电锭式环锭细纱机主从式控制系统若干关键技术研究

摘要

细纱工序是成纱最后一道关键工序，成纱的产量和质量对工厂效益有极为重要的影响。现代细纱机围绕高产、优质、节能、低耗、降低成本、减少用工、产品创新和提高产品适应性等方面不断开发新工艺、新设备和新技术。细纱机的发展趋势是长车驱动，但是由于是单根轴的驱动方式，对轴的刚度要求很高，传统细纱机的车长受到了限制，加上直线连接方式，对场地的适应性较差。电锭式细纱机由于锭子由单个电机驱动，组合方式灵活，不受锭数限制，能够有效解决传统细纱机上述问题，加上控制方式的多样化等优势，因而正成为新的研究热点。
　　目前，阻碍电锭式细纱机市场化的关键经济因素，就是制造成本太高。而导致制造成本过高，就又反过来对现有的技术提出了新的要求。为此，本文提出了主从式电锭控制系统。该方案能够大大降低研制成本，突破制约电锭式细纱机难以市场化这一关键瓶颈。为了能够尽快加以具体实施，本文就主从式电锭控制系统中的若干关键技术进行了理论研究。研究目的，就是要得出该方案的可行性以及实现的具体参数和算法。
　　在电锭驱动用永磁无刷直流电机设计中，本文通过电磁场有限元数值计算以及基于对Ansoft Maxwell的二次开发的电机CAD系统的研制，采用斜齿加小槽结构，有效地降低了电磁力矩在120°电角度范围内电磁力矩波动系数，电机力矩波动系数由原先的15％，降到2.8%，效率由原先的86%，提升到91.33%。
　　载差异达到80%以内，仍能保证较好的同步特性，滞后角度小于30°电角度。随着负载差异的逐渐增大，电机驱动系统整体效率由最高的91.27%逐渐降低到23.1%，表明了分级驱动模式的必要性。
　　论文最后，就对基于永磁无刷直流电机的主从式控制系统所需的并网理论和技术，进行了研究，提出了基于永磁无刷直流电动机位置传感器的在对它控的群控电机中的同步特性研究中，采用数值分析以及建模的方法，重点研究了基于总线电压调节的单锭电机同步工作驱动特性，给出了电锭电机在不同转速、不同负载下，电机的滞后导通角及其效率与电机负载的关系。分析结果表明电机在负并网技术控制策略，并利用数值仿真技术，建立并网工作特性研究数值模拟系统，给出了分析结果。结果验证了本方案的可行性。

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第1章 绪论

1.1 国内外环锭细纱机现状及发展方向

1.2 电锭细纱机技术的发展

1.3 电锭驱动专用电机

1.4 系统的驱动方式

1.5 本课题的研究内容

第2章 电锭式环锭细纱机主从式控制系统总体实现方案

2.1 引言

2.2 背景技术

2.3 多电机同步控制技术

2.4 电锭式环锭细纱机主从式控制系统功能要求

2.5 主从式控制系统的实现

第3章 电锭驱动专用永磁无刷直流电机电磁设计

3.1 电锭结构特点及性能

3.2 电锭驱动永磁无刷直流电机电磁场有限元计算基础

3.3 永磁无刷直流电机电磁转矩波动系数控制方法

3.4 基于ANSOFT二次开发的BLDCM电机电磁CAD系统

3.5 电锭驱动电机结构优化设计

3.6 本章小结

第4章 电锭驱动永磁无刷直流电机同步工作特性研究

4.1 引言

4.2 电锭驱动用永磁无刷直流电机数学模型

4.3 基于总线电压控制模式下永磁无刷直流电机驱动系统仿真模型

4.4 永磁无刷直流电机同步工作特性数值仿真研究

4.5 本章小结

第5章 主从式电锭控制系统并网控制技术

5.1 引言

5.2 主从式电锭控制系统并网结构与控制策略

5.3 主从式电锭控制系统并网作特性研究数值模拟系统

5.4 本章小结

第6章 结论

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

在校期间研究成果

致谢