机床主轴电动机节能控制器的研究与实现

建立晶闸管控制角与异步电动机负载大小之间的精确模型,是提高晶闸管调压控制器负载适应能力和获取最佳调节电压实现高效节能的关键。以普通机床为研究对象,针对主轴电动机工作在轻载运行的状态,提出一种以电动机负载系数和负载系数变化率为输入变量、晶闸管控制角为输出变量的模糊控制算法,并借助Matlab软件进行系统仿真。结果表明,模糊控制器动态响应时间较短,节能效果良好。     

基于矢量控制的交流永磁电动机伺服系统研究

永磁同步电动机伺服系统具有较高的性能指标,被广泛应用于智能机器人、风力发电等运动伺服系统中.重点研究了永磁同步电动机的电流环设计,通过建立永磁同步电动机的数学模型,分析电磁转矩与电流的关系,对逆变器采用一种基于反馈解耦的间接电流控制,对id、iq解耦,引入PI控制器,通过控制逆变器的输出电压来调节逆变器的输出电流.为提高直流电压利用率,逆变器采用SVPWM调制方法.最后,在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,通过观测永磁同步电动机在负载启动、负载增大时的转矩、转速等波形可知,本文提出的电流环设计,可以使得伺服系统具有较好的抗扰动性能和跟随性能,同时,在负载发生变化时,具有较快的响应速度.     

永磁同步电动机变负载运行时的动态效率分析

永磁同步电动机在变负载情况下运行时,并未一直稳定运动于同步速,而在负载突变时出现振荡,使电机实际效率降低,针对这一情况,建立了永磁同步电动机的0数字模型,进行了动态仿真,研究了电机各参量对电机效率的影响,可为设计此类用途的电机提供参考。     

基于动态面技术的异步电动机模糊自适应速度控制

针对异步电动机的参数不确定性以及外部负载扰动,本文结合动态面技术和反步控制,研究了异步电动机驱动系统的速度调节控制。根据模糊逼近原理来逼近系统中未知的非线性函数,通过引入动态面技术,解决了传统反步控制中由于对虚拟控制函数进行连续求导引起的计算爆炸问题,同时采用反步设计方法构造模糊自适应速度控制器,并利用Matlab进行仿真验证。仿真结果表明,在提出的模糊自适应速度控制器的作用下,异步电动机驱动系统能够克服参数不确定性及负载扰动的影响,确保系统可以快速跟踪给定的期望信号,实现了对异步电动机的有效控制。该研究具有一定的实际应用价值。     

无刷直流电动机的DSP控制

为解决无刷直流电动机的快速控制问题,提出了无刷直流电动机的DSP控制方法。采用TI公司的TMS320LF2407A芯片为控制核心,结合PWM和PI调节设计无刷直流电动机的控制电路以及控制程序,以达到节能和使电动机快速启动的效果。     

异步电动机的命令滤波自适应速度调节控制

针对异步电动机驱动系统中存在的负载扰动和参数不确定的问题,本文在传统自适应反步控制方法的基础上,运用神经网络逼近系统模型中未知的非线性函数,同时采用命令滤波技术,解决了传统反步法中对虚拟控制函数进行连续求导而无法避免的计算爆炸问题,实现对异步电动机的速度调节控制。为了验证本文所提方法的有效性,在Matlab环境下对异步电动机进行仿真分析,仿真结果表明,即使在参数不稳定和有负载转矩扰动的情况下,本文所提出的控制方法依然可以很好的跟踪给出的期望信号,并确保跟踪误差收敛到原点很小的邻域内,可实现对异步电动机快速有效的控制。因此,该方法具有一定的实际应用价值。     

基于端口哈密顿系统与PI控制原理的异步电动机转速调节

针对功率变换器和异步电动机构成的传动系统,利用能量成形与端口受控哈密顿（PCH）系统理论,研究其速度控制问题。建立了异步电动机的PCH系统模型,并构建了期望的闭环状态误差PCH系统。根据转子磁场定向原理,确定了期望的平衡点,并用Lyapunou稳定性定理分了平衡点的稳定性。利用互联和阻尼配置方法,设计了负载恒定已知和有扰动情况下的速度控制器。负载扰动通过速度误差的比例积分控制来估计。利用电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）信号变换控制功率变换器各开关器件的导通占空比,实现异步电动机的速度调节。仿真结果表明,系统具有很好的负载扰动抑制能力和转速跟踪性能。     

异步电动机综合控制研究

提出了一种新的以异步电动机定子电压和定子电流的比值作为控制量的异步电动机轻载调压节能控制方案。仿真计算及实验结果表明该控制方案可以使异步电动机在不同的负载下均呈现出较高的效率,并且兼顾提高功率因数。同时分析了异步电动机的软启动和保护问题。在此基础上,研制成功了具备异步电动机节能运行、软启动和保护功能的异步电动机综合控制装置。     

Gantry Robot位置的异步电机驱动控制研究

针对Gantry Robot位置控制效果不佳的问题,本文提出了PD加重力补偿控制与反步法相结合的控制方法。建立了机器人空间变换与动力学模型,外环控制采用PD加重力补偿控制,内环采用以转速误差和磁链误差为输入的反步控制,同时考虑异步电动机运行过程中转子磁链和负载转矩未知情况,引入转子磁链观测器和负载转矩观测器,并用Lyapunov理论判别整个系统的稳定性。仿真结果表明,机器人位置控制具有较好的跟踪效果,响应时间较短,静态和动态性能都很好,转子磁链观测器和负载转矩观测器可以精确跟踪转子磁链和负载转矩。该方法解决了异步电动机运行过程中转子电阻变化带来的负载转矩观测效果不佳问题,具有一定的理论意义和实际应用价值。     

