感应电机高速主轴驱动控制技术研究

摘要

传统装备制造行业在我国经济与国防建设中占有举足轻重的地位，数控机床作为制造行业的工作母台，其重要性不言而喻。国家曾将“研究2-3种大型、高精度数控母机”作为“十一五”期间的重大专项之一，足见国家对数控机床技术发展的重视。感应电机主轴驱动系统带动刀具完成数控机床的切削任务，其控制性能的好坏直接影响到数控机床的加工性能。因此，研究高性能的主轴驱动控制技术具有十分重要的意义。
　　本文围绕感应电机高速主轴驱动控制技术中弱磁电流分配与磁场定向在线校正的两个问题展开研究。采用间接磁场定向控制(IFOC)方法，通过坐标变换与转子磁场定向，实现力矩与磁链的独立控制。以电机运行时所受约束条件为前提，推导了电机运行过程中的理想电压电流矢量轨迹，并以此为指导，得到一种基于重构电压闭环的弱磁电流分配策略。针对电机运行中转子时间常数会发生变化这一问题，分析了转子时间常数偏差对电机控制的影响，接着构造了一种不含积分环节的稳态转子磁链观测模型，并以磁场定向准确时转子磁链t轴分量应为0作参考，提出了一种基于转子磁链t轴分量的转子时间常数在线校正方法，可在电机稳定运行过程中，对电机转子时间常数进行实时在线校正。
　　最后，在实验或仿真平台对上述控制策略进行验证，结果显示：电压闭环的弱磁电流分配策略较传统电流分配策略具有更快的响应速度；转子时间常数在线校正方法能够有效地将出现偏差的转子时间常数校正到准确值，且校正误差小，具有较高的可行性。

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1 绪论

1.1研究背景、目的以及意义

1.2主轴驱动系统的性能要求

1.3国内外研究现状概述

1.4本文研究内容和结构

2 间接磁场定向控制原理

2.1感应电机数学模型

2.2坐标变换

2.3磁场定向控制

2.4电压空间矢量PWM(SVPWM)控制技术

2.5总体控制方案

3 输出力矩最大化的弱磁电流分配策略

3.1感应电机运行约束条件

3.2理想电压电流矢量轨迹

3.3电流分配策略

4 磁场定向在线校正方案

4.1转子时间常数对系统运行的影响分析

4.2基于转子磁链?轴分量的转子时间常数在线校正方案

5 仿真及实验结果分析

5.1实验平台介绍

5.2仿真与实验结果分析

6 总结及展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文