【摘要】：高速數控機床是先進制造技術的核心，其性能主要取決于高速主軸的性能，目前我國高速化驅動技術與國外先進水平相比仍有一定差距。異步電機的結構適合于弱磁高速運行，一直是主軸驅動電機的主流，因而研究其弱磁控制技術具有一定的現實意義。 按轉子磁場定向的矢量控制方案，可實現電機轉矩電流和磁場電流的解耦控制，是進行異步電機弱磁控制的基礎。本文首先從電機空間矢量定義入手，推導出異步電機的動態(tài)方程，然后在此基礎上詳細闡述了轉子磁場定向和間接矢量控制原理。在交流電機矢量控制中，，常采用空間矢量脈寬調制（SVPWM）方法生成逆變器驅動脈沖信號。本文介紹了SVPWM的基本原理及其實現步驟，并引入了一種基于傅立葉分解的線性增益過調制策略，在減小電壓畸變的同時實現了近似于1的調制比。 異步電機運行過程中會受到最大電壓、電流和最大轉差率的限制，本文根據這些約束條件推導出了異步電機轉矩最大化電流矢量軌跡，并在此基礎上引出了基于電機理想模型的基本弱磁策略。針對基本弱磁策略的不足，一種加入了電壓反饋的改進弱磁策略被提出。此外，本文構造了復矢量PI控制器解決高速運行控制量耦合加劇的問題，并設計了一種基于無功的轉子時間常數在線辨識算法，以削弱轉子時間常數變化對磁場定向的影響。 最后，本文搭建了基于matlab的異步電機弱磁控制系統(tǒng)仿真平臺，對文章各部分算法的有效性進行了驗證。
[Abstract]:High-speed CNC machine tool is the core of advanced manufacturing technology, and its performance mainly depends on the performance of high-speed spindle. At present, there is still a certain gap between high-speed drive technology of our country and advanced level of foreign countries. The structure of asynchronous motor is suitable for high speed operation of weak magnetic field and has always been the mainstream of spindle drive motor. Therefore, it is of practical significance to study the weak magnetic field control technology of asynchronous motor. The decoupling control of torque current and magnetic field current can be realized according to the vector control scheme of rotor flux orientation, which is the basis of the weak magnetic field control of asynchronous motor. In this paper, the dynamic equation of induction motor is derived from the definition of space vector, and then the principle of rotor flux orientation and indirect vector control is described in detail. In vector control of AC motor, space vector pulse width modulation (SVPWM) method is often used to generate inverter driving pulse signal. This paper introduces the basic principle of SVPWM and its implementation steps, and introduces a linear gain overmodulation strategy based on Fourier decomposition, which can reduce the voltage distortion and achieve a modulation ratio of approximately 1. The maximum voltage, current and maximum slip rate of the asynchronous motor will be limited during operation. According to these constraints, the maximum current vector locus of the torque of the asynchronous motor is derived in this paper. On this basis, the basic weak magnetic field strategy based on the motor ideal model is introduced. In order to overcome the shortcomings of the basic weak magnetic strategy, an improved weak magnetic strategy with voltage feedback is proposed. In addition, a complex vector Pi controller is constructed to solve the problem of increasing coupling of high speed control variables, and an on-line reactive power based rotor time constant identification algorithm is designed to weaken the influence of rotor time constant change on magnetic field orientation. Finally, the simulation platform of induction motor weak magnetic field control system based on matlab is built, and the validity of each part of the algorithm is verified.
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM343;TM301.2

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本文編號：2199013