小功率PWM調(diào)速開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)

介紹了三相開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)脈寬調(diào)制(pwm)控制系統(tǒng)及開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)(srm)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理.針對(duì)自行開發(fā)的開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了控制,其控制系統(tǒng)全部采用集成電路硬件實(shí)現(xiàn).實(shí)際應(yīng)用表明,該控制系統(tǒng)正確可行,有較好的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度.

介紹了開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)(srd)的各個(gè)組成部分和功率變換電路應(yīng)具備的條件,闡述了該系統(tǒng)的功率變換電路和系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)圖,給出了系統(tǒng)應(yīng)用的控制方式、位置檢測(cè)電路和電流檢測(cè)的方法。

在分析了開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)閉環(huán)速度控制方案的基礎(chǔ)上,針對(duì)pid算法在開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)應(yīng)用中出現(xiàn)的問(wèn)題,給出了相應(yīng)的解決方法,提出了非線性變速積分pid算法,并成功地解決了在低采樣周期時(shí)pid算法的積分飽和問(wèn)題。

由于srm電動(dòng)機(jī)及功率變換器具有非線性,srm控制系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題?；趕rm電動(dòng)機(jī)能量轉(zhuǎn)換理論,利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行srm非線性建模,得到srm電動(dòng)機(jī)開關(guān)角度最優(yōu)控制規(guī)律。并以tms320lf2407a數(shù)字信號(hào)處理器為控制核心,采用只有四個(gè)主開關(guān)管的功率主電路,針對(duì)4相8/6極srm設(shè)計(jì)開發(fā)了基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)角優(yōu)化控制技術(shù)的高精度srm系統(tǒng)。仿真和試驗(yàn)結(jié)果證明,該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠,運(yùn)行效率高,具有較高的實(shí)用價(jià)值。

本文首先介紹了開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的工作原理及常用控制方式,有電流斬波、脈寬調(diào)制方式和角度位置控制方式,其次介紹了開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的基本組成,其中對(duì)功率變換器、位置檢測(cè)器、電流檢測(cè)器、控制器的作用進(jìn)行了簡(jiǎn)單的闡述,最后介紹了開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用。

開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)是一種新型的調(diào)整系統(tǒng),其性能指標(biāo)高于普通交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)及直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。文章給出了開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu),并介紹了該系統(tǒng)在無(wú)極繩牽引車、電牽引采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)中的應(yīng)用。

為降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),提出四相開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制原理、步驟和實(shí)現(xiàn)方法。借鑒感應(yīng)電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制思想,基于能量等效原則推導(dǎo)出四階磁鏈正交變化矩陣,指出采用坐標(biāo)分解法所得的磁鏈幅值是正交變換法所得幅值的1.4倍。針對(duì)正八邊形的電壓空間矢量,分析了磁鏈與電壓矢量間的影響關(guān)系,設(shè)計(jì)了開關(guān)矢量表。仿真和實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明,直接轉(zhuǎn)矩控制的轉(zhuǎn)矩穩(wěn)態(tài)誤差可控制在5%范圍內(nèi),部分解決了開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大的問(wèn)題。

以四相8/6極、0.75kw開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)為研究對(duì)象,設(shè)計(jì)了一種調(diào)速性能優(yōu)良的開關(guān)肱阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)平滑調(diào)速、快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)、正反轉(zhuǎn)協(xié)調(diào)運(yùn)行、大力矩起動(dòng)和四象限運(yùn)行。

重點(diǎn)闡述了開關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用特點(diǎn)。通過(guò)對(duì)開關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)和交流變頻調(diào)速系統(tǒng)在電氣性能、可靠性、系統(tǒng)效率、用戶要求適應(yīng)性等方面進(jìn)行綜合比較,說(shuō)明開關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)能力、制動(dòng)能力、系統(tǒng)可靠性、系統(tǒng)效率等多方面具有優(yōu)越性能,并可以根據(jù)用戶具體應(yīng)用設(shè)備特點(diǎn)進(jìn)行適應(yīng)性設(shè)計(jì),所以開關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)是由嵌入式微處理器、大規(guī)模數(shù)字模擬器件、電力電子功率器件及開關(guān)磁阻電機(jī)共同組成的新型調(diào)速系統(tǒng)。該調(diào)速系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、機(jī)械強(qiáng)度高、高效節(jié)能、調(diào)速精度高、啟動(dòng)電流小、可頻繁正反轉(zhuǎn)運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn),可在寬廣的調(diào)速范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效率運(yùn)行。

介紹開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)給壓力機(jī)性能帶來(lái)的變革,簡(jiǎn)述全數(shù)字系列(dt系列)開關(guān)磁阻調(diào)速系統(tǒng)在壓力機(jī)上應(yīng)用及其特性。并對(duì)其實(shí)際應(yīng)用時(shí)的打擊能量進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,對(duì)dt系列開關(guān)磁阻調(diào)速系統(tǒng)的突出性能進(jìn)行了總結(jié)。

針對(duì)開關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)存在轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大、電磁干擾嚴(yán)重的問(wèn)題,提出了一種利用混沌函數(shù)調(diào)節(jié)電壓占空比對(duì)srd實(shí)施混沌反控制的方法。該方法通過(guò)對(duì)srd理想電感方程進(jìn)行傅立葉變換,建立了srd仿真模型,然后以邏輯斯蒂映射方程調(diào)節(jié)srd占空比增量,得到了srd混沌反控制系統(tǒng)的混沌態(tài),并將該方法與模糊控制算法相結(jié)合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,解決了單一混沌反控制方法調(diào)速性能差的問(wèn)題,且實(shí)現(xiàn)了混沌信息向srd的嵌入。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,混沌態(tài)運(yùn)行可以在一定程度上改善系統(tǒng)的性能。

