本文關(guān)鍵詞：交流異步主軸電機(jī)驅(qū)動控制研究

  更多相關(guān)文章： 異步主軸電機(jī) 轉(zhuǎn)子磁場定向 弱磁控制 大轉(zhuǎn)矩輸出 效率優(yōu)化

【摘要】：交流異步主軸電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)作為高性能數(shù)控機(jī)床的核心功能部件,其性能要求不僅具高速、高精、高動靜態(tài)特性,還需具備快速啟停以及大轉(zhuǎn)矩輸出的能力。在參考分析國內(nèi)外文獻(xiàn)和資料的基礎(chǔ)上,提出了一種基于零矢量作用時間的異步電機(jī)弱磁控制策略,并以此研制交流異步主軸電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)。本文首先對交流異步主軸電機(jī)驅(qū)動控制的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢進(jìn)行了介紹,對異步電機(jī)調(diào)速控制策略進(jìn)行了歸納總結(jié),在此基礎(chǔ)上對本系統(tǒng)采用的轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制進(jìn)行具體介紹。矢量控制完成了電機(jī)勵磁分量與轉(zhuǎn)矩分量的解耦控制,使得對異步電機(jī)的控制難度大大降低。本文就矢量控制中幾個關(guān)鍵問題進(jìn)行分析,其中包含坐標(biāo)變換理論、電機(jī)在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型、轉(zhuǎn)子磁場定向原理、磁鏈觀測器的設(shè)計、SVPWM及其過調(diào)制技術(shù)。在此基礎(chǔ)上提出異步電機(jī)弱磁控制算法。異步電機(jī)在基速以上運(yùn)行受最大電壓和最大電流的限制,本文對異步主軸電機(jī)全頻段運(yùn)行區(qū)域進(jìn)行了劃分,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行電流的分配。通過對幾種主要弱磁控制方法進(jìn)行分析,結(jié)合本系統(tǒng)自身特點(diǎn),提出一種基于零矢量作用時間的異步電機(jī)弱磁控制方法,并對該方法進(jìn)行了詳細(xì)的分析說明。本文所提出的方法充分利用了母線電壓,能夠高速運(yùn)行并實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出。節(jié)能作為一個永不過時的話題,針對異步電機(jī)矢量控制中采用恒磁通控制方式,使得系統(tǒng)效率不高的問題,本文對系統(tǒng)的效率優(yōu)化方法進(jìn)行了研究。首先對異步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的損耗進(jìn)行了深入詳細(xì)的分析,通過對目前主流幾種效率優(yōu)化方法進(jìn)行分析對比,選取一種適宜的控制方法運(yùn)用于本系統(tǒng)中。采用的方法能夠完成系統(tǒng)效率的優(yōu)化并且實現(xiàn)簡單。本文對提出的幾個重要算法都進(jìn)行了仿真驗證,在理論驗證正確的前提下,對交流異步主軸電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)軟硬件平臺進(jìn)行了搭建。在以TI的DSP TMS320F2812芯片為控制核心,以三菱的智能功率模塊(IPM)為功率驅(qū)動核心的硬件系統(tǒng)以及采用模塊化的矢量控制軟件系統(tǒng)組成的系統(tǒng)平臺上,對系統(tǒng)進(jìn)行了逐步調(diào)試,最終完成交流異步主軸電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)的研制,實驗結(jié)果表明系統(tǒng)具有良好的控制性能。
【關(guān)鍵詞】：異步主軸電機(jī) 轉(zhuǎn)子磁場定向 弱磁控制 大轉(zhuǎn)矩輸出 效率優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG659;TM343
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-20
• 1.1 課題研究背景及意義14
• 1.2 異步主軸電機(jī)驅(qū)動控制要求14-15
• 1.3 主軸驅(qū)動技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢15-18
• 1.3.1 電機(jī)結(jié)構(gòu)與主電路功率拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的研究16-17
• 1.3.2 感應(yīng)電機(jī)的磁場定向問題17
• 1.3.3 PWM電壓調(diào)制方法17-18
• 1.3.4 電流的解耦控制18
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容18-20
• 第二章 異步電機(jī)矢量控制理論基礎(chǔ)20-34
