电动叉车用开关磁阻电机控制系统研究与实现

摘要

在全球环境问题日益严重的今天,节能减排成为一个重要的课题。电动叉车作为一种无污染无排放的物料搬运工具,其越来越受到各国的重视。开关磁阻电机因其结构简单、可靠性高、调速性能优越、控制灵活、具备发电能力、而且坚固耐用适用于恶劣条件下工作等特点,十分适用于电动叉车驱动系统。
　　 本文在分析研究开关磁阻电机相关理论的基础上,设计并实现电动叉车用开关磁阻电机智能调速系统。该调速系统具有高效节能、调速范围宽、起动电流小,起动转矩大、可频繁起停及正反转切换、高转矩/惯量比及可四象限运行等优点,能够为变速驱动提供一个好的解决方案。该系统的数字控制器由TMS320F2812型DSP和EPM7128S型CPLD构成,能够实现电动叉车的起动、电动、制动运行等功能。
　　 首先,概述了电动叉车和开关磁阻电机的发展状况,分析开关磁阻电机的工作原理和数学模型,针对开关磁阻电机起动、电动、制动工作模式分别给出了电流斩波控制(CCC)方式以及角度位置控制(APC)方式,且对开关磁阻电机的运行特性进行了分析:
　　 然后,在开关磁阻电机数学模型的基础上,研究了基于逼近率的滑模变结构的控制理论在开关磁阻电机控制上的应用,并通过MATLAB平台进行了建模仿真以及与PI方法进行了性能上的比较,证明了滑模控制在SRD系统上应用的可行性。接着构建电动叉车用开关磁阻电机驱动系统的硬件实验平台,设计并实现了数字控制器、功率转换器、位置检测电路、电压电流检测电路等硬件电路。根据电动叉车的实际需求编制基于DSP和CPLD的驱动系统控制软件,给出了关键程序的流程图。
　　 最后,根据电动叉车在实际中运行状况,对系统进行了起动、电动以及制动运行的实验,且通过分析实验数据和波形得出实验结论。实验证明,电动叉车用开关磁阻电机驱动系统控制性能良好,容错性强,可以满足电动叉车各种工况要求,具有广阔的发展前景。