大功率交流伺服系统的研究
本文关键词: 大功率永磁同步电机 热损耗 散热系统 矢量控制 出处:《冶金自动化研究设计院》2014年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:受到电力电子器件和永磁材料的限制,早期的伺服电机和驱动器,功率较小,应用场合有限。这些年,得益于半导体等新材料技术的飞速发展,大功率电力电子器件和高性能永磁材料的制造技术一直在不断进步,交流伺服系统的功率不断扩大。因此,国内外同行业研究机构、学校及企业陆续开展大功率永磁同步电机及其驱动器的研究。顺应交流伺服系统新的发展趋势,本课题展开针对大功率永磁同步电机的控制研究,主要包括以下几个方面的内容:首先,在分析讨论不同坐标系下永磁同步电机数学模型的基础上,基于转子磁场定向矢量控制原理,在两相旋转坐标系下分析了id=0的控制方案,推导并给出了空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)的实施方案。以冶金自动化研究设计院伺服所研制的100KW永磁同步电机为控制对象进行了控制方案的软硬件实现。其次,对100KW交流伺服系统整体热损耗及其分布做了分析计算,在此基础上,根据系统的技术要求及使用条件,选择强迫风冷为系统的冷却方式设计了散热系统。基于FloTHERM的热仿真软件建模,通过仿真分析证明系统的散热设计合理有效。最后,对大功率交流伺服系统进行了一系列试验,包括温升试验、启制动试验以及频率响应试验,试验结果表明系统的各项性能指标均能够满足设计要求,系统的设计方案合理可行。
[Abstract]:Due to the limitation of power electronic devices and permanent magnetic materials, the early servo motors and actuators have low power and limited applications. In recent years, the rapid development of new material technology such as semiconductors has benefited from the rapid development of power electronic devices and permanent magnetic materials. The manufacturing technology of high-power power electronic devices and high-performance permanent magnetic materials has been constantly improving, and the power of AC servo system has been expanding. Therefore, the same industry research institutions at home and abroad. Schools and enterprises have carried out the research of high-power permanent magnet synchronous motor and its driver. In accordance with the new development trend of AC servo system, the subject of this paper is about the control of high-power permanent magnet synchronous motor. The main contents are as follows: firstly, on the basis of analyzing and discussing the mathematical models of PMSM in different coordinate systems, the principle of rotor field-oriented vector control is proposed. The control scheme of id=0 is analyzed in two-phase rotating coordinate system. The space vector pulse width modulation (SVPWM) technique is derived and given. Taking the 100KW permanent magnet synchronous motor developed by the Research and Design Institute of Metallurgical Automation as the control object, the hardware and software of the control scheme are realized. The overall heat loss and its distribution of 100KW AC servo system are analyzed and calculated. On this basis, according to the technical requirements and operating conditions of the system. The heat dissipation system is designed by using forced air cooling as the cooling mode. The thermal simulation software modeling based on FloTHERM proves that the heat dissipation design of the system is reasonable and effective. A series of tests on high power AC servo system are carried out, including temperature rise test, starting and braking test and frequency response test. The test results show that the performance of the system can meet the design requirements. The design scheme of the system is reasonable and feasible.
【学位授予单位】:冶金自动化研究设计院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TM921.541
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本文编号:1450604
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