矢量变频器设计及其起重控制功能优化

摘要

工业物料搬运中起升机构必不可少，而这些设备最主要的指标就是运行安全、平稳和有效.起升机构的性能直接影响到现场的施工进度.传统的起升机构启动和调速的方式一般采用的是使用交流电机，绕线式电机串电阻方法，由于制造过程复杂，多频率段调速使用的是切换档位是冲击式的，对机械和电机冲击都比较大，导致频繁出现故障。随着变频技术的发展以及在电机上的广泛运用，基于矢量控制系统设计的变频器能够实现类似直流电机的调速效果，且动静态性能较好，广泛运用于起升机构调速系统。
　　矢量变频调速系统方案很多，各有优缺点。主要包括基于定子磁场的矢量控制、基于气隙磁链的矢量控制、转差频率闭环控制，最常用的是基于转子磁链的矢量控制，主要是其易于实现，动静态调速性能较好。
　　本文分析了几种矢量控制方案，选择性能较好的转子磁链定向矢量控制为设计中心，在此基础上分析了电机数学模型和坐标变换思想，结合电流模型和电压模型的优点，设计出了带补偿环节的基于电流-电压模型的新模型磁链观测器。
　　本文设计整个系统的主电路、DSP控制板和驱动板的相关电路图。制定出矢量控制系统的主程序和中断程序的流程图，并针对电机参数自学习、死区补偿算法和欠压保护故障的设计进行了详细的描述。
　　在施工升降机专用变频器的平台上，针对起重行业对安全性能要求的特殊性，设计了制动器抱闸专用功能、制动器闭环检测功能和恒功率调速功能，利用搭建电机对拖试验台和工地实际实验来验证功能程序的可行性，达到了预期效果。

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第一章 绪论

1.1 前言

1.2 矢量控制技术在国内外的研究现状

1.3 矢量控制技术的主要方案分类

1.4 论文研究的主要内容和结构安排

第二章 矢量控制系统基本原理

2.1 变频调速控制系统的分类

2.2 三相异步电动机的数学模型

2.3 矢量控制坐标变换原理

2.4 按转子磁链计算的矢量控制

2.5 基于转子磁场定向矢量控制方案

2.6 本章小结

第三章 异步电机矢量变频控制系统硬件设计

3.1 变频器分类

3.2 变频器的基本原理及组成

3.3 本章小结

第四章 异步电机矢量变频控制系统软件设计

4.1 软件总体设计

4.2 具体模块软件设计

4.3 本章小结

第五章 变频器起重专用功能的设计与实现

5.1 起重机的机构性能要求及变频调速的优点

5.2 起重变频调速的运用

5.3 起重控制功能的优化设计与实用

5.4 实验平台和数据分析

5.5 本章小结

第六章 总结

6.1 主要工作回顾

6.2 本课题今后需进一步研究的地方

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文

致谢