紡機專用變頻器的矢量變頻調(diào)速控制技術研究.pdf

1、隨著紡機行業(yè)的快速發(fā)展，紡機的機電一體化技術水平不斷提高，交流變頻技術取代傳統(tǒng)轉(zhuǎn)動技術應用于紡織機械領域中，交流電機在紡機傳動中也得到廣泛使用。在紡機領域中三種常用的紡機變頻器類型有V/F、無速度矢量控制、和伺服變頻器。各國學者對變頻調(diào)速控制系統(tǒng)涉及的硬件和控制技術做了大量的研究，提出了許多有效的成果，同時也存在許多技術問題還需要做更進一步的研究。論文針對紡機變頻器設計存在的硬件和控制策略方面的問題進行了研究，并提出了有效解決方案。

2、r>　　 因交流電機是多變量、時變、強耦合的高價系統(tǒng)，直接對交流電機進行控制難以獲得優(yōu)良的動態(tài)調(diào)速特性。因此，論文首先從交流電機控制領域中應用最成功的的基本控制策略出發(fā)，回顧了矢量控制策略的基本原理、矢量控制策略的坐標變換過程、交流電機矢量模型以及電壓空間矢量PWM控制技術等；討論了基于矢量控制策略的直接矢量控制模型的關鍵技術，探討了矢量控制策略應用成功的前提是如何準確觀測磁鏈，以及保證磁鏈觀測模型準確的必要性。
　　 論文討

3、論了在紡機中廣泛使用的MRAS無速度矢量控制變頻器，對MRAS矢量控制模型存在的問題如直流初值積累、誤差累計、PI參數(shù)整定、計算量大、參數(shù)漂移等進行了詳盡的分析，通過對轉(zhuǎn)速估計模型進行改進和重構模型兩種方法解決以上問題。提出用增量式MRAS控制模型徹底解決MRAS控制模型存在的直流積累、誤差累計的問題。因改進后的增量式MRAS模型仍然含有PI調(diào)節(jié)器，仍存在PI參數(shù)整定、結構復雜等問題。因此，進一步提出基于MRAS的無差速度直接計算模型，

4、基本思路是調(diào)節(jié)模型的輸出直接無差跟蹤參考模型的輸出，在MRAS控制系統(tǒng)中省略PI調(diào)節(jié)器和電流模型，至此完全避免了由于PI調(diào)節(jié)器帶來的所有相關問題如直流初值積累、誤差累計、PI參數(shù)整定等等，同時因省略了PI調(diào)節(jié)器和電流模型，模型結構簡化，計算量減小，仿真實驗驗證了理論分析的預期目標。基于MRAS的無差速度計算模型中仍含有參考模型，因此仍受電機參數(shù)漂移的影響，估算速度的精度仍受限制，論文通過結合傳統(tǒng)參數(shù)辯識的方法，設計全維/降維觀測器或卡爾

5、曼濾波器在線辨識參考模型的參數(shù)Rs，實時修正參考模型確保估算速度的精度。
　　 基于MRAS的無差速度計算模型結合參數(shù)辨識的方法，在理論上解決了無速度電機矢量控制的問題，但實際上因全維/降維觀測器或卡爾曼濾波器在線辨識參數(shù)的方法存在計算量大、結構復雜、實時性差等缺點，直接移植到DSP控制系統(tǒng)中難度很大，因此，若能夠找到一種對電機參數(shù)不敏感或弱敏感的控制模型，就可解決或部分解決以上問題。論文提出了一種全新的J-M變換矢量控制模型，

6、把交流電機模型經(jīng)過J-M坐標變換后轉(zhuǎn)換成串勵直流電機控制模型，對該模型的基本原理進行了的研究，并對其特性進行了仿真，同時建立了基于J-M變換矢量控制策略的閉環(huán)控制模型，并對閉環(huán)系統(tǒng)模型的作了仔細研究和仿真實驗測試，試驗結果表明該模型對電機參數(shù)具有弱敏感性。但是基于J-M變換矢量控制策略的閉環(huán)控制模型需要電機轉(zhuǎn)速信號作為反饋信號，因此要與無速度矢量控制系統(tǒng)結合使用還有待研究。另外，由于該模型表現(xiàn)出直流電機的串勵模型的軟特性，采用了與轉(zhuǎn)子磁

7、鏈定向控制模型不同的控制方式，建立在FOC矢量控制技術基礎上的控制模型不能直接應用，在論文中雖建立了完整的仿真試驗模型，但要直接使用到實際系統(tǒng)中還得做進一步的研究。
　　 論文對紡機變頻器的硬件電路和紡機變頻器專用功能設計進行了細致的研究，具體說明了逆變電路、驅(qū)動電路、鍵盤、顯示、DSP控制電路、電壓檢測、電流檢測以及過流、過壓、過熱保護、紡機專用功能設計等方面做了具體介紹。最后，指出為設計高性能紡機變頻器，涉及的硬件和控制策略