电动叉车及电控系统的研究与开发

发布时间：2017-07-26 08:28

  本文关键词：电动叉车及电控系统的研究与开发

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【摘要】：电动叉车具有噪音小、效率高、操作简单、节能环保等优点,在现代物流业中应用越来越广泛,有逐步取代传统内燃叉车的趋势。电动叉车的核心技术在其电控系统,所以对电控系统的研究开发具有实际的经济和社会效益。本文在研究台励福机器设备(青岛)有限公司生产的电动叉车内部电气系统的基础上,开发一款与原有电气系统兼容的全交流电控系统,该系统由键盘显示单元、综合控制单元和功率驱动单元构成,其中键盘显示单元是人机交互的平台,综合控制单元是整个系统的控制中枢,而功率驱动单元是系统的输出机构。键盘显示单元基于STC12C5410单片机开发,搭载LED专用驱动芯片MC14489,采用高速SPI串行通信,抗干扰能力强、操作简单。综合控制单元主要由控制电路和信号检测电路组成,其中控制电路基于两片dsPIC30F4011单片机搭建,并设计有脉冲封锁电路,提高了控制电路的可靠性;信号检测电路主要实现对开关量、速度给定、母线电压、电流幅值、电机转速等信号的采集功能。功率驱动单元由电源电路、驱动电路和逆变主电路组成,逆变主电路的特点是低压大电流,工作电压48V,最大可通过电流600A,为了达到大电流的技术指标,本文采用4只功率MOS管并联均流来提高逆变器的电流容量。软件由键盘显示单元软件、主控软件和副芯片软件三部分构成。本文采用了一种基于SVPWM的转差频率控制算法,能任意控制与转矩、电流有直接关系的转差频率,动静态性能和限制过电流的能力得到提高,调速性能接近直流电机双闭环调速系统。系统中所采用改进的SVPWM算法独特,计算量小,易于编程实现。实验结果表明该电控系统各部分功能均已实现,整个系统安全可靠、性能稳定,取得良好效果。
【关键词】：电动叉车 电控系统 dsPIC30F数字信号控制器 电压空间矢量脉宽调制 闭环控制
【学位授予单位】：中国石油大学(华东)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH242
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 课题研究背景10-11
• 1.2 电动叉车发展历程和趋势11-13
• 1.2.1 国外发展历程11-12
• 1.2.2 国内发展历程12-13
• 1.2.3 发展趋势13
• 1.3 电动叉车简介13-20
• 1.3.1 电动叉车分类13-14
• 1.3.2 电动叉车结构和原理14-17
• 1.3.3 电动叉车的技术参数17-18
• 1.3.4 电动叉车电控系统18-19
• 1.3.5 电动叉车驱动电机19-20
• 1.4 论文主要研究内容20-21
• 第2章 电控系统总体设计方案21-42
• 2.1 功能需求分析21-25
• 2.2 电控系统总体方案设计25-26
• 2.3 SVPWM算法26-33
• 2.3.1 SVPWM的特点26
• 2.3.2 SVPWM基本原理26-31
• 2.3.3 SVPWM的实现方法31-33
• 2.4 转差频率控制策略33-38
• 2.4.1 异步电机常用控制策略33-34
• 2.4.2 转差频率控制基本原理34-38
• 2.5 控制系统仿真分析38-42
• 2.5.1 仿真模型38-39
• 2.5.2 仿真结果39-42
• 第3章 电控系统硬件设计42-66
• 3.1 综合控制单元42-54
• 3.1.1 ds PIC核心控制器42-44
• 3.1.2 串口转485通信电路44-45
• 3.1.3 PWM缓冲电路45
• 3.1.4 PWM封锁电路45-47
• 3.1.5 开关量输入检测电路47
• 3.1.6 加速器输入检测电路47-48
• 3.1.7 电流幅值检测电路48-49
• 3.1.8 母线电压检测电路49-51
• 3.1.9 编码器接口电路51-52
• 3.1.10 过流检测电路52
• 3.1.11 过压检测电路52-53
• 3.1.12温度检测电路53-54
• 3.2 键盘显示单元54-57
• 3.2.1 STC显示控制器54-55
• 3.2.2 485转串口通信电路55
• 3.2.3 LED驱动电路55-56
• 3.2.4 复位电路56-57
• 3.3 功率驱动单元57-66
• 3.3.1 电源变换电路57-59
• 3.3.2 接触器驱动电路59-60
• 3.3.3 功率MOS管驱动电路60-62
• 3.3.4 逆变主电路62-66
• 第4章 电控系统软件设计66-75
• 4.1 综合控制单元软件设计66-71
• 4.1.1 主程序设计66-67
• 4.1.2 PWM中断程序设计67-68
• 4.1.3 AD中断程序设计68-69
• 4.1.4 QEI中断程序设计69
• 4.1.5 UART中断程序设计69-70
• 4.1.6 定时器中断程序设计70-71
• 4.2 键盘显示单元软件设计71-75
• 4.2.1 主程序设计72-74
• 4.2.2 UART中断程序设计74
• 4.2.3 SPI发送程序设计74-75
• 第5章 实验结果与分析75-81
• 5.1 单片机输出SVPWM波形75-76
• 5.2 驱动电路输出脉冲76-77
• 5.3 电机侧波形77-81
• 第6章 总结与展望81-83
• 6.1 本文工作总结81
• 6.2 今后研究工作的展望81-83
• 参考文献83-86
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果86-87
• 致谢87-88

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本文编号：575538