小功率PWM調(diào)速開關磁阻電動機

介紹了三相開關磁阻電動機脈寬調(diào)制(pwm)控制系統(tǒng)及開關磁阻電動機(srm)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理.針對自行開發(fā)的開關磁阻電動機進行了控制,其控制系統(tǒng)全部采用集成電路硬件實現(xiàn).實際應用表明,該控制系統(tǒng)正確可行,有較好的動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度.

介紹了開關磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)(srd)的各個組成部分和功率變換電路應具備的條件,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)應用的控制方式、位置檢測電路和電流檢測的方法。

在分析了開關磁阻電動機閉環(huán)速度控制方案的基礎上,針對pid算法在開關磁阻電動機應用中出現(xiàn)的問題,給出了相應的解決方法,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pid算法的積分飽和問題。

由于srm電動機及功率變換器具有非線性,srm控制系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化設計是一個比較復雜的問題。基于srm電動機能量轉(zhuǎn)換理論,利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡進行srm非線性建模,得到srm電動機開關角度最優(yōu)控制規(guī)律。并以tms320lf2407a數(shù)字信號處理器為控制核心,采用只有四個主開關管的功率主電路,針對4相8/6極srm設計開發(fā)了基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的開關角優(yōu)化控制技術(shù)的高精度srm系統(tǒng)。仿真和試驗結(jié)果證明,該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單可靠,運行效率高,具有較高的實用價值。

本文首先介紹了開關磁阻電動機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,其次介紹了開關磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)的基本組成,其中對功率變換器、位置檢測器、電流檢測器、控制器的作用進行了簡單的闡述,最后介紹了開關磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)的應用。

開關磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)是一種新型的調(diào)整系統(tǒng),其性能指標高于普通交流電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)及直流電動機調(diào)速系統(tǒng)。文章給出了開關磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu),并介紹了該系統(tǒng)在無極繩牽引車、電牽引采煤機、刮板輸送機中的應用。

為降低轉(zhuǎn)矩脈動,提出四相開關磁阻電動機直接轉(zhuǎn)矩控制原理、步驟和實現(xiàn)方法。借鑒感應電動機直接轉(zhuǎn)矩控制思想,基于能量等效原則推導出四階磁鏈正交變化矩陣,指出采用坐標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系,設計了開關矢量表。仿真和實驗研究結(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),部分解決了開關磁阻電動機轉(zhuǎn)矩脈動大的問題。

以四相8/6極、0.75kw開關磁阻電動機為研究對象,設計了一種調(diào)速性能優(yōu)良的開關肱阻電動機調(diào)速系統(tǒng),實現(xiàn)了開關磁阻電動機的無級平滑調(diào)速、快速動態(tài)響應、正反轉(zhuǎn)協(xié)調(diào)運行、大力矩起動和四象限運行。

重點闡述了開關磁阻調(diào)速電動機在工業(yè)領域的應用特點。通過對開關磁阻調(diào)速電動機和交流變頻調(diào)速系統(tǒng)在電氣性能、可靠性、系統(tǒng)效率、用戶要求適應性等方面進行綜合比較,說明開關磁阻調(diào)速電動機在啟動能力、制動能力、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)用戶具體應用設備特點進行適應性設計,所以開關磁阻調(diào)速電動機具有非常廣闊的應用前景。

開關磁阻電動機調(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磁阻電機共同組成的新型調(diào)速系統(tǒng)。該調(diào)速系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、機械強度高、高效節(jié)能、調(diào)速精度高、啟動電流小、可頻繁正反轉(zhuǎn)運行等優(yōu)點,可在寬廣的調(diào)速范圍內(nèi)實現(xiàn)高效率運行。

介紹開關磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)給壓力機性能帶來的變革,簡述全數(shù)字系列(dt系列)開關磁阻調(diào)速系統(tǒng)在壓力機上應用及其特性。并對其實際應用時的打擊能量進行了現(xiàn)場測試,對dt系列開關磁阻調(diào)速系統(tǒng)的突出性能進行了總結(jié)。

