交流異步主軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制研究.pdf

1、交流異步主軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)作為高性能數(shù)控機(jī)床的核心功能部件，其性能要求不僅具高速、高精、高動(dòng)靜態(tài)特性，還需具備快速啟停以及大轉(zhuǎn)矩輸出的能力。在參考分析國內(nèi)外文獻(xiàn)和資料的基礎(chǔ)上，提出了一種基于零矢量作用時(shí)間的異步電機(jī)弱磁控制策略，并以此研制交流異步主軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。
　　本文首先對交流異步主軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢進(jìn)行了介紹，對異步電機(jī)調(diào)速控制策略進(jìn)行了歸納總結(jié)，在此基礎(chǔ)上對本系統(tǒng)采用的轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制進(jìn)行具

2、體介紹。矢量控制完成了電機(jī)勵(lì)磁分量與轉(zhuǎn)矩分量的解耦控制，使得對異步電機(jī)的控制難度大大降低。本文就矢量控制中幾個(gè)關(guān)鍵問題進(jìn)行分析，其中包含坐標(biāo)變換理論、電機(jī)在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型、轉(zhuǎn)子磁場定向原理、磁鏈觀測器的設(shè)計(jì)、SVPWM及其過調(diào)制技術(shù)。在此基礎(chǔ)上提出異步電機(jī)弱磁控制算法。
　　異步電機(jī)在基速以上運(yùn)行受最大電壓和最大電流的限制，本文對異步主軸電機(jī)全頻段運(yùn)行區(qū)域進(jìn)行了劃分，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行電流的分配。通過對幾種主要弱磁控制方法

3、進(jìn)行分析，結(jié)合本系統(tǒng)自身特點(diǎn)，提出一種基于零矢量作用時(shí)間的異步電機(jī)弱磁控制方法，并對該方法進(jìn)行了詳細(xì)的分析說明。本文所提出的方法充分利用了母線電壓，能夠高速運(yùn)行并實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出。
　　節(jié)能作為一個(gè)永不過時(shí)的話題，針對異步電機(jī)矢量控制中采用恒磁通控制方式，使得系統(tǒng)效率不高的問題，本文對系統(tǒng)的效率優(yōu)化方法進(jìn)行了研究。首先對異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的損耗進(jìn)行了深入詳細(xì)的分析，通過對目前主流幾種效率優(yōu)化方法進(jìn)行分析對比，選取一種適宜的控制方法運(yùn)用

4、于本系統(tǒng)中。采用的方法能夠完成系統(tǒng)效率的優(yōu)化并且實(shí)現(xiàn)簡單。
　　本文對提出的幾個(gè)重要算法都進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，在理論驗(yàn)證正確的前提下，對交流異步主軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)軟硬件平臺進(jìn)行了搭建。在以TI的DSPTMS320F2812芯片為控制核心，以三菱的智能功率模塊(IPM)為功率驅(qū)動(dòng)核心的硬件系統(tǒng)以及采用模塊化的矢量控制軟件系統(tǒng)組成的系統(tǒng)平臺上，對系統(tǒng)進(jìn)行了逐步調(diào)試，最終完成交流異步主軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的研制，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明系統(tǒng)具有良好的控