电牵引采煤机系统的设计与实现

发布时间：2017-03-21 07:06

  本文关键词：电牵引采煤机系统的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前,国内广泛采用的采煤机存在着牵引驱动电机负荷较大、故障频繁的隐患。电机驱动控制系统作为采煤机的关键系统,而PMSM永磁电机(同步)便成足以取代IM感应以及BLDCM无刷(直流)两类电机的新设备。本论文就使用PMSM永磁同步电机更换采煤机上使用的普通异步电机进行了探讨。并就PMSM永磁同步电机的驱动系统及主控制系统的软件及硬件设计进行了深入研究,设计了一套替换普通采煤机截割部异步电机的永磁同步电机控制系统。采煤机电机驱动控制系统是采煤机的心脏,采用永磁同步电机代替原有截割部分所用的异步电机及减速箱,可较大的降低机械损耗及故障率,发挥较大的起动转矩。考虑永磁同步电机多4级数的实际情况,将截割滚筒与永磁同步电机作为一体化考虑。本文开发了一套能与采煤机相配套的永磁同步电机的驱动控制系统,并在仿真平台上对此系统进行整机测试。结果证明所得系统调速能力较好,能源效率水平较高,并且相当安全可靠。
【关键词】：采煤机 永磁同步电动机 直接转矩控制 驱动控制系统
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD632.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 研究背景10
• 1.2 采煤机采用永磁同步电机驱动控制系统的意义10-12
• 1.3 国内现有采煤装置电机现状和专门研究12-16
• 1.3.1 择定驱动电机种类12-14
• 1.3.2 电机参数配置设计14-16
• 1.3.3 择定电机控制系统16
• 1.4 择定永磁同步电机装置的控制策略16-17
• 1.5 本文主要内容和结构17-19
• 第二章 PMSM数学模型及控制算法19-38
• 2.1 永磁同步电机装置的基本架构和物理模型19-21
• 2.1.1 永磁同步电机装置的基础架构19
• 2.1.2 永磁同步电机的物理模型19-21
• 2.2 永磁同步电机的数学模型21-28
• 2.2.1 坐标转换原理21-24
• 2.2.2 永磁同步电装置的数学模型24-27
• 2.2.3 电机驱动控制系统的数学模型27-28
• 2.3 永磁同步电机的直接转矩控制算法28-36
• 2.3.1 直接转矩控制的基本理论29-31
• 2.3.2 开关电压矢量31
• 2.3.3 滞环比较装置基础理论31-32
• 2.3.4 定子器件的磁链轨迹改变32-33
• 2.3.5 择定滞环比较器带宽33-35
• 2.3.6 磁链观测和转矩估算35-36
• 2.4 本章小结36-38
• 第三章 PMSM驱动控制系统要求和硬件设计38-53
• 3.1 PMSM驱动系统的要求38
• 3.2 PMSM驱动控制系统硬件整体设计38-40
• 3.2.1 IPM核心的驱动电路设计38-39
• 3.2.2 DSP+CPLD控制电路结构设计39-40
• 3.2.3 DSP+CPLD+IPM电机驱动控制硬件平台40
• 3.3 PMSM驱动控制系统的驱动电路40-44
• 3.3.1 主回路设计40-41
• 3.3.2 开关电源41
• 3.3.3 采集电压信号功能模块41-42
• 3.3.4 采集电流信号功能模块42
• 3.3.5 转子位置检测模块42
• 3.3.6 智能功率模块42-43
• 3.3.7 驱动信端口模块43-44
• 3.3.8 保护信号端口模块44
• 3.4 PMSM驱动控制系统的控制电路44-50
• 3.4.1 控制电路电源模块44-45
• 3.4.2 时钟及复位电路45
• 3.4.3 JTAG仿真接口模块45-46
• 3.4.4 储存装置扩展端口模块46-47
• 3.4.5 通信端口模块47-48
• 3.4.6 调理电量信号模块48-49
• 3.4.7 调理脉冲信号模块49
• 3.4.8 键盘及显示接口模块49-50
• 3.5 电磁兼容及抗干扰设计50-51
• 3.6 本章小结51-53
• 第四章 PMSM驱动控制系统软件设计53-58
• 4.1 系统资源配置53-54
• 4.2 系统主程序54-55
• 4.3 系统中断服务子程序55-56
• 4.3.1 直接转矩控制中断服务子程序55-56
• 4.3.2 故障保护中断服务子程序56
• 4.4 本章小结56-58
• 第五章 系统仿真和整机测试58-71
• 5.1 PMSM算法仿真58-61
• 5.2 PMSM驱动控制系统的整机仿真测定61-70
• 5.2.1 实验目标62
• 5.2.2 实验基本理论62-66
• 5.2.3 实验步骤和结果66-69
• 5.2.4 实验结果69-70
• 5.3 本章小节70-71
• 第六章 结论与展望71-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-76
• 附录 DSP最小系统原理图76-94

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