港口起重机永磁驱动系统中电机温升与参数辨识研究

发布时间：2020-06-18 17:07

【摘要】：随着港口贸易的繁荣和国家可持续发展战略的要求,高效、节能的永磁同步电机驱动系统被越来越广泛的应用到港口起重机中。为了提高港口起重机永磁驱动系统的控制性能,研究起重机用永磁同步电机的温升规律和参数辨识是十分必要的。本文首先分析了永磁同步电机的结构特性,构建了电机的稳态运行模型,总结了港口起重机运行机构和起升机构中永磁驱动系统的特点,并提出了永磁同步电机在港口起重机应用中的优势和待解决的问题,为后文对其温升和参数辨识的研究提供了分析方向和研究思路。然后建立了永磁同步电机温度场分析的数学模型,结合港口起重机的实测数据计算出了电机的内热源和各项热学参数,对起重机不同工况下的电机温度场进行了软件仿真,并通过样机实验,验证了理论计算和仿真结果的正确性,从而得出了在港口起重机各种工况下,永磁同步电机温度的动态变化规律和温升分布状态,也为继续优化和改善起重机用永磁同步电机的温升问题提供了理论依据和数据支持。接着根据前文的温升仿真结果,计算分析了港口起重机工况下温升对电机参数、材料特性、输出特性的影响,并建立了港口起重机用永磁同步电机矢量控制系统的模型,通过仿真分析总结出了电机温升对控制系统响应速度和电磁转矩的影响规律,进一步证实了温升对电机参数有着很大影响,从而引出了后文对起重机用永磁同步电机参数辨识算法的研究和改进。最后建立了港口起重机用永磁同步电机参数辨识的数学模型,搭建了参数辨识仿真系统,对传统递推最小二乘法在起重机各工况下的参数辨识结果进行了仿真,并结合温度的影响,提出了一种改进的参数辨识算法,可以修正电机温升引起的参数辨识误差,通过与传统算法的仿真对比,证明了改进后的算法辨识误差更小,更能适应港口起重机的特殊工作环境,从而验证了算法改进的正确性和有效性。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U653.921
【图文】：

港口起重机,工作场

课题来源课题的来源是：交通运输部应用基础研究项目“港口大型起重机频控制技术应用基础研究”（2015329811290）。研究的背景口是贸易往来的重要门户和交通运输的枢纽[1]，经济全球化趋势加流业的发展，并推动港口成为促进城市经济、区域经济乃至国民经[2]。随着世界经济的繁荣，我国进出口贸易也在不断增长，使得我建设得到了长足的发展[3]，港口吞吐量越来越大，这就对我国现代和自动化程度提出了更高的要求[4]。港口大型起重机械是港口机械设备，如图 1-1 所示，其工作环境比较特殊，对性能有着严格的要市场的不断发展，技术的不断成熟，传统的港口起重机已经很难满[6]。为了改变这一现状，各个国家和企业都在持续研究更高效、更的港口起重机[7]。

港口起重机,稀土永磁材料,作业过程,加减速

其结构复杂、转动惯量大、工作效率低下、噪声大、润滑油渗漏污染、维护频繁等缺点，已经无法适应我国可持续发展的战略要求[9]。如图 1-2 所示，随着永磁技术的不断发展和稀土永磁材料产能的不断提高，永磁同步电机已经越来越广泛地被应用于各个行业之中[10]。与传统的异步电机相比，永磁同步电机具有结构简单、重量轻、传动平稳、无噪音等多项优点，并且永磁同步电机更加节能，也更加环保[11]，因此以永磁同步电机为核心的永磁驱动系统开始逐渐被港口起重机行业所采用。在当今世界形势下，更加节能、环保、智能的起重机必将成为行业的发展趋势[12]，因此对港口起重机永磁驱动系统进行深入研究并对其进行改进，有着重大的战略意义。

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