本文關(guān)鍵詞：電動叉車用雙凸極電機(jī)控制技術(shù)研究

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【摘要】：電勵磁雙凸極無刷直流電機(jī)以勵磁繞組取代永磁體,使得雙凸極電機(jī)的勵磁磁場可以調(diào)節(jié)。轉(zhuǎn)子上無繞組和永磁體,結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠且成本低;電動運(yùn)行時,其可控變量較多、控制靈活,因此在惡劣環(huán)境及高速場合具有廣闊的應(yīng)用前景,本文探索研究其在電動叉車驅(qū)動系統(tǒng)中應(yīng)用的基礎(chǔ)問題。首先介紹了雙凸極無刷直流電機(jī)基本結(jié)構(gòu),闡述了其工作原理,建立了等效二端口數(shù)學(xué)模型。運(yùn)用有限元法與一臺同為雙凸極結(jié)構(gòu)的磁通切換電機(jī)進(jìn)行了初步對比分析,并根據(jù)雙凸極無刷直流電機(jī)三相六狀態(tài)控制策略中存在的導(dǎo)通邏輯不合理現(xiàn)象,對雙凸極電機(jī)換相時刻進(jìn)行了狀態(tài)細(xì)分,研究了一種新型雙凸極無刷直流電機(jī)三相九狀態(tài)控制策略。隨后,對采用三相九狀態(tài)控制策略的雙凸極無刷直流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行了場路聯(lián)合仿真,并同傳統(tǒng)雙凸極無刷直流電機(jī)控制策略進(jìn)行了對比分析,討論了換相過程不同控制策略對電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩、相電流的影響。針對雙凸極無刷直流電機(jī)可控參數(shù)較多的特點(diǎn),研究了不同勵磁電流、控制角度對電機(jī)的影響規(guī)律。同時,針對三相九狀態(tài)控制策略中某一時刻存在三相同時導(dǎo)通的現(xiàn)象,提出了一種分段PWM調(diào)制策略,并對雙凸極無刷直流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)動態(tài)特性進(jìn)行了仿真分析,結(jié)果表明其在負(fù)載變化過程中具有良好的動態(tài)性能。討論基于ARM與CPLD的數(shù)字控制器硬件結(jié)構(gòu)與原理,繪制了包括其驅(qū)動電路、保護(hù)電路、位置信號檢測電路等在內(nèi)的PCB板。分析了霍爾位置傳感器正、反轉(zhuǎn)電壓信號同位置信號固有偏差的問題與機(jī)理,針對該問題設(shè)計并研究了新型位置傳感器,并進(jìn)行了測試分析。最后,構(gòu)建了雙凸極無刷直流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺,進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,對比分析了不同控制策略下雙凸極無刷直流電機(jī)的輸出特性,結(jié)果表明新型三相九狀態(tài)控制策略能有效提升雙凸極電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩及運(yùn)行效率,進(jìn)一步說明雙凸極無刷直流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)在電動叉車領(lǐng)域有重要應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：雙凸極電機(jī) 無刷直流 磁通切換 有限元法 PWM分段調(diào)制策略 三相九狀態(tài)控制策略
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH242;TM301.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 注釋表11-12
• 縮略詞12-13
• 第一章 緒論13-21
• 1.1 課題研究背景和意義13-16
• 1.1.1 電動叉車現(xiàn)狀及發(fā)展13
• 1.1.2 電動叉車行走電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.1.3 電動叉車對電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的要求16
• 1.2 雙凸極電機(jī)及其控制技術(shù)研究現(xiàn)狀16-20
• 1.2.1 雙凸極電機(jī)發(fā)展歷程16-19
• 1.2.2 雙凸極電機(jī)控制技術(shù)研究現(xiàn)狀19-20
• 1.3 主要研究內(nèi)容20-21
• 第二章 雙凸極無刷直流電機(jī)運(yùn)行原理分析與控制策略優(yōu)化21-38
• 2.1 雙凸極無刷直流電機(jī)基本結(jié)構(gòu)21
• 2.2 雙凸極無刷直流電機(jī)數(shù)學(xué)模型21-24
• 2.2.1 電路模型22-23
• 2.2.2 機(jī)械方程23
• 2.2.3 機(jī)電關(guān)聯(lián)方程23-24
• 2.3 雙凸極無刷直流電機(jī)電動工作原理24-25
• 2.4 雙凸極無刷直流電機(jī)與磁通切換電機(jī)的對比25-32
• 2.4.1 結(jié)構(gòu)原理對比25-27
• 2.4.2 靜磁場仿真分析27-29
• 2.4.3 發(fā)電狀態(tài)對比29-31
• 2.4.4 電動狀態(tài)對比31-32
• 2.5 雙凸極無刷直流電機(jī)控制策略優(yōu)化32-37
• 2.6 本章小結(jié)37-38
• 第三章 雙凸極無刷直流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)聯(lián)合仿真38-53
• 3.1 雙凸極無刷直流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)38
• 3.2 雙凸極無刷直流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)建模38-40
• 3.2.1 電機(jī)Maxwell 2D建模38-39
• 3.2.2 驅(qū)動系統(tǒng)建模39-40
• 3.3 雙凸極無刷直流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)仿真分析40-49
• 3.3.1 不同控制策略對比分析40-46
• 3.3.2 不同勵磁電流的影響46-49
• 3.3.3 不同控制角度的影響49
• 3.4 雙凸極無刷直流電機(jī)動態(tài)特性仿真49-52
• 3.4.1 PWM調(diào)制策略優(yōu)化49-51
• 3.4.2 轉(zhuǎn)速-電流雙閉環(huán)控制51-52
• 3.5 本章小結(jié)52-53
• 第四章 雙凸極無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)53-74
• 4.1 雙凸極無刷直流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的硬件設(shè)計53-59
• 4.1.1 主功率電路及其驅(qū)動電路設(shè)計53-55
• 4.1.2 主功率單元及外圍電路設(shè)計55-56
• 4.1.3 CPLD硬件設(shè)計56
• 4.1.4 電流檢測電路設(shè)計56-57
• 4.1.5 保護(hù)電路設(shè)計57-59
• 4.1.6 位置信號倍頻電路59
• 4.2 雙凸極無刷直流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)軟件設(shè)計59-61
• 4.2.1 驅(qū)動系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計59-60
• 4.2.2 驅(qū)動系統(tǒng)軟件設(shè)計60-61
• 4.2.3 驅(qū)動系統(tǒng)調(diào)試界面設(shè)計61
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析61-73
• 4.3.1 主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)平臺61-62
• 4.3.2 發(fā)電實(shí)驗(yàn)62-63
• 4.3.3 位置傳感器的問題、改進(jìn)與分析63-67
• 4.3.4 電動穩(wěn)態(tài)實(shí)驗(yàn)67-73
• 4.4 本章小結(jié)73-74
• 第五章 總結(jié)與展望74-75
• 5.1 工作總結(jié)74
• 5.2 后續(xù)研究展望74-75
• 參考文獻(xiàn)75-80
• 致謝80-81
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文81

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