本文關(guān)鍵詞：礦用運輸設(shè)備專用開關(guān)磁阻電機控制系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 開關(guān)磁阻電機 雙閉環(huán)控制 電流斬波控制 礦用電機車 失電制動

【摘要】：我國礦井量大面廣,井下運輸作為煤礦生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié),使得運輸設(shè)備在煤礦各類機械設(shè)備中所占比例很大。礦用運輸設(shè)備的節(jié)能效果、技術(shù)先進程度以及安全可靠性,都是影響煤礦生產(chǎn)的重要因素。隨著當前大、中型礦井的快速發(fā)展,礦用運輸設(shè)備驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計與選型成為礦井建設(shè)的重要課題。礦用電機車是我國礦井最為常見的輔助運輸設(shè)備,目前大多采用直流電機驅(qū)動系統(tǒng)。由于配有換向器和電刷,直流電機的機械磨損大且容易產(chǎn)生電火花,導(dǎo)致電機壽命短、可靠性低、維護工作量大。開關(guān)磁阻電機(Switched Reluctance Motor,簡稱SRM)作為后起之秀,具有結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用、調(diào)速性能好、效率高、起動及低速運行轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)良性能,可實現(xiàn)驅(qū)動系統(tǒng)一級傳動或直接傳動,擁有交流變頻調(diào)速系統(tǒng)無法比擬的高性價比,將其應(yīng)用于礦用電機車應(yīng)該會有很好的前景。論文基于一臺額定功率15kW、額定電壓250V、額定轉(zhuǎn)速1190r/min的三相6/4極開關(guān)磁阻電機,設(shè)計了一種以TMS320F28335 DSP為控制器核心的礦用電機車SRM控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用雙閉環(huán)控制策略：外環(huán)進行轉(zhuǎn)速PI調(diào)節(jié),內(nèi)環(huán)進行電流斬波控制。結(jié)合礦井實際工況,系統(tǒng)采用霍爾傳感器位置檢測,由霍爾信號直接起動電機,起動后切換為角度換相控制,解決電機初始位置的確定和運行中需優(yōu)化換相角度的問題。論文同時設(shè)計了系統(tǒng)電源失電制動功能,在礦用電機車供電接觸網(wǎng)電源消失情況下電機自動切換到發(fā)電回饋制動模式,以確保礦用電機車的運行安全。確定SRM的控制方案后,按照控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計電路制造出實際控制器,然后通過軟件設(shè)計流程圖編寫DSP程序,使控制方案得以實現(xiàn)。電機臺架測試顯示控制效果良好,裝車運行試驗顯示驅(qū)動系統(tǒng)靜態(tài)牽引力矩大、運行效率高、振動小,達到了設(shè)計要求,證明了該控制系統(tǒng)應(yīng)用于礦用電機車是可行的。課題控制系統(tǒng)的誕生實現(xiàn)了開關(guān)磁阻電機在礦用運輸設(shè)備領(lǐng)域的應(yīng)用,也為其它電機控制系統(tǒng)的設(shè)計及應(yīng)用提供了參考。
【關(guān)鍵詞】：開關(guān)磁阻電機 雙閉環(huán)控制 電流斬波控制 礦用電機車 失電制動
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD634
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 課題的研究背景與意義10-12
• 1.1.1 開關(guān)磁阻電機的應(yīng)用背景10
• 1.1.2 礦用電機車的電機選型10-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 課題的主要研究內(nèi)容13-15
• 第2章 開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與原理15-40
• 2.1 開關(guān)磁阻電機及其數(shù)學模型15-21
• 2.1.1 開關(guān)磁阻電機的基本結(jié)構(gòu)和原理15-17
• 2.1.2 開關(guān)磁阻電機的數(shù)學模型17-21
• 2.2 SRD系統(tǒng)功率變換器拓撲結(jié)構(gòu)21-23
• 2.3 轉(zhuǎn)子位置傳感器23-31
• 2.3.1 6/4極SRM霍爾位置傳感器安裝和校準方法24-26
• 2.3.2 電機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子角度計算26-28
• 2.3.3 開關(guān)磁阻電機的換相控制28-31
• 2.4 開關(guān)磁阻電機控制單元31-35
• 2.4.1 SRD雙閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)31-32
• 2.4.2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器設(shè)計32-33
• 2.4.3 電流斬波控制33-34
• 2.4.4 電機起動和制動34-35
• 2.5 MATLAB/Simulink建模及仿真35-39
• 2.5.1 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)SRD系統(tǒng)建模35-37
• 2.5.2 仿真實驗與結(jié)果分析37-39
• 2.6 本章小結(jié)39-40
• 第3章 礦用電機車SRD系統(tǒng)硬件設(shè)計40-53
• 3.1 功率變換器主電路設(shè)計及選型41-43
• 3.1.1 功率變換器主電路結(jié)構(gòu)設(shè)計41-42
• 3.1.2 功率開關(guān)器件選型42-43
• 3.2 IGBT驅(qū)動電路設(shè)計43-44
• 3.3 電機繞組電流和直流母線電壓監(jiān)測44-46
• 3.3.1 電機繞組電流監(jiān)測電路設(shè)計44-45
• 3.3.2 直流母線電壓監(jiān)測電路設(shè)計45-46
• 3.4 開關(guān)磁阻電機控制器設(shè)計46-52
• 3.4.1 礦用電機車駕駛室操作簡介46-47
• 3.4.2 基于TMS320F28335 DSP的控制器整體設(shè)計方案47-48
• 3.4.3 模擬量采樣電路設(shè)計48-49
• 3.4.4 位置信號接口電路設(shè)計49-50
• 3.4.5 PWM信號輸出電路設(shè)計50-51
• 3.4.6 顯示器接口電路設(shè)計51-52
• 3.5 本章小結(jié)52-53
• 第4章 基于DSP的開關(guān)磁阻電機控制系統(tǒng)軟件設(shè)計53-68
• 4.1 DSP主要寄存器的設(shè)置53-55
• 4.2 主程序設(shè)計55-57
• 4.3 定時器中斷程序設(shè)計57-58
• 4.4 外部中斷程序設(shè)計58-61
• 4.4.1 電機轉(zhuǎn)速計算程序58-59
• 4.4.2 霍爾信號換相控制程序59-61
• 4.5 EPWM中斷程序設(shè)計61-64
• 4.5.1 轉(zhuǎn)子角度計算程序61-62
• 4.5.2 轉(zhuǎn)子角度換相控制程序62
• 4.5.3 電流斬波控制程序62-64
• 4.6 失電制動功能實現(xiàn)及故障處理程序64-65
• 4.7 液晶顯示子程序65-67
• 4.8 本章小結(jié)67-68
• 第5章 電機實驗及其分析68-77
• 5.1 實驗測試平臺68-69
• 5.2 驅(qū)動系統(tǒng)樣機測試69-73
• 5.3 開通角和關(guān)斷角尋優(yōu)實驗73-75
• 5.4 現(xiàn)場應(yīng)用情況75-77
• 結(jié)論與展望77-79
• 參考文獻79-82
• 致謝82-83
• 附錄A 中斷程序代碼83-95
• 附錄B 攻讀學位期間所獲得的軟件著作權(quán)95-96
• 附錄C 攻讀學位期間所參與的科研項目96

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1 張榮;李俊麗;張臻;;開關(guān)磁阻電機的應(yīng)用及其研究的前沿問題[A];第十屆全國煤礦自動化學術(shù)年會論文集[C];2000年

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1 肖國林;科匯打造開關(guān)磁阻電機研發(fā)基地[N];中國工業(yè)報;2006年

2 ，

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