【摘要】：近年來,破壁機的出現迎合了人們高品質、精細化的養(yǎng)生理念,應用日益廣泛。作為破壁機的核心部件,驅動電機的性能對破壁機有重要影響。破壁機電機運行轉速一般在2萬轉/分以上,現在國內普遍采用串激電機作為驅動。串激電機成本低,轉矩輸出特性符合破壁機工況要求,但串激電機必須使用換向器和電刷才能運行,換向時易產生火花,電刷易摩擦損壞,影響系統整體可靠性與壽命。高速電機在向著無刷方向發(fā)展,如異步感應電機、永磁電機和開關磁阻電機等。異步感應電機易起動,成本低,不需位置傳感器,但電機功率因數低,起動電流大,起動轉矩小,不滿足破壁要求。永磁電機功率因數高,效率高,但轉子上嵌有永磁體,轉子強度低,且永磁體價格貴,高速弱磁控制復雜。相比較而言,開關磁阻電機結構簡單,起動電流小,起動轉矩大,整體效率高,轉子上既無繞組也無永磁體,不需要換向器和電刷,容易實現高速運轉,歐美等國家已開始在破壁機上研制應用。國內對開關磁阻電機的研究始于上世紀90年代,近十年來已在普通工業(yè)場合得到推廣,電機轉速普遍在1500轉/分左右。國內對于高速開關磁阻電機的研究剛剛起步,南航等個別高校試制了航空航天用高速開關磁阻電機樣機,但沒有實際應用。本文針對破壁機應用需求,研究解決高速開關磁阻電機的設計與控制等關鍵技術問題,利用先進的微處理器及集成芯片,依托現代控制理論開發(fā)出適用于破壁機的高速開關磁阻電機控制系統。本文首先在線性數學模型下分析了開關磁阻電機轉矩與電流、位置角之間的關系,提出了分轉速區(qū)域的多種控制方式相結合的綜合策略,以滿足電機低速輸出大轉矩、高速換相控制速度快的要求;其次利用Matlab/Simulink環(huán)境搭建了系統模型并進行了仿真,改進了傳統PID算法,結合電機調速的具體特性,采用了飽和的增量式PI算法,實現開關磁阻電機最高轉速4萬轉/分的調速目標;最后本文綜合考慮了系統性能和成本,設計了以ARM公司STM32F103作為控制核心、以智能功率模塊IPM為驅動的開關磁阻電機控制器,以模塊化的思想完成了系統初始化程序和各個中斷服務子程序,并搭建實驗平臺進行了開關磁阻電機樣機的測試。實驗表明本文設計的高速開關磁阻電機控制系統符合預期目標,低速運行時輸出轉矩大,高速運行時系統響應快,轉速超調量小,并能根據不同的應用特性設定轉矩輸出曲線,調整方便。高速開關磁阻電機具有系統高效、高可靠性、低成本等優(yōu)點,本文的相關工作不僅可用于破壁機,在其它高速場合也易于借鑒實現,對高速開關磁阻電機技術的發(fā)展具有推動作用。
【學位授予單位】：山東理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM352
【圖文】：

電機系統是一個復雜的調速系統，控制難度一方面表現在控制算法上整個系統的結構。與傳統交流電機不同，SR 電機定、轉子由高導磁率成的雙凸機結構，只在定子上集中嵌入繞組；SR 電機兼有直流調速和的優(yōu)點，正常工作時繞組依次通入斷續(xù)電流，鐵芯磁路處于高度飽和的直接接入交流電壓，必須經過功率變換器在芯片的控制作用下給磁阻電以，電源電壓、電流、導通角、關斷角均為 SR 電機的控制參數，控制于 SR 電機繞組電流為非正弦波形，定、轉子的的雙凸機形狀，磁場分法得到簡單、單一的分析模型，傳統的電機解析模型并不適用于分析 SRSR 電機閉環(huán)調速系統的構成關磁阻電機調速系統主要包括 SR 電機本體、功率變換器、位置檢測器路四部分組成[13]。系統結構如圖 2.1 所示。

它的大小僅與負載轉矩有關�？紤]的。不同規(guī)格的 SR 電機，不同的電件下，SR 電機對應的機械調速曲線均不同的分布。在上述兩個速度區(qū)域內，分別求的機械特性，這也表明了 SR 電機的調機的驅動電機。3.2 本設計中 SR 電機的控制方案在本設計中，一方面要通過電機控制面對于破壁機多種檔位轉速的要求同樣不（1）針對液體食材的破壁，系統要求額食材要求最高轉速 40000r /min；（3）具40000r /min 內的轉速穩(wěn)定調節(jié)并且在調制策略是無法滿足要求的，需要尋求在不設計中，對 SR 電機在不同轉速區(qū)間

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本文編號：2719309