專用設備低速電主軸直接轉矩控制系統(tǒng)研究.pdf

1、電主軸作為一種近年來在數(shù)控機床領域新興的將主軸電機與機床主軸合二為一的新技術，受到人們越來越多的關注。特別是隨著微處理器技術、電力電子技術以及電機控制技術的不斷發(fā)展，電主軸控制技術得到了巨大的發(fā)展，尤其異步電機直接轉矩控制技術的提出，使得異步電機電主軸直接轉矩控制系統(tǒng)成為新的研究熱點。
　　本文以動平衡機為研究平臺，針對研究對象動平衡機低速電主軸系統(tǒng)的自身特點，在分析基于電壓空間矢量脈寬調制(SVPWM)的直接轉矩控制系統(tǒng)原理的基

2、礎上，設計開發(fā)了一種基于TMS320F2812-DSP控制芯片的動平衡機低速電主軸直接轉矩控制系統(tǒng)，并通過仿真實驗評估和測試該控制系統(tǒng)的性能。其相關研究內容如下：
　　（1）本文以異步電動機為研究對象，介紹了異步電動機的直接轉矩控制原理。根據(jù)坐標變換理論，在分析多個坐標系下異步電動機數(shù)學模型的基礎上，根據(jù)直接轉矩控制技術，實現(xiàn)對異步電動機定子電流勵磁分量及轉矩分量的直接控制。與此同時本文還對SVPWM的調制算法以及實現(xiàn)方法進行了分

3、析，最后結合本課題的電主軸系統(tǒng)特點，設計了動平衡機低速電主軸的雙閉環(huán)直接轉矩控制系統(tǒng)。
　?。?）利用Matlab/Simulink軟件構建了基于電壓空間矢量脈寬調制的動平衡機低速電主軸直接轉矩控制系統(tǒng)模型。并針對該控制模型中的坐標變換模塊、轉速比較模塊、轉矩和磁鏈計算模塊、轉矩控制器、磁鏈控制器以及最優(yōu)矢量控制表模塊等重點模塊做了專門的構建。同時對動平衡機低速電主軸直接轉矩控制系統(tǒng)模型進行了仿真分析，仿真結果表明所建的控制系統(tǒng)模

4、型動態(tài)過程符合實際調速系統(tǒng)運動過程。
　?。?）本文在異步電機電主軸直接轉矩控制原理的基礎上，進行了基于TMS320F2812-DSP控制芯片的動平衡機低速電主軸直接轉矩控制系統(tǒng)的硬件和軟件設計。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)的設計、控制電路(IGBT驅動電路、電流、電壓采樣電路和故障綜合電路)的設計、轉速和位置檢測電路的設計以及輔助電路的設計。同時還對相關器件選型進行了相應分析，并對軟件系統(tǒng)主程序、中斷子