數(shù)控機(jī)床是國家裝備制造業(yè)戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè),電主軸是數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵功能部件。電主軸控制系統(tǒng)性能影響數(shù)控機(jī)床的加工質(zhì)量,改善其控制性能具有現(xiàn)實的意義。電主軸輸出轉(zhuǎn)矩脈動強(qiáng)弱和逆變器輸出電流諧波大小對其控制性能有重要的影響。當(dāng)定子電阻的辨識結(jié)果有偏差時,定子磁鏈軌跡就會發(fā)生畸變,使電主軸輸出轉(zhuǎn)矩脈動;電主軸采用逆變器供電,當(dāng)電源中含有電流諧波時,會形成諧波效應(yīng),產(chǎn)生電磁諧波損耗。本文在深入研究生物地理優(yōu)化(BBO)算法、轉(zhuǎn)矩脈動和電流諧波抑制的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)電主軸控制系統(tǒng)性能的改善。開展的主要研究工作及創(chuàng)新性成果概括如下:基于電主軸動靜態(tài)數(shù)學(xué)模型、逆變器數(shù)學(xué)模型以及直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)的原理,建立了電主軸DTC系統(tǒng)仿真模型,揭示了 DTC中電主軸轉(zhuǎn)矩脈動產(chǎn)生的機(jī)理,通過仿真說明定子電阻的變化對轉(zhuǎn)矩脈動的影響。采用特定諧波消除技術(shù)(SHEPWM)分析電主軸控制系統(tǒng)中電流諧波的存在,揭示電流諧波產(chǎn)生的機(jī)理,通過仿真說明開關(guān)角對逆變器電流諧波的影響�；贒TC下電主軸諧波損耗和轉(zhuǎn)矩脈動的仿真分析,揭示了 DTC系統(tǒng)中逆變器輸出電流諧波和電主軸輸出轉(zhuǎn)矩脈動的機(jī)理。提出了DTC中BBO算法的應(yīng)用策略。定子電...

【文章頁數(shù)】：158 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號表
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 電主軸控制技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.1 電主軸驅(qū)動控制技術(shù)
        1.2.2 直接轉(zhuǎn)矩控制的研究現(xiàn)狀
    1.3 直接轉(zhuǎn)矩控制下逆變器電流諧波抑制研究現(xiàn)狀
        1.3.1 電流諧波分析技術(shù)
        1.3.2 適用于逆變器電流諧波的PWM技術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.4 直接轉(zhuǎn)矩控制下電主軸轉(zhuǎn)矩脈動抑制研究現(xiàn)狀
        1.4.1 電主軸轉(zhuǎn)矩脈動抑制技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.4.2 定子電阻辨識方法研究現(xiàn)狀
    1.5 工程領(lǐng)域中BBO算法的應(yīng)用及研究現(xiàn)狀
        1.5.1 BBO算法原理
        1.5.2 BBO算法研究現(xiàn)狀
    1.6 存在的問題及解決方案
        1.6.1 直接轉(zhuǎn)矩控制下逆變器電流諧波抑制存在的問題
        1.6.2 直接轉(zhuǎn)矩控制下電主軸轉(zhuǎn)矩脈動抑制存在的問題
        1.6.3 基于BBO算法解決問題的方案
    1.7 本文主要研究內(nèi)容
2 直接轉(zhuǎn)矩控制下逆變器電流諧波及電主軸轉(zhuǎn)矩脈動分析
    2.1 電主軸直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)建模及分析
        2.1.1 電主軸仿真模型及分析
        2.1.2 逆變器仿真模型及分析
        2.1.3 電主軸直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)仿真模型及分析
    2.2 電主軸直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)模型驗證
        2.2.1 基于仿真模型的驗證實驗平臺搭建
        2.2.2 驗證模型實驗數(shù)據(jù)分析
    2.3 電主軸直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)性能分析
        2.3.1 直接轉(zhuǎn)矩控制下逆變器電流諧波分析
        2.3.2 直接轉(zhuǎn)矩控制下電主軸諧波損耗分析
        2.3.3 直接轉(zhuǎn)矩控制下電主軸轉(zhuǎn)矩脈動分析
    2.4 本章小結(jié)
3 基于BPBBO算法抑制逆變器電流諧波
    3.1 適用于電主軸控制系統(tǒng)的BBO算法改進(jìn)
        3.1.1 BBO算法中算子優(yōu)化
        3.1.2 基于BPBBO算法改進(jìn)電主軸中參數(shù)初始值
        3.1.3 電主軸控制系統(tǒng)中BPBBO算法應(yīng)用實現(xiàn)
    3.2 基于BPBBO算法抑制逆變器電流諧波策略
        3.2.1 電流諧波最小PWM調(diào)制
        3.2.2 基于BPBBO算法計算CHMPWM中開關(guān)角
    3.3 電主軸直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中逆變器電流諧波抑制仿真與實驗
        3.3.1 基于CHMPWM抑制逆變器電流諧波仿真與實驗
        3.3.2 基于BPBBO-CHMPWM抑制逆變器電流諧波仿真與實驗
    3.4 本章小結(jié)
4 基于BPBBO算法抑制電主軸轉(zhuǎn)矩脈動
    4.1 BPBBO算法抑制電主軸轉(zhuǎn)矩脈動策略
        4.1.1 轉(zhuǎn)矩脈動最小PWM調(diào)制
        4.1.2 電主軸定子電阻辨識方法
        4.1.3 定子電阻測試與辨識
    4.2 基于BPBBO-TRMPWM下電主軸定子磁鏈和定子電流仿真與實驗
        4.2.1 電主軸定子磁鏈軌跡仿真與實驗
        4.2.2 電主軸定子電流波形仿真與實驗
        4.2.3 定子電阻變化對轉(zhuǎn)矩脈動的影響
    4.3 基于BPBBO抑制電主軸轉(zhuǎn)矩脈動仿真
        4.3.1 基于TRMPWM抑制電主軸轉(zhuǎn)矩脈動仿真
        4.3.2 基于BPBBO-TRMPWM抑制電主軸轉(zhuǎn)矩脈動仿真
    4.4 本章小結(jié)
5 直接轉(zhuǎn)矩控制下電主軸諧波損耗仿真與實驗
    5.1 基于BPBBO下電主軸諧波損耗仿真
    5.2 基于BPBBO下電主軸電磁振動實驗
    5.3 基于BPBBO下電主軸電源諧波實驗
    5.4 基于BPBBO下電主軸磁場漏磁實驗
    5.5 基于BPBBO下電主軸輸出轉(zhuǎn)矩仿真
    5.6 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間科研項目及科研成果
致謝
作者簡介



本文編號：3862899