电瓶叉车特种电机控制系统的研究与设计

发布时间：2017-10-08 06:13

  本文关键词：电瓶叉车特种电机控制系统的研究与设计

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【摘要】：环保要求推动了动力技术的发展,电瓶叉车因其具有能量转换效率高、无废气排放、噪声小等突出优点,成为室内物料搬运的首选工具。电动叉车电机的特殊性导致通用的变频器无法适用于电动叉车的控制要求,而其控制器的关键技术目前受控于几家国外公司,因此,研发高性能的叉车控制系统具有现实的经济和社会效益。首先,在分析叉车逆变器核心器件功率MOSFET工作特性的基础上,进行了逆变器的驱动电路、金属基印制电路板和逆变器的功率结构设计；给出了功率MOSFET工作状态下参数的分析方法,并分析了dv/dt对功率MOSFET的影响；针对逆变器桥臂间开关动作产生的相互干扰进行了理论分析,提出了解决方案并通过仿真以及实验进行了验证。其次,针对带有死区的SVPWM调制策略中的矢量分离问题进行了详细的理论分析；为解决死区产生的影响,给出了过渡开关状态的概念,将过渡开关状态与传统SVPWM调制策略相结合,提出了一种基于过渡开关状态的SVPWM调制方法,该方法实现了开关状态与电压矢量的一一对应关系；仿真结果表明基于过渡开关状态的SVPWM调制方法明显改善了逆变器输出电流波形,提高了电机运行性能。然后,给出了电瓶叉车控制系统的硬件结构和控制方案,其中硬件结构中的电机控制器采用了DSP与CPLD为核心的控制器方案,通过检测电路将电机状态反馈到控制器上,保证电机可操控性；控制方案则采用了一种基于转差频率标量的电流闭环控制策略,电流闭环的应用很好的解决了在V/F控制策略下低频电机转矩脉动现象,转差频率标量闭环则解决了V/F控制策略的静态和动态性能不理想的问题。最后,在研发的试验样机上进行了试验,试验结果验证了设计的电瓶叉车电机控制系统方案的有效性和可行性,基本解决了低压大电流叉车电动机的低频电机转矩脉动和电流畸变问题,改善了电机的动态和静态运行性能。
【关键词】：电瓶叉车 逆变器 金属基印制电路板 SVPWM 过渡开关状态
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH242;TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 课题背景和意义11
• 1.2 电动叉车发展与研究现状11-12
• 1.3 交流驱动技术的优越性12-13
• 1.4 电瓶叉车对控制系统的要求13
• 1.5 电瓶叉车特种电机控制系统的设计简介13-14
• 1.6 转差频率标量控制方案14
• 1.7 课题研究内容以及现实意义14-17
• 1.7.1 主要研究内容14-15
• 1.7.2 课题现实意义15-17
• 第2章 电瓶叉车逆变器的设计与实现17-43
• 2.1 引言17
• 2.2 MOSFET的重要特性17-19
• 2.2.1 MOSFET的输出特性17-18
• 2.2.2 MOSFET的转移特性18
• 2.2.3 MOSFET的导通电阻与温度的关系18-19
• 2.3 MOSFET的模型19
• 2.4 MOSFET的重要参数19-21
• 2.4.1 寄生电容19-20
• 2.4.2 栅荷系数20-21
• 2.4.3 正向跨导,米勒平台21
• 2.4.4 其他参数21
• 2.5 MOSFET的导通和关断过程21-23
• 2.6 MOSFET的驱动电路设计23-28
• 2.6.1 MOSFET驱动电流24
• 2.6.2 MOSFET驱动损耗24
• 2.6.3 基于推挽结构的MOSFET驱动电路24-25
• 2.6.4 基于自举栅极驱动技术的MOSFET驱动电路25-28
• 2.7 MOSFET并联工作28-30
• 2.7.1 MOSFET并联工作的参数要求28-29
• 2.7.2 金属基印制电路板布局要求29
• 2.7.3 金属基印制电路板优势29-30
• 2.8 dv/dt对功率MOSFET工作的干扰与抑制30-41
• 2.8.1 MOSFET的寄生电感30-31
• 2.8.2 dv/dt对功率MOSFET工作的干扰31-33
• 2.8.3 桥式拓扑结构中dv/dt对功率MOSFET工作的干扰与抑制33-37
• 2.8.4 桥式拓扑结构中dv/dt对功率MOSFET影响的硬件仿真37-39
• 2.8.5 桥式拓扑结构中dv/dt对功率MOSFET工作影响的抑制实验效果39-41
• 2.9 逆变器样机实物41-42
• 2.10 本章小结42-43
• 第3章 两电平逆变器的基于过渡开关状态的SVPWM调制43-57
• 3.1 引言43
• 3.2 传统SVPWM调制策略原理43-45
• 3.3 死区对传统SVPWM的影响以及过渡开关状态定义45-49
• 3.4 基于过渡开关的SVPWM调制方法49-51
• 3.5 电流极性判断51-52
• 3.6 基于过渡开关的SVPWM调制方法的仿真52-54
• 3.7 基于过渡开关的SVPWM实验波形54-56
• 3.8 本章小结56-57
• 第4章 电瓶叉车特种电机控制系统57-67
• 4.1 引言57
• 4.2 电瓶叉车特种电机控制系统的硬件结构57-60
• 4.2.1 电机控制系统的DSP控制部分57-58
• 4.2.2 电机控制系统的检测部分设计58-59
• 4.2.3 电瓶叉车特种电机控制系统的硬件样机59-60
• 4.3 电瓶叉车特种电机控制系统的控制框图60-64
• 4.4 实验测试分部分波形64-65
• 4.5 本章小结65-67
• 第5章 总结与展望67-69
• 参考文献69-72
• 致谢72-73
• 攻读硕士学位期间发表论文73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：992432