開發(fā)環(huán)境設(shè)計(jì),做了開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì),硬件電路包括主功率電路、驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路、位置檢測電路、溫度檢測電路、電流斬波控制電路;軟件部分包括主程序、磁鏈計(jì)算程序、轉(zhuǎn)矩計(jì)算程序、檢測和監(jiān)控程序等等。并進(jìn)行部分試驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,通過適當(dāng)?shù)膮?shù)設(shè)置其再生制動(dòng)性能良好,并且優(yōu)化的直接轉(zhuǎn)矩控制方式提高了電動(dòng)運(yùn)行性能,適合作為礦用自卸車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
【關(guān)鍵詞】：礦用自卸車 開關(guān)磁阻電機(jī) 轉(zhuǎn)矩脈動(dòng) 直接轉(zhuǎn)矩控制
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM352;U469.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 引言9
• 1.2 礦用自卸車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢9-14
• 1.2.1 礦用自卸車的發(fā)展和研究現(xiàn)狀9-12
• 1.2.2 SRM的發(fā)展和研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容及安排14-16
• 1.3.1 主要內(nèi)容14
• 1.3.2 本文的章節(jié)安排14-16
• 第二章 SRM電力傳動(dòng)系統(tǒng)分析16-26
• 2.1 SRM電力傳動(dòng)系統(tǒng)組成16-17
• 2.2 SRM的理論分析17-21
• 2.2.1 SRM的結(jié)構(gòu)與原理17-18
• 2.2.2 功率變換器18-19
• 2.2.3 SRM的數(shù)學(xué)模型19-21
• 2.3 SRM的運(yùn)行特性與控制21-25
• 2.3.1 運(yùn)行特性21-22
• 2.3.2 基本控制策略22-24
• 2.3.3 本文采用的控制方式24-25
• 2.4 再生制動(dòng)25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 第三章 SRM新型直接轉(zhuǎn)矩控制26-39
• 3.1 引言26
• 3.2 DTC工作原理26-33
• 3.2.1 數(shù)學(xué)基礎(chǔ)27-29
• 3.2.2 三相SRM空間矢量的確定29-30
• 3.2.3 磁鏈計(jì)算及調(diào)節(jié)30-31
• 3.2.4 轉(zhuǎn)矩計(jì)算及調(diào)節(jié)31-32
• 3.2.5 DTC的開關(guān)表32-33
• 3.3 基于分子動(dòng)理論的占空比調(diào)節(jié)DTC實(shí)現(xiàn)33-38
• 3.3.1 基于分子動(dòng)理論占空比調(diào)節(jié)的直接轉(zhuǎn)矩控制34
• 3.3.2 確定占空比的方法34-36
• 3.3.3 分子動(dòng)理論36-37
• 3.3.4 算法建模37-38
• 3.4 本章總結(jié)38-39
• 第四章 仿真分析實(shí)現(xiàn)39-52
• 4.1 主要仿真模塊的建模39-44
• 4.1.1 不對稱半橋功率變換器39
• 4.1.2 磁鏈、轉(zhuǎn)矩計(jì)算39-43
• 4.1.3 開關(guān)表43
• 4.1.4 基于分子動(dòng)理論的優(yōu)化模塊43-44
• 4.2 建模仿真結(jié)果對比及驗(yàn)證44-51
• 4.2.1 磁鏈軌跡對比45
• 4.2.2 對啟動(dòng)負(fù)轉(zhuǎn)矩的抑制優(yōu)化45-46
• 4.2.3 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速對比分析46-51
• 4.3 本章總結(jié)51-52
• 第五章 SRM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)52-69
• 5.1 主功率電路設(shè)計(jì)52-53
• 5.2 驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路53-54
• 5.3 主控制器設(shè)計(jì)54-57
• 5.3.1 DSP芯片簡介54-55
• 5.3.2 電源模塊55-56
• 5.3.3 控制器通訊模塊56-57
• 5.4 檢測電路設(shè)計(jì)57-64
• 5.4.1 溫度檢測電路57
• 5.4.2 位置檢測電路設(shè)計(jì)57-60
• 5.4.3 電流檢測與過流保護(hù)60-61
• 5.4.4 電壓檢測電路設(shè)計(jì)61-64
• 5.5 軟件程序64-66
• 5.5.1 主程序64-65
• 5.5.2 中斷服務(wù)子程序65-66
• 5.6 部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果66-68
• 5.7 本章總結(jié)68-69
• 第六章 總結(jié)與展望69-70
• 參考文獻(xiàn)70-73
• 致謝73-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間科研成果74

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本文編號：736375