專用設(shè)備低速電主軸直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)研究.pdf

1、電主軸作為一種近年來在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域新興的將主軸電機(jī)與機(jī)床主軸合二為一的新技術(shù)，受到人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注。特別是隨著微處理器技術(shù)、電力電子技術(shù)以及電機(jī)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，電主軸控制技術(shù)得到了巨大的發(fā)展，尤其異步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的提出，使得異步電機(jī)電主軸直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)成為新的研究熱點(diǎn)。
　　本文以動(dòng)平衡機(jī)為研究平臺(tái)，針對(duì)研究對(duì)象動(dòng)平衡機(jī)低速電主軸系統(tǒng)的自身特點(diǎn)，在分析基于電壓空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)原理的基

2、礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)開發(fā)了一種基于TMS320F2812-DSP控制芯片的動(dòng)平衡機(jī)低速電主軸直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，并通過仿真實(shí)驗(yàn)評(píng)估和測試該控制系統(tǒng)的性能。其相關(guān)研究內(nèi)容如下：
　?。?）本文以異步電動(dòng)機(jī)為研究對(duì)象，介紹了異步電動(dòng)機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制原理。根據(jù)坐標(biāo)變換理論，在分析多個(gè)坐標(biāo)系下異步電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)定子電流勵(lì)磁分量及轉(zhuǎn)矩分量的直接控制。與此同時(shí)本文還對(duì)SVPWM的調(diào)制算法以及實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了分

3、析，最后結(jié)合本課題的電主軸系統(tǒng)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了動(dòng)平衡機(jī)低速電主軸的雙閉環(huán)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)。
　　（2）利用Matlab/Simulink軟件構(gòu)建了基于電壓空間矢量脈寬調(diào)制的動(dòng)平衡機(jī)低速電主軸直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)模型。并針對(duì)該控制模型中的坐標(biāo)變換模塊、轉(zhuǎn)速比較模塊、轉(zhuǎn)矩和磁鏈計(jì)算模塊、轉(zhuǎn)矩控制器、磁鏈控制器以及最優(yōu)矢量控制表模塊等重點(diǎn)模塊做了專門的構(gòu)建。同時(shí)對(duì)動(dòng)平衡機(jī)低速電主軸直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)模型進(jìn)行了仿真分析，仿真結(jié)果表明所建的控制系統(tǒng)模

4、型動(dòng)態(tài)過程符合實(shí)際調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過程。
　?。?）本文在異步電機(jī)電主軸直接轉(zhuǎn)矩控制原理的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了基于TMS320F2812-DSP控制芯片的動(dòng)平衡機(jī)低速電主軸直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)。主要包括硬件系統(tǒng)主電路(整流電路、濾波電路和逆變電路)的設(shè)計(jì)、控制電路(IGBT驅(qū)動(dòng)電路、電流、電壓采樣電路和故障綜合電路)的設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)速和位置檢測電路的設(shè)計(jì)以及輔助電路的設(shè)計(jì)。同時(shí)還對(duì)相關(guān)器件選型進(jìn)行了相應(yīng)分析，并對(duì)軟件系統(tǒng)主程序、中斷子