BBO算法在电主轴谐波及转矩脉动抑制中的应用研究
发布时间：2023-11-11 16:24
数控机床是国家装备制造业战略性产业,电主轴是数控机床的关键功能部件。电主轴控制系统性能影响数控机床的加工质量,改善其控制性能具有现实的意义。电主轴输出转矩脉动强弱和逆变器输出电流谐波大小对其控制性能有重要的影响。当定子电阻的辨识结果有偏差时,定子磁链轨迹就会发生畸变,使电主轴输出转矩脉动;电主轴采用逆变器供电,当电源中含有电流谐波时,会形成谐波效应,产生电磁谐波损耗。本文在深入研究生物地理优化(BBO)算法、转矩脉动和电流谐波抑制的基础上,实现电主轴控制系统性能的改善。开展的主要研究工作及创新性成果概括如下:基于电主轴动静态数学模型、逆变器数学模型以及直接转矩控制(DTC)的原理,建立了电主轴DTC系统仿真模型,揭示了 DTC中电主轴转矩脉动产生的机理,通过仿真说明定子电阻的变化对转矩脉动的影响。采用特定谐波消除技术(SHEPWM)分析电主轴控制系统中电流谐波的存在,揭示电流谐波产生的机理,通过仿真说明开关角对逆变器电流谐波的影响。基于DTC下电主轴谐波损耗和转矩脉动的仿真分析,揭示了 DTC系统中逆变器输出电流谐波和电主轴输出转矩脉动的机理。提出了DTC中BBO算法的应用策略。定子电...
【文章页数】：158 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 电主轴控制技术研究现状
1.2.1 电主轴驱动控制技术
1.2.2 直接转矩控制的研究现状
1.3 直接转矩控制下逆变器电流谐波抑制研究现状
1.3.1 电流谐波分析技术
1.3.2 适用于逆变器电流谐波的PWM技术研究现状
1.4 直接转矩控制下电主轴转矩脉动抑制研究现状
1.4.1 电主轴转矩脉动抑制技术研究现状
1.4.2 定子电阻辨识方法研究现状
1.5 工程领域中BBO算法的应用及研究现状
1.5.1 BBO算法原理
1.5.2 BBO算法研究现状
1.6 存在的问题及解决方案
1.6.1 直接转矩控制下逆变器电流谐波抑制存在的问题
1.6.2 直接转矩控制下电主轴转矩脉动抑制存在的问题
1.6.3 基于BBO算法解决问题的方案
1.7 本文主要研究内容
2 直接转矩控制下逆变器电流谐波及电主轴转矩脉动分析
2.1 电主轴直接转矩控制系统建模及分析
2.1.1 电主轴仿真模型及分析
2.1.2 逆变器仿真模型及分析
2.1.3 电主轴直接转矩控制系统仿真模型及分析
2.2 电主轴直接转矩控制系统模型验证
2.2.1 基于仿真模型的验证实验平台搭建
2.2.2 验证模型实验数据分析
2.3 电主轴直接转矩控制系统性能分析
2.3.1 直接转矩控制下逆变器电流谐波分析
2.3.2 直接转矩控制下电主轴谐波损耗分析
2.3.3 直接转矩控制下电主轴转矩脉动分析
2.4 本章小结
3 基于BPBBO算法抑制逆变器电流谐波
3.1 适用于电主轴控制系统的BBO算法改进
3.1.1 BBO算法中算子优化
3.1.2 基于BPBBO算法改进电主轴中参数初始值
3.1.3 电主轴控制系统中BPBBO算法应用实现
3.2 基于BPBBO算法抑制逆变器电流谐波策略
3.2.1 电流谐波最小PWM调制
3.2.2 基于BPBBO算法计算CHMPWM中开关角
3.3 电主轴直接转矩控制系统中逆变器电流谐波抑制仿真与实验
3.3.1 基于CHMPWM抑制逆变器电流谐波仿真与实验
3.3.2 基于BPBBO-CHMPWM抑制逆变器电流谐波仿真与实验
3.4 本章小结
4 基于BPBBO算法抑制电主轴转矩脉动
4.1 BPBBO算法抑制电主轴转矩脉动策略
4.1.1 转矩脉动最小PWM调制
4.1.2 电主轴定子电阻辨识方法
4.1.3 定子电阻测试与辨识
4.2 基于BPBBO-TRMPWM下电主轴定子磁链和定子电流仿真与实验
4.2.1 电主轴定子磁链轨迹仿真与实验
4.2.2 电主轴定子电流波形仿真与实验
4.2.3 定子电阻变化对转矩脉动的影响
4.3 基于BPBBO抑制电主轴转矩脉动仿真
4.3.1 基于TRMPWM抑制电主轴转矩脉动仿真