針對開關磁阻調(diào)速電動機存在轉(zhuǎn)矩脈動大、電磁干擾嚴重的問題,提出了一種利用混沌函數(shù)調(diào)節(jié)電壓占空比對srd實施混沌反控制的方法。該方法通過對srd理想電感方程進行傅立葉變換,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)合進行實驗驗證,解決了單一混沌反控制方法調(diào)速性能差的問題,且實現(xiàn)了混沌信息向srd的嵌入。實驗結(jié)果表明,混沌態(tài)運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用開關磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)(srd)對原有的發(fā)動機組進行改造,同時結(jié)合可編程控制器(plc)對原有的電器控制系統(tǒng)進行改造。經(jīng)過實際運行證明,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,提高了運行控制精度以及工件的加工質(zhì)量。

介紹了開關磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)(srd)的組成原理及性能特點,以及其在龍門刨床電氣控制系統(tǒng)設計中的實際應用。龍門刨床由于采用開關磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)作為工作臺運行的動力源,克服了以往直流發(fā)電機—電動機(f—d)系統(tǒng)、晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)等各自存在的問題,尤其在節(jié)能方面效果更加顯著。同時結(jié)合plc控制器,可確保龍門刨床系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性,提高運行控制精度以及工件的加工質(zhì)量。

用開關磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)改造龍門刨床

針對開關磁阻電動機(srm)的電感模型,提出了一種新的無位置傳感技術(shù);能在較寬調(diào)速范圍內(nèi)準確地估計電動機轉(zhuǎn)子位置。構(gòu)建了以spartan-3adspfpga為核心的純硬件無位置傳感器控制電路;給出了基于xilinxfpga/cpld開發(fā)平臺和matlab/simulink仿真環(huán)境進行dsp功能實現(xiàn)的方法和設計流程。實驗結(jié)果表明該控制電路簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu),增加了系統(tǒng)的可靠性,提高了系統(tǒng)的實時性。

龍門刨床的主傳動系統(tǒng)需正反向轉(zhuǎn)動、頻繁換向及在負載劇烈變化時保持轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。介紹了開關磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)的性能特點及其成功地用于該機主傳動的情況。

根據(jù)小功率款調(diào)速范圍開關磁阻電機的特點,設計開發(fā)一套500w三相(6/4極)的開關磁阻電機及其閉環(huán)控制系統(tǒng).根據(jù)開關磁阻電機的工作原理,系統(tǒng)采用c8051f360芯片編寫模塊化控制程序,并將這套開關磁阻電機控制系統(tǒng)在料理機中進行實驗研究.實驗證明,該控制系統(tǒng)運行性能良好,達到預期效果.

探討了在不重新開槽的情況下,用鋁線代替銅線設計小功率異步電動機的可行性。理論分析、試驗和生產(chǎn)銷售活動都表明,該舉措不僅是可行的,而且給企業(yè)帶來了顯著的經(jīng)濟效益。

針對微型電動汽車運行工況和驅(qū)動性能要求,設計了一種開關磁阻電動機,通過采用有限元對電機結(jié)構(gòu)進行了設計、分析和優(yōu)化,并構(gòu)建了基于開關磁阻電動機的驅(qū)動控制系統(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,有效減小了電機的轉(zhuǎn)矩脈動。理論建模仿真和樣機實驗表明,該電機在低壓大電流的工作條件下,具有動態(tài)性能好、起動轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點,能滿足微型電動汽車頻繁起動、加速、爬坡等動力性能要求,在微型電動汽車中具有潛在的應用前景。

通過考察目前我國礦井提升機控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀,為了改善礦井提升機電控系統(tǒng)的控制性能,實現(xiàn)提升機運行過程中的節(jié)能降耗,在分析開關磁阻電動機的性能和特點的基礎上,提出了在礦井提升機電氣控制領域中廣泛采用開關磁阻電動機來完成電氣調(diào)速的建議。闡述了新型的開關磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)原理和運行特點,提出了srd系統(tǒng)礦井提升方面應用的優(yōu)越性和廣闊前景。

在已知開關磁阻電動機磁化曲線的基礎上,設計了一種基于歸一磁鏈/電流法的srm間接位置檢測方法。該方法是以各相的電壓、電流為輸入,積分得到磁鏈,對磁鏈歸一化,查找磁鏈歸一化后的二維表,得到相應的位置角。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題,能夠較準確地估算電機轉(zhuǎn)子位置。利用matlab提供的simulink系統(tǒng)環(huán)境對開關磁阻電機間接位置檢測方案建立仿真模型,仿真結(jié)果表明電機運行在不同轉(zhuǎn)速下,該方法均能對轉(zhuǎn)子位置進行估算且具有較高的精度和可靠性。