交流异步主轴电机控制技术的研究

发布时间：2020-12-18 14:56

　　异步主轴电机是高速加工机床的核心功能部件,其控制性能的好坏直接影响到整个数控机床所加工出产品质量的高低,因此其在控制性能要求上不同于一般的工业驱动控制,它不但要求具有较高的转速精度和较快动态响应性能,还需具有高转矩输出及较宽速度范围稳定运行的能力。本文从电机控制技术的角度出发,对提高主轴驱动控制系统性能的方法进行了研究。首先阐述了课题的研究背景及意义,并针对与异步主轴电机控制性能密切相关的弱磁控制方法和磁链观测器分析了国内外研究现状及发展趋势,在此基础上确立了课题的研究内容。然后分析介绍了异步电机的三相数学模型,坐标变换原理以及经过坐标变换后在正交坐标系下的数学模型。最后对转子磁场定向的矢量控制和空间电压矢量脉宽调制原理进行了简单介绍。针对传统弱磁控制方法弱磁能力不足以及不能保证最大转矩输出的问题,本文将电压环路和速度环路的输出值之和作为励磁电流的给定,实现电机在恒转矩区与弱磁区的平滑过渡,并根据理论最优电流分配原则,运用适合于工程实现的电流分配策略,最终提出一种基于电压和速度环路的改进型弱磁控制方法。本文所提出的方法能够高速运行并实现大转矩输出且易于工程实现。针对传统磁链观测器由于存... 

【文章来源】：广东工业大学广东省

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

弱磁升速波形图

图 3-8 弱磁升速波形图Fig.3-8 The waveform of weak magnetic ramp由上图可以看到，给定速度 1000rad/s 时，通过采用本文所提出方法可以很好的跟踪弱磁区的速度并最终稳定到给定值。速度达到稳定的时间为 3.3 秒，超调较小，稳态误差较小。

图 3-10 转矩电流波形Fig.3-10 The waveform of torque current其中转矩电流波形如上图 3-10 所示，未进入弱磁区前，由于励磁电流恒定，转矩电流也随之不变。当系统刚好进入弱磁区后，转矩电流瞬间有较大的变化这是由于励磁电流突然开始下降，从而增大转矩电流提供一个较大的输出转矩供电机加速。系统稳定后，转矩电流很小是因为电机需要一个较小的恒定转矩维持该速度运行。

【参考文献】：
期刊论文
[1]感应电机模糊自适应全阶磁链观测器研究[J]. 蒋林,吴俊,邱存勇,代云中.  控制工程. 2016(06)
[2]异步电机全阶磁链观测器反馈矩阵设计[J]. 邓歆,张广明,王德明,梅磊,欧阳慧珉.  电机与控制学报. 2015(12)
[3]基于全阶状态滑模观测器的异步电机转子磁链观测[J]. 杨淑英,王伟,谢震,张兴.  电气传动. 2015(08)
[4]基于速度关联函数的感应电机磁链观测研究[J]. 缪仲翠,赵静琼,杨宁.  控制工程. 2015(04)
[5]感应电机全阶观测器低速稳定运行的仿真[J]. 李洪波,蒋林,王海唐.  计算机应用. 2014(04)
[6]基于模型预测控制的异步电机弱磁控制新方法[J]. 郑泽东,陈宁宁,李永东.  电工技术学报. 2014(03)
[7]感应电机转速自适应全阶磁链观测器的离散化[J]. 宋文祥,周杰,尹赟.  上海大学学报(自然科学版). 2012(06)
[8]新型转子磁链观测器的设计与仿真[J]. 赵典,强宝民.  起重运输机械. 2012(09)
[9]实现感应电机宽范围最大转矩控制的电流优化策略[J]. 赵云,刘洋,李叶松.  中国电机工程学报. 2012(03)
[10]电机磁链神经网络观测器的研究[J]. 刘国荣,张道禄.  电机与控制学报. 2011(08)

博士论文
[1]基于电压电流组合模型磁链观测器的感应电机无速度传感器控制关键技术研究[D]. 王凯.浙江大学 2014
[2]交流电机高速化驱动关键控制技术研究[D]. 赵云.华中科技大学 2012
[3]异步电机高性能变频器若干关键技术的研究[D]. 王斯然.浙江大学 2011
[4]感应电机全阶磁链观测器和转速估算方法研究[D]. 罗慧.华中科技大学 2009

硕士论文
[1]高性能矢量控制交流主轴驱动装置的研制[D]. 周鹏.北方工业大学 2017
[2]机床主轴交流变频驱动技术研究[D]. 杨国华.华南理工大学 2016
[3]交流异步主轴电机驱动控制研究[D]. 李典海.广东工业大学 2015
[4]感应电机自适应观测器低速稳定运行方法研究[D]. 李洪波.西南石油大学 2014
[5]感应电机高速运行控制的关键技术研究[D]. 朱洪志.上海大学 2014
[6]异步电机高速主轴驱动控制研究[D]. 吴立.华中科技大学 2012
[7]基于矢量控制方法的异步电机电主轴高速运行特性的研究[D]. 张恒.华南理工大学 2011



本文编号：2924192