矿用直流电机车斩波调速系统励磁方式研究
发布时间：2021-01-24 23:45
为了研究不同励磁方式对采用脉冲宽度调制（PWM）斩波调速系统的矿用直流电机车的运行性能,以探究更适于矿用直流电机车作业条件的励磁方式,建立了电机车PWM斩波调速仿真模型,并结合矿用直流电机车运行条件,对其在3种不同励磁方式下的运行性能（包括启动性能、调速性能、动态性能）进行了仿真和比较。仿真结果表明:他励方式的矿用直流电机车更加适用于额定负载长距离运输;串励方式的矿用直流电机车较适用于频繁启动和要求功率为定值的场合。研究结果对矿用直流电机车斩波调速系统的应用和学习提供理论指导和借鉴。
【文章来源】：传感器与微系统. 2018,37(11)
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
直流电机的励磁方式
第11期冯高明，等:矿用直流电机车斩波调速系统励磁方式研究当上述3种电机满足各自转速特性条件时，可得出转速特性为nsep．=UNCeΦ－ＲaCeΦIanshu．=EaCe=UCeΦ－ＲaCeΦIanser．=UaCeΦ－∑ＲCeΦIa(1)式中n并可由公式Ua=CeΦn+Ia∑Ｒ+LdIadt(2)当电机达到稳定时dIadt=0()推导。另外，对于他励、并励、串励、复励直流电机而言，虽然他励和并励直流电机的机械特性相似，但前者的机械特性“最硬”［6，7］。通过分析式(1)可知，他励、并励以及串励电机的转速n与电压Ua和电枢电流Ia成函数关系，可以利用PWM驱动绝缘栅双极型晶体管(insulatedgatebipolartransistor，IGBT)的导通与关断来控制电压Ua，进而对他励、并励和串励直流电机调速。2电机车直流PWM斩波调速系统的建模与仿真图2为系统仿真模型，选用2相UniversalBridge模块，由双极式控制电路(图3)进行驱动。图3中，2个PWM发生器模块产生4路脉冲驱动信号，并经过增加的Selector模块改变脉冲序列，使2相UniversalBridge模块能够同时实现对角IGBT的导通和关断。而IGBT存在导通与关断时间，故在下桥臂设置延迟时间(0．001s)［8，11］，以避免多功能桥的上下桥臂同时关断和导通。通过改变步长Step的值(－1～1)［12，13］，可实现直流电机调速和正反转。图2直流PWM斩波调速系统仿真模型图3?
第11期冯高明，等:矿用直流电机车斩波调速系统励磁方式研究当上述3种电机满足各自转速特性条件时，可得出转速特性为nsep．=UNCeΦ－ＲaCeΦIanshu．=EaCe=UCeΦ－ＲaCeΦIanser．=UaCeΦ－∑ＲCeΦIa(1)式中n并可由公式Ua=CeΦn+Ia∑Ｒ+LdIadt(2)当电机达到稳定时dIadt=0()推导。另外，对于他励、并励、串励、复励直流电机而言，虽然他励和并励直流电机的机械特性相似，但前者的机械特性“最硬”［6，7］。通过分析式(1)可知，他励、并励以及串励电机的转速n与电压Ua和电枢电流Ia成函数关系，可以利用PWM驱动绝缘栅双极型晶体管(insulatedgatebipolartransistor，IGBT)的导通与关断来控制电压Ua，进而对他励、并励和串励直流电机调速。2电机车直流PWM斩波调速系统的建模与仿真图2为系统仿真模型，选用2相UniversalBridge模块，由双极式控制电路(图3)进行驱动。图3中，2个PWM发生器模块产生4路脉冲驱动信号，并经过增加的Selector模块改变脉冲序列，使2相UniversalBridge模块能够同时实现对角IGBT的导通和关断。而IGBT存在导通与关断时间，故在下桥臂设置延迟时间(0．001s)［8，11］，以避免多功能桥的上下桥臂同时关断和导通。通过改变步长Step的值(－1～1)［12，13］，可实现直流电机调速和正反转。图2直流PWM斩波调速系统仿真模型图3?