本文介紹了龍門刨床運(yùn)用開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)(srd)對(duì)原有的發(fā)動(dòng)機(jī)組進(jìn)行改造,同時(shí)結(jié)合可編程控制器(plc)對(duì)原有的電器控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。經(jīng)過(guò)實(shí)際運(yùn)行證明,改造后的龍門刨床系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性大大提高,節(jié)能效果明顯,故障率降低,提高了運(yùn)行控制精度以及工件的加工質(zhì)量。

介紹了開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)(srd)的組成原理及性能特點(diǎn),以及其在龍門刨床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用。龍門刨床由于采用開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)作為工作臺(tái)運(yùn)行的動(dòng)力源,克服了以往直流發(fā)電機(jī)—電動(dòng)機(jī)(f—d)系統(tǒng)、晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)等各自存在的問(wèn)題,尤其在節(jié)能方面效果更加顯著。同時(shí)結(jié)合plc控制器,可確保龍門刨床系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性,提高運(yùn)行控制精度以及工件的加工質(zhì)量。

用開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)改造龍門刨床

針對(duì)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)(srm)的電感模型,提出了一種新的無(wú)位置傳感技術(shù);能在較寬調(diào)速范圍內(nèi)準(zhǔn)確地估計(jì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置。構(gòu)建了以spartan-3adspfpga為核心的純硬件無(wú)位置傳感器控制電路;給出了基于xilinxfpga/cpld開發(fā)平臺(tái)和matlab/simulink仿真環(huán)境進(jìn)行dsp功能實(shí)現(xiàn)的方法和設(shè)計(jì)流程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該控制電路簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu),增加了系統(tǒng)的可靠性,提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。

龍門刨床的主傳動(dòng)系統(tǒng)需正反向轉(zhuǎn)動(dòng)、頻繁換向及在負(fù)載劇烈變化時(shí)保持轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。介紹了開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的性能特點(diǎn)及其成功地用于該機(jī)主傳動(dòng)的情況。

根據(jù)小功率款調(diào)速范圍開關(guān)磁阻電機(jī)的特點(diǎn),設(shè)計(jì)開發(fā)一套500w三相(6/4極)的開關(guān)磁阻電機(jī)及其閉環(huán)控制系統(tǒng).根據(jù)開關(guān)磁阻電機(jī)的工作原理,系統(tǒng)采用c8051f360芯片編寫模塊化控制程序,并將這套開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)在料理機(jī)中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究.實(shí)驗(yàn)證明,該控制系統(tǒng)運(yùn)行性能良好,達(dá)到預(yù)期效果.

探討了在不重新開槽的情況下,用鋁線代替銅線設(shè)計(jì)小功率異步電動(dòng)機(jī)的可行性。理論分析、試驗(yàn)和生產(chǎn)銷售活動(dòng)都表明,該舉措不僅是可行的,而且給企業(yè)帶來(lái)了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

針對(duì)微型電動(dòng)汽車運(yùn)行工況和驅(qū)動(dòng)性能要求,設(shè)計(jì)了一種開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī),通過(guò)采用有限元對(duì)電機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)、分析和優(yōu)化,并構(gòu)建了基于開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。在控制策略上采用雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng):速度環(huán)采用pi控制、電流環(huán)采用角位置控制與電流斬波控制相結(jié)合的方法,有效減小了電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。理論建模仿真和樣機(jī)實(shí)驗(yàn)表明,該電機(jī)在低壓大電流的工作條件下,具有動(dòng)態(tài)性能好、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點(diǎn),能滿足微型電動(dòng)汽車頻繁起動(dòng)、加速、爬坡等動(dòng)力性能要求,在微型電動(dòng)汽車中具有潛在的應(yīng)用前景。

通過(guò)考察目前我國(guó)礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀,為了改善礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)的控制性能,實(shí)現(xiàn)提升機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的節(jié)能降耗,在分析開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的性能和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,提出了在礦井提升機(jī)電氣控制領(lǐng)域中廣泛采用開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)來(lái)完成電氣調(diào)速的建議。闡述了新型的開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)原理和運(yùn)行特點(diǎn),提出了srd系統(tǒng)礦井提升方面應(yīng)用的優(yōu)越性和廣闊前景。

在已知開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)磁化曲線的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一種基于歸一磁鏈/電流法的srm間接位置檢測(cè)方法。該方法是以各相的電壓、電流為輸入,積分得到磁鏈,對(duì)磁鏈歸一化,查找磁鏈歸一化后的二維表,得到相應(yīng)的位置角。該方法解決了傳統(tǒng)磁鏈/電流法依據(jù)原始磁化數(shù)據(jù)形成查找表且表格利用率低的問(wèn)題,能夠較準(zhǔn)確地估算電機(jī)轉(zhuǎn)子位置。利用matlab提供的simulink系統(tǒng)環(huán)境對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)間接位置檢測(cè)方案建立仿真模型,仿真結(jié)果表明電機(jī)運(yùn)行在不同轉(zhuǎn)速下,該方法均能對(duì)轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行估算且具有較高的精度和可靠性。