4.3.2 基于BPBBO-TRMPWM抑制电主轴转矩脉动仿真
4.4 本章小结
5 直接转矩控制下电主轴谐波损耗仿真与实验
5.1 基于BPBBO下电主轴谐波损耗仿真
5.2 基于BPBBO下电主轴电磁振动实验
5.3 基于BPBBO下电主轴电源谐波实验
5.4 基于BPBBO下电主轴磁场漏磁实验
5.5 基于BPBBO下电主轴输出转矩仿真
5.6 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介
本文编号：3862899
【文章页数】：158 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 电主轴控制技术研究现状
1.2.1 电主轴驱动控制技术
1.2.2 直接转矩控制的研究现状
1.3 直接转矩控制下逆变器电流谐波抑制研究现状
1.3.1 电流谐波分析技术
1.3.2 适用于逆变器电流谐波的PWM技术研究现状
1.4 直接转矩控制下电主轴转矩脉动抑制研究现状
1.4.1 电主轴转矩脉动抑制技术研究现状
1.4.2 定子电阻辨识方法研究现状
1.5 工程领域中BBO算法的应用及研究现状
1.5.1 BBO算法原理
1.5.2 BBO算法研究现状
1.6 存在的问题及解决方案
1.6.1 直接转矩控制下逆变器电流谐波抑制存在的问题
1.6.2 直接转矩控制下电主轴转矩脉动抑制存在的问题
1.6.3 基于BBO算法解决问题的方案
1.7 本文主要研究内容
2 直接转矩控制下逆变器电流谐波及电主轴转矩脉动分析
2.1 电主轴直接转矩控制系统建模及分析
2.1.1 电主轴仿真模型及分析
2.1.2 逆变器仿真模型及分析
2.1.3 电主轴直接转矩控制系统仿真模型及分析
2.2 电主轴直接转矩控制系统模型验证
2.2.1 基于仿真模型的验证实验平台搭建
2.2.2 验证模型实验数据分析
2.3 电主轴直接转矩控制系统性能分析
2.3.1 直接转矩控制下逆变器电流谐波分析
2.3.2 直接转矩控制下电主轴谐波损耗分析
2.3.3 直接转矩控制下电主轴转矩脉动分析
2.4 本章小结
3 基于BPBBO算法抑制逆变器电流谐波
3.1 适用于电主轴控制系统的BBO算法改进
3.1.1 BBO算法中算子优化
3.1.2 基于BPBBO算法改进电主轴中参数初始值
3.1.3 电主轴控制系统中BPBBO算法应用实现
3.2 基于BPBBO算法抑制逆变器电流谐波策略
3.2.1 电流谐波最小PWM调制
3.2.2 基于BPBBO算法计算CHMPWM中开关角
3.3 电主轴直接转矩控制系统中逆变器电流谐波抑制仿真与实验
3.3.1 基于CHMPWM抑制逆变器电流谐波仿真与实验
3.3.2 基于BPBBO-CHMPWM抑制逆变器电流谐波仿真与实验
3.4 本章小结
4 基于BPBBO算法抑制电主轴转矩脉动
4.1 BPBBO算法抑制电主轴转矩脉动策略
4.1.1 转矩脉动最小PWM调制
4.1.2 电主轴定子电阻辨识方法
4.1.3 定子电阻测试与辨识
4.2 基于BPBBO-TRMPWM下电主轴定子磁链和定子电流仿真与实验
4.2.1 电主轴定子磁链轨迹仿真与实验
4.2.2 电主轴定子电流波形仿真与实验
4.2.3 定子电阻变化对转矩脉动的影响
4.3 基于BPBBO抑制电主轴转矩脉动仿真
4.3.1 基于TRMPWM抑制电主轴转矩脉动仿真
4.3.2 基于BPBBO-TRMPWM抑制电主轴转矩脉动仿真
4.4 本章小结
5 直接转矩控制下电主轴谐波损耗仿真与实验
5.1 基于BPBBO下电主轴谐波损耗仿真
5.2 基于BPBBO下电主轴电磁振动实验
5.3 基于BPBBO下电主轴电源谐波实验
5.4 基于BPBBO下电主轴磁场漏磁实验
5.5 基于BPBBO下电主轴输出转矩仿真
5.6 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介
本文编号：3862899
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