【参考文献】：
期刊论文
[1]Design and Robust Performance Evaluation of a Fractional Order PID Controller Applied to a DC Motor[J]. J.Viola,L.Angel,J.M.Sebastian. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2017(02)
[2]基于Labview的直流伺服电机模糊控制系统[J]. 马燕,徐立军,刘洋. 自动化技术与应用. 2017(02)
[3]矿用电机车开关磁阻电机传动系统控制策略研究[J]. 张小平,周艳红,张铸. 系统仿真学报. 2016(11)
[4]汽车电子燃油泵中无刷无位置传感器直流电机控制研究[J]. 符欲梅,戚晋,昝昕武. 传感器与微系统. 2016(02)
[5]直流电机控制方法的Matlab仿真研究[J]. 徐莉. 现代电子技术. 2016(03)
[6]矿用变频电机无速度传感器直接转矩控制[J]. 郭凤仪,陶宏伟,赫广杰,梁海洪. 电力电子技术. 2013(12)
[7]基于MATLAB的直流电动机启动的仿真研究[J]. 汪明先,荣军,吴祥营,陈敏,刘凌. 电子技术. 2013(07)
[8]无刷直流电动机低转矩脉动超前换相控制方法[J]. 石坚,李铁才. 中国电机工程学报. 2012(30)
[9]矿用电机车直流斩波调速系统的研究与实现[J]. 郭凤仪,史艳影,王建跃,毕强,王喜利. 测控技术. 2011(10)
[10]霍尔传感器在直流电机转速测量中的应用研究[J]. 郭清,王元昔. 传感器与微系统. 2011(07)
本文编号：2998150
【文章来源】：传感器与微系统. 2018,37(11)
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
直流电机的励磁方式
第11期冯高明，等:矿用直流电机车斩波调速系统励磁方式研究当上述3种电机满足各自转速特性条件时，可得出转速特性为nsep．=UNCeΦ－ＲaCeΦIanshu．=EaCe=UCeΦ－ＲaCeΦIanser．=UaCeΦ－∑ＲCeΦIa(1)式中n并可由公式Ua=CeΦn+Ia∑Ｒ+LdIadt(2)当电机达到稳定时dIadt=0()推导。另外，对于他励、并励、串励、复励直流电机而言，虽然他励和并励直流电机的机械特性相似，但前者的机械特性“最硬”［6，7］。通过分析式(1)可知，他励、并励以及串励电机的转速n与电压Ua和电枢电流Ia成函数关系，可以利用PWM驱动绝缘栅双极型晶体管(insulatedgatebipolartransistor，IGBT)的导通与关断来控制电压Ua，进而对他励、并励和串励直流电机调速。2电机车直流PWM斩波调速系统的建模与仿真图2为系统仿真模型，选用2相UniversalBridge模块，由双极式控制电路(图3)进行驱动。图3中，2个PWM发生器模块产生4路脉冲驱动信号，并经过增加的Selector模块改变脉冲序列，使2相UniversalBridge模块能够同时实现对角IGBT的导通和关断。而IGBT存在导通与关断时间，故在下桥臂设置延迟时间(0．001s)［8，11］，以避免多功能桥的上下桥臂同时关断和导通。通过改变步长Step的值(－1～1)［12，13］，可实现直流电机调速和正反转。图2直流PWM斩波调速系统仿真模型图3?
第11期冯高明，等:矿用直流电机车斩波调速系统励磁方式研究当上述3种电机满足各自转速特性条件时，可得出转速特性为nsep．=UNCeΦ－ＲaCeΦIanshu．=EaCe=UCeΦ－ＲaCeΦIanser．=UaCeΦ－∑ＲCeΦIa(1)式中n并可由公式Ua=CeΦn+Ia∑Ｒ+LdIadt(2)当电机达到稳定时dIadt=0()推导。另外，对于他励、并励、串励、复励直流电机而言，虽然他励和并励直流电机的机械特性相似，但前者的机械特性“最硬”［6，7］。通过分析式(1)可知，他励、并励以及串励电机的转速n与电压Ua和电枢电流Ia成函数关系，可以利用PWM驱动绝缘栅双极型晶体管(insulatedgatebipolartransistor，IGBT)的导通与关断来控制电压Ua，进而对他励、并励和串励直流电机调速。2电机车直流PWM斩波调速系统的建模与仿真图2为系统仿真模型，选用2相UniversalBridge模块，由双极式控制电路(图3)进行驱动。图3中，2个PWM发生器模块产生4路脉冲驱动信号，并经过增加的Selector模块改变脉冲序列，使2相UniversalBridge模块能够同时实现对角IGBT的导通和关断。而IGBT存在导通与关断时间，故在下桥臂设置延迟时间(0．001s)［8，11］，以避免多功能桥的上下桥臂同时关断和导通。通过改变步长Step的值(－1～1)［12，13］，可实现直流电机调速和正反转。图2直流PWM斩波调速系统仿真模型图3?
【参考文献】：
期刊论文
[1]Design and Robust Performance Evaluation of a Fractional Order PID Controller Applied to a DC Motor[J]. J.Viola,L.Angel,J.M.Sebastian. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2017(02)
[2]基于Labview的直流伺服电机模糊控制系统[J]. 马燕,徐立军,刘洋. 自动化技术与应用. 2017(02)
[3]矿用电机车开关磁阻电机传动系统控制策略研究[J]. 张小平,周艳红,张铸. 系统仿真学报. 2016(11)
[4]汽车电子燃油泵中无刷无位置传感器直流电机控制研究[J]. 符欲梅,戚晋,昝昕武. 传感器与微系统. 2016(02)
[5]直流电机控制方法的Matlab仿真研究[J]. 徐莉. 现代电子技术. 2016(03)
[6]矿用变频电机无速度传感器直接转矩控制[J]. 郭凤仪,陶宏伟,赫广杰,梁海洪. 电力电子技术. 2013(12)
[7]基于MATLAB的直流电动机启动的仿真研究[J]. 汪明先,荣军,吴祥营,陈敏,刘凌. 电子技术. 2013(07)
[8]无刷直流电动机低转矩脉动超前换相控制方法[J]. 石坚,李铁才. 中国电机工程学报. 2012(30)
[9]矿用电机车直流斩波调速系统的研究与实现[J]. 郭凤仪,史艳影,王建跃,毕强,王喜利. 测控技术. 2011(10)
[10]霍尔传感器在直流电机转速测量中的应用研究[J]. 郭清,王元昔. 传感器与微系统. 2011(07)
本文编号：2998150
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