• 2.1 坐標(biāo)變換理論20-21
• 2.2 兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下數(shù)學(xué)模型21-22
• 2.3 基于轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制22-23
• 2.4 轉(zhuǎn)子磁鏈觀測模型設(shè)計23-25
• 2.5 SVPWM及其過調(diào)制技術(shù)25-33
• 2.5.1 SVPWM原理介紹26-27
• 2.5.2 SVPWM過調(diào)制技術(shù)27-33
• 2.6 本章小結(jié)33-34
• 第三章 異步主軸電機(jī)弱磁控制34-46
• 3.1 弱磁控制理論分析34-39
• 3.1.1 異步主軸電機(jī)全頻段運(yùn)行區(qū)域劃分34-35
• 3.1.2 異步主軸電機(jī)全頻段運(yùn)行電流分配35-39
• 3.2 幾種主要的弱磁控制方法39-40
• 3.3 基于零矢量作用的異步電機(jī)弱磁控制方法40-42
• 3.4 仿真結(jié)果及分析42-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 第四章 考慮鐵損的異步電機(jī)最大效率控制46-58
• 4.1 異步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)損耗分析46-48
• 4.2 異步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)效率優(yōu)化控制策略48-51
• 4.2.1 損耗模型控制48-49
• 4.2.2 搜索算法控制49
• 4.2.3 混合法49-50
• 4.2.4 最小定子電流控制50-51
• 4.3 仿真結(jié)果及分析51-57
• 4.4 本章小結(jié)57-58
• 第五章 系統(tǒng)軟硬件設(shè)計58-74
• 5.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計58-68
• 5.1.1 系統(tǒng)硬件架構(gòu)設(shè)計58-59
• 5.1.2 系統(tǒng)功率驅(qū)動板的設(shè)計59-61
• 5.1.3 開關(guān)電源的設(shè)計61-62
• 5.1.4 系統(tǒng)控制電路板的設(shè)計62-68
• 5.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計68-73
• 5.2.1 軟件架構(gòu)68-69
• 5.2.2 主程序設(shè)計69
• 5.2.3 定時器下溢中斷服務(wù)程序69-70
• 5.2.4 弱磁控制算法70-71
• 5.2.5 故障保護(hù)中斷服務(wù)程序71-72
• 5.2.6 CAP3捕獲中斷服務(wù)程序72-73
• 5.3 本章小結(jié)73-74
• 第六章 系統(tǒng)實驗與結(jié)果分析74-83
• 6.1 實驗平臺搭建74-75
• 6.2 相關(guān)參數(shù)的設(shè)置75-76
• 6.3 系統(tǒng)實驗的調(diào)試76-82
• 6.3.1 開環(huán)空載實驗76
• 6.3.2 定子電流、速度采樣76-77
• 6.3.3 電流閉環(huán)實驗77-78
• 6.3.4 轉(zhuǎn)子磁鏈角觀測模型的驗證78-79
• 6.3.5 速度閉環(huán)實驗79
• 6.3.6 交流異步主軸電機(jī)弱磁控制實驗79-81
• 6.3.7 交流異步主軸電機(jī)效率優(yōu)化實驗81-82
• 6.4 本章小結(jié)82-83
• 總結(jié)與展望83-84
• 參考文獻(xiàn)84-88
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文88-90
• 致謝90

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊文強(qiáng),賈正春;面向21世紀(jì)的數(shù)控機(jī)床交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)[J];船電技術(shù);2001年01期

2 李延峰;于海斌;;一種用于異步電機(jī)效率優(yōu)化的混合搜索方法[J];電機(jī)與控制學(xué)報;2009年03期

3 李葉松;雷力;;基于轉(zhuǎn)子磁場定向的異步電動機(jī)弱磁方法研究[J];電力電子技術(shù);2007年05期

4 俞榮凱;趙坤;游小杰;邵聞博;;異步電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩電流比控制方法研究[J];電力電子技術(shù);2008年07期

5 徐占國;邵誠;;感應(yīng)電機(jī)最大效率控制時損耗模型研究[J];大連理工大學(xué)學(xué)報;2010年05期

6 呂敬;張建文;王晗;蔡旭;;SVPWM過調(diào)制算法的理論分析與實驗應(yīng)用[J];電氣傳動;2011年08期

7 楊s，

本文編號：1078226