基于单片机的异步电动机调压调速系统设计

介绍以单片机80C196为控制核心的异步电动机调压调速系统设计及实现。该系统通过电力电子器件组合实现对异步电动机转速的调节,调速性能更加完善。     

矿井通风机西门子无刷同步机电控系统分析

给出了矿井通风机西门子无刷同步电动机电控系统的硬件设备的结构图和基于功率因数cosφ、励磁电流if双闭环统计系统的控制结构图,分析了在恒功率因数控制时励磁电流随负载变化的调节过程;论述了本电控系统的风机准备启动、定子电源合闸、亚同步投励、停车等控制程序和风机运行参数检测、故障报警、故障保护的程序。本系统具有技术性能好、可靠性与可维性高的显著优点。对从事此类技术工作的人员具有参考意义。     

脉动型负载的数字式直流调速器

针对脉冲型负载,以1～2kW直流电机驱动的电动跑步机为例,设计了一种电动跑步机专用的数字式直流调速器．该调速器采用FUZZY-PID算法,自动调整PID参数,产生PWM信号,实现对跑步机速度的控制．该装置结构简单、性价比高,也可应用于其他具有同类负载特征的小功率直流调速系统．     

关断角控制在交流电机节电运行中的应用

对于长期运行在负载变化大、平均负载率低的电机,会造成巨大的电能消耗.采用降压节能的方法,通过晶闸管调压电路,适当地减少电机端电压,从而达到在不改变电机转速以满足特定工况转速要求的情况下减少不必要的电能消耗的目的.为了避免电机震荡现象,采用以电流关断时刻为基准的晶闸管关断角控制方法,通过理论分析及建模仿真,证实了该方法在节电运行中的可行性.结合模糊控制,提出了关断角模糊控制方法,并研制节电装置样机进行了实验验证.结果表明：关断角控制策略是正确有效的,能够使电机稳定运行,不出现震荡现象,所采用的模糊控制方法能较好地响应负载变化.通过对比是否使用节电装置所消耗的功率情况,得出该节电装置具有较好的节电效果,在空载运行时效果最佳.     

井底动力马达试验台架夹紧钳的设计和计算

对井底动力马达试验台架的螺旋夹紧钳所受的切向和轴向载荷进行了力学分析,推导了切向和轴向总夹紧力的计算式,得出单只夹紧钳的设计参数.另外还提出了主要部件的应力分析假设和设计依据.     

基于机械特性曲线模糊分区控制的MRAC矢量控制系统

针对矢量控制系统在恒转矩区与恒功率区两个不同频率区段,电机参数变化不同这一问题,提出基于机械特性曲线模糊分区控制的MRAC矢量控制系统结构,应用模糊控制实现自动分区控制,应用模型参考自适应实现电机参数变化的自动校正,有效地解决了矢量控制系统电机参数变化时磁场的准确定向问题.理论分析与仿真试验表明了该方案的有效性.     

带电机负载的四象限变流器运行特性研究

分析了带电机负载逆变器拓扑的数学模型,借鉴交流电机统一控制思想,以同步电机与异步电机为例,对交流电机进行了简化,得到了逆变器直流侧等效简化电路.并从电机的各种运行工况出发,分析了简化电路的合理性,分别探讨了逆变和整流部分的控制策略.其中,逆变器部分重点分析了直接影响电机控制性能的参数辨识;整流部分重点分析了几种提高整流器抗负载扰动的控制方法.最后搭建仿真平台验证了理论分析的合理性.     

混联式混合动力汽车动力系统参数匹配的研究

混合动力汽车动力总成参数的合理匹配是混合动力汽车产品开发的重要前提和基础性工作.在对混联式混合动力汽车动力总成结构和整车控制策略分析的基础上,分别进行发动机、电动机和蓄电池等动力总成部件的选型和参数设计,并对传动系统进行参数设计.针对发动机、永磁同步电动机和镍氢蓄电池的工作特性建立模型,并基于NEBC工况进行仿真,得出发动机扭矩、电动机扭矩和蓄电池荷电状态的变化曲线.结果表明,混联式混合动力汽车动力系统的参数匹配合理.     

永磁同步电机最大输出功率伺服系统的能量成形控制

应用能量成形方法,将永磁同步电机控制系统看作二端口能量转换装置,建立了位置伺服控制模型,求取了满足最大输出功率原理的系统平衡点。选择了期望的哈密顿函数,配置了期望的互联和阻尼矩阵,设计了位置控制器,并针对负载转矩存在未知扰动的情形,设计了负载转矩观测器。仿真结果表明,所设计的控制系统得到令人满意的位置跟踪特性,响应快速准确,对负载转矩扰动具有很好的抑制作用。     

大型异步电动机的软起动控制

大型异步电动机在轻载运行时,效率都较低。利用大功能晶闸管来取代传统的交通接触器,用单片机对异步电动机的功率因数角Ａ和触发角Ｑ,进行两段式控制,达到计算机仿真效果＾〖１〗。控制调节异步电动机的软起动,能有效地降低起动电流,使其平滑起动运行,达到节约电能与延长异步电动机使用寿命的目的,经济效益显著。     

辅助混合动力电动汽车的技术研究(Ⅰ)--电机驱动与辅助动力发动机部分

为延长纯电动汽车的续驶里程,提出了一种辅助混合动力电动汽车:以电池一直流电机为主驱动,辅助动力发动机直接驱动电动汽车耗能量较大的车用负载,同时也可作为一种发电设备对车载蓄电池进行能量补充.设计了直流电机和辅助发动机的电控系统,并对辅助发动机在实验台架上进行了电控参数的优化.在电控系统和三元催化器的作用下,辅助发动机的主要排放物CO平均降低了72％、HC平均降低了37％、NOx平均降低了11％.