【摘要】：開發(fā)具有高性能的矢量變頻電動執(zhí)行器,研究并解決其關(guān)鍵問題,對提高我國過程控制儀器儀表水平具有重要的意義。針對目前我國國產(chǎn)電動執(zhí)行器與國外先進產(chǎn)品相比還存在較大差距的現(xiàn)狀,論文以高性能的矢量變頻電動執(zhí)行器為研究對象,對電機參數(shù)辨識、死區(qū)補償、定位方法以及力矩檢測等關(guān)鍵問題進行了深入的理論研究,以及詳細的實驗和分析。采用等效電路法對電機參數(shù)進行了離線辨識,在分析這種方法所存在的局限性的基礎(chǔ)上,提出了一種可以在靜止?fàn)顟B(tài)下辨識電機參數(shù)的新方法。根據(jù)激勵電壓的頻率不同,可以將電機模型等效成兩個子模塊并聯(lián)的形式,在低頻和高頻下對電機參數(shù)進行分別的辨識,從而獲得了全部電機參數(shù)。推導(dǎo)了電機參數(shù)辨識的具體算法,進行了驗證實驗。實驗結(jié)果表明,使用所提方法辨識出的參數(shù)進行電流解耦的效果更好,更重要的是,參數(shù)可以在電機靜止的狀態(tài)下進行辨識,因此相對于等效電路法,具有更大范圍的應(yīng)用性。逆變器的死區(qū)會導(dǎo)致低頻時的電流失真,影響低速性能。針對這個問題,提出了一種算法簡單,補償效果好的死區(qū)補償方法。首先通過計算電流矢量角來間接判斷電流過零點,以避免噪聲引起多個過零點導(dǎo)致的誤補償問題,另外,在過零點附近對理論上的階躍補償電壓進行線性化處理,可以進一步消除誤補償電壓。通過驗證實驗表明,補償后的電流波形不但正弦度較好,而且明顯改善了電流在過零點附近的波形。因此補償效果優(yōu)于傳統(tǒng)方法,具有算法簡單,補償效果理想的優(yōu)點。采用傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)定位法和位置調(diào)節(jié)定位法會造成較大的電流沖擊。針對這個問題,提出了一種可以自動生成參考定位曲線的定位方法,使電動執(zhí)行器在定位過程的啟動和停止時,能夠有效地以低速運行,從而實現(xiàn)電動執(zhí)行器的“柔性啟動”和“柔性關(guān)閉”。這不僅減小了電流沖擊,提高了電動執(zhí)行器的壽命,還提高了定位精度。另外,這種方法可以根據(jù)目標(biāo)位置的不同生成不同的定位曲線,具有自適應(yīng)性。在不同功率等級的電動執(zhí)行器上進行不同位置和不同負載的定位實驗,并與傳統(tǒng)的定位方法進行了比較。實驗結(jié)果表明,本文提出的方法具有電流沖擊小、精度高以及適應(yīng)能力強的特點。提出一種檢測電動執(zhí)行器實時力矩的軟件方法,以實現(xiàn)力矩保護功能,解決傳統(tǒng)的力矩傳感器方法對安裝要求高、成本昂貴的問題。該方法通過計算電機的定子磁鏈,以及對電機與機械傳動部分的實際傳輸比進行曲線擬合來檢測輸出力矩。另外,在定子磁鏈的計算中,采用PI調(diào)節(jié)器對電流采樣中的直流偏置進行反饋補償,消除了直流偏置導(dǎo)致的積分發(fā)散現(xiàn)象,得到了精確的定子磁鏈。通過驗證實驗表明,所提方法可以獲得較為精確的輸出力矩。設(shè)計并研制了以TMS320F28335為核心的矢量變頻電動執(zhí)行器控制系統(tǒng)。設(shè)計和開發(fā)電動執(zhí)行器的硬件電路,規(guī)劃軟件流程,在現(xiàn)場對樣機進行了階躍調(diào)速實驗,還對矢量變頻電動執(zhí)行器和普通電動執(zhí)行器的性能進行了比較。實驗結(jié)果表明,矢量變頻電動執(zhí)行器具有良好的調(diào)速性能,其動態(tài)性能、定位精度和帶載能力都明顯優(yōu)于普通電動執(zhí)行器,各項指標(biāo)滿足設(shè)計的要求,為實現(xiàn)新型電動執(zhí)行器的產(chǎn)業(yè)化奠定了堅實的基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP215
【圖文】：

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從式（２－３０）可看出，同步頻率估計誤差與定子電阻誤差Ｍ，、同步頻率Ａ逡逑及轉(zhuǎn)矩７：有關(guān)，且與ＡＴ？，、７；成正比，與Ａ成反比。電機在額定轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)差逡逑的條件下，定子電阻和同步頻率變化時，同步頻率OT計曲線圖如圖２．４所示。逡逑日日，－．邋，－邋—邐逡逑１邐５０Ｈｚ逡逑４５邋ｊ邐—－邋－－Ｔ－，邋－邋－邋—邋－邋－－邋－ｒ邋—邐—，；ｒｒ逡逑；邐４５Ｈｚ逡逑４０邋Ｉ邋－邐■邐邐Ａ邋？ＪＴｆｃ＊邋？邋．■邐—邋—？＊邐＾邋，．＊ａＬ邐＾邋ｒＺ－邋￣邋＿—Ｌ邋—邐—■邋—ｒ邋ｍｒ邋ｍｍ邋—邋？逡逑４０Ｈｚ邐…逡逑巧；邐巧—逡逑更邋３０，邐邐邐邐邐邐邋邐邐逡逑電邐３０Ｈｚ邐—邋￣邐￣逡逑一＝邐—邐■‘》———邐＾■？古萬．二，ｒ邋墨．－Ｔ邐＿邐————逡逑．凄’邐巧Ｈｚ逡逑４邋２０，邋邐

３N４．２單相實驗結(jié)果逡逑單相實驗時給定頻率巧＝１００兀ｒａｄ／ｓ，采樣頻率為６４００化，這樣一個周期為逡逑１２８點，便于進行２５６點ＦＦＴ計算。實驗結(jié)果如圖３．９所示。逡逑…}r瑞…－Ｍ邋Ｍ…接；ｙ…－ｆｅｚ逡逑｜s6

本文編號